Что такое VR и AR: главные различия технологий
В первую очередь необходимо определиться, что же такое VR и AR.
Виртуальная реальность (Virtual reality, VR) – искусственный мир, который создается компьютером и воспринимается органами чувств человека при помощи специальных приборов (шлемов и очков).
Дополненная реальность (Augmented reality, AR) – это не отдельный искусственно созданный мир, а дополнительные сведения, накладываемые на картину естественного мира, которую воспринимает человек. Объекты дополненной реальности находятся не в ином, искусственном мире, а входят в реальную вселенную новым слоем.
При всей своей схожести, VR и AR всё же серьезно отличаются тем, как их воспринимает человек относительно реального мира. Виртуальная реальность перекрывает внешнюю, как будто закрывая дверь между ними. Дополненная же не уводит пользователя из реального мира, но дополняет воспринимаемую им картину.
Как отличить виртуальную и дополненную реальность на практике?
Представьте: находясь у себя дома (или где-то еще), вы надеваете специальные очки… И оказываетесь в роли Наполеона, ждущего ключей от Москвы. Или один на один сражаетесь с рыцарем в блестящих доспехах, а прекрасные дамы в роскошных средневековых платьях вам рукоплещут. А, возможно, вы плывете в батискафе (или даже без него) среди коралловых рифов, заглядывая на такие глубины, куда не добирался сам Жак-Ив Кусто? Поздравляем! Значит, вы попали в виртуальную реальность. Сегодня технологии VR активно используются в играх для ПК и консолей: например, Half-Life: Alyx, Subnautica, Microsoft Flight Simulator.
А как же AR? Если вы надели очки и обнаружили, что Наполеон задумчиво стоит на вашем балконе, рыцарский конь несется прямо по вашей комнате, а мимо вас по воздуху «проплыла» рыба-клоун – значит вы имеете дело с дополненной, а не виртуальной реальностью. Яркие примеры использования AR в повседневной жизни – знаменитая игра для смартфонов Pokemon Go и приложение «Рулетка» на iPhone.
История создания технологий VR и AR
Истории разработки виртуальной и дополненной реальности так часто пересекаются, что мы не будем рассматривать их отдельно друг от друга. Одно и то же изобретение могло относиться к сфере взаимодействия с обоими мирами.
Родоначальником виртуальной реальности считают кинематографиста Мортона Леонарда Хейлига. В 1962 году он запатентовал некий аппарат Sensorama (sense+panorama – «панорамная чувствительность»). Разработал он его, конечно, раньше. Идея Хейлига заключалась в том, чтобы показывать зрителям трехмерное изображение, не «отстающее» от действительности. Съемка велась на три камеры, создавая тем самым объемную картинку. А сразу несколько динамиков, работавшие одновременно, создавали стереозвук.
Но Хейлиг не ограничился только визуальным и аудиорядом. В его устройство были встроены вентиляторы для создания ощущения, что в лицо зрителю дует настоящий ветер. У «Сенсорамы» даже был генератор запахов, а в сидение зрителя был встроен вибромотор для имитации поездки по неровной дороге. Однако человек никак не мог взаимодействовать с представленной ему виртуальной реальностью: он садился на стул перед громоздким аппаратом и в специальном колпаке смотрел короткие 3D-фильмы, снятые самим Хейлигом. К сожалению, представителям бизнеса инновационное изобретение не «зашло». Возможно, именно из-за его громоздких размеров и дороговизны.
Аппарат Sensorama, разработанный Хейлигом
В середине шестидесятых информатик Айван Сазерленд написал короткое эссе на тему развития взаимоотношений человека и виртуальной реальности. В нем Сазерленд утверждает, что в какой-то момент компьютерные технологии достигнут таких высот, что супер-дисплей, такой вариант высшего уровня (Ultimate Display), будет представлять собой помещение, где компьютер сможет контролировать существование материи! Это значит, что компьютер, по утверждению Сазерленда, сможет, например, создать такой виртуальный (!) стул, на котором можно будет сидеть. Или виртуальную пулю, которая сможет лишить жизни по-настоящему.
Виртуальная реальность, по мнению ученого, должна стать своеобразной «страной чудес», подобно той, в которую отправилась Алиса в одноименном произведении. Как мы видим, его идеи пока не реализованы в полном объеме (и, может быть, это к лучшему).
Айван Сазерленд – один из прародителей виртуальной реальности
Айвен Сазерленд не только рассуждал о виртуальности в теории, но и применил свои знания и гипотезы на практике. В 1967 году он создал первую возможность некоторого взаимодействия человека с виртуальной реальностью. Ученый сумел создать девайс, изображение на который выводилось с компьютера, а управлять им (изображением) можно было движением головы. Система получила неофициальное название «Дамоклов меч». И всё из-за ее внешнего вида – устройство привешивалось к потолку и нависало над человеком, надевшим некое подобие очков, словно меч. Надо сказать, что хоть и принято считать эту разработку одной из ступеней развития технологии виртуальной реальности, но всё же больше она схожа с дополненной реальностью. Виртуальные объекты в ней накладывались на видимый реальный мир.
Система The Sword of Damocles («Дамоклов меч») Айвена Сазерленда
В начале семидесятых изображение в системах, напоминавших современную виртуальную реальность, полностью перешло от видеокадров к компьютерной графике.
Впервые виртуально прогуляться по городу позволяла созданная в 1977 году программа под названием «Кинокарта Аспена» (города в США). Само понятие «виртуальная реальность» появлялось в книгах разных писателей-фантастов на протяжении всего двадцатого века, но считается, что официально как технический термин его впервые использовал основатель Лаборатории визуального программирования Джарон Ланье.
В восьмидесятых компания, принадлежащая Джарону Ланье, начинает выпускать специальное оборудование для погружения в виртуальную реальность: перчатки DataGlove и очки EyePhone. С ними пользователь получил возможность манипулировать с объектами виртуальной реальности.
Первое оборудование для VR: перчатки DataGlove и очки EyePhone
Виртуальную и дополненную реальности долгое время было не принято различать. Впервые термин Augmented reality (AR) ,был предложен в девяностые годы исследователем Томом Коделлом, работавшим на корпорацию Boeing. Он совместно со своим коллегой разработал специальные шлемы, в которые выводилась информация для инженеров компании. Целью создания этого девайса было снижение расходов на таблички с разметками заводских зон.
Но еще до изобретения самого термина AR как явление уже существовала. Профессор Торонтского университета Стив Манн изобрел EyeTap, первое портативное устройство, способное накладывать на реальность дополнительную информацию. Практическое применение AR нашла, например, в телевизионных прогнозах погоды (где она используется и до сих пор).
В 1993 году компания Sega представила 3D-шлем Genesis VR. Шлем-очки были похожи на современные устройства – ЖК-дисплеи, создававшие объемную картинку, в сочетании с наушниками со стереозвуком и отслеживанием движения головы. Вроде бы революционная разработка, но выпуск девайса был отменен. Высокая цена и неприятные ощущения (головная боль и тошнота), которые вызывало применения устройства у пользователей, не дали ему выйти на рынок.
Виртуальная реальность в СССР
К сожалению, в нашей стране виртуальная и дополненная реальность были больше уделом писателей-фантастов, чем инженеров и ученых. Возможно, велись военные разработки в сфере VR и AR, но такие вещи мы не можем ни подтвердить, ни опровергнуть.
Зато виртуальная реальность отлично показана в советских фильмах. Например, в фантастической кинокартине для детей и подростков «Москва-Кассиопея», вышедшей на большие экраны в 1974 году, есть интересный эпизод. Подростки-космонавты, знакомясь с кораблем, узнают, что в нем есть особое помещение – кают-компания, предназначенная для их отдыха. В ней с помощью специального шифра можно виртуально смоделировать множество различных помещений и уголков природы. Все выглядит абсолютно реально, даже кот, сидящий на сухом дереве. Главное – не уходить слишком далеко от центра виртуального пространства, а то «упрешься в небо».
Кадр из фильма «Москва-Кассиопея», 1974 г.
Чуть позже классик российской фантастики Сергей Лукьяненко подробно описывает виртуальную реальность в своей трилогии, посвященной виртуальному городу Диптаун. Согласно произведению, город существует в виртуальном мире – «глубине».
Какое оборудование требуется для работы с VR и AR
Современные устройства для работы с виртуальной и дополненной реальностью – это, в основном, смартфоны или отдельные наголовные дисплеи (Head-Mounted Display), то есть шлемы или очки. Также для взаимодействия с VR и AR могут использоваться перчатки, джойстики и подобные манипуляторы – в зависимостей от целей моделируемого мира.
Чтобы «попасть» в VR нам нужны не только экраны, дающие изображение для левого и правого глаза, но и специальная система, которая способна отслеживать наклоны и повороты головы пользователя. Она включает в себя акселерометр, гироскоп, магнитометр, инфракрасные датчики. Не будем подробно останавливаться на всех особенностях оборудования виртуального рабочего или игрового пространства – этот вопрос достоин отдельной статьи. При выборе нужно ориентироваться и на функции устройства, и на свой бюджет, и, самое главное, на те задачи, которые это оборудование должно решать.
Кому-то подойдут очки с блоком линз для смартфона, а кому-то потребуется самая крутая модель VR-шлема в комплекте с джойстиками для игровых баталий. А в другом случае понадобятся девайсы, воздействующие на все органы чувств, так называемые устройства с «обратной тактильной связью». А медицинские задачи могут требовать воздействия VR не только на органы чувств, а непосредственно на нервную систему.
Сегодня технологии виртуальной и дополненной реальности активно используются не только в гейминге, но и во всех сферах жизни: строительстве, производстве, культуре, спорте, образовании и даже в медицине. Подробнее о реальных примерах применения VR и AR мы расскажем в следующей статье.
Поделиться
