Фильм «Матрица» наглядно и зрелищно изобразил концепцию виртуального мира. Возможно, в будущем человечество и столкнется с такой проблемой, но сегодня технологии цифровых реальностей пока делают только первые, но уверенные шаги из «детского возраста» во «взрослую» жизнь.

На сегодняшний день различают три основных вида цифровых реальностей. Чтобы понимать их принципиальное различие, представим условную шкалу от привычной нам реальности, которая нас окружает, до виртуальной – полностью смоделированной цифровыми технологиями.



Первым промежуточным пунктом будет дополненная реальность или AR (Augmented Reality). При этом изображение реального окружения дополняется цифровыми элементами. Это могут быть анимированные образы, текстовая или графическая информация. В качестве примера AR можно привести игру Pokemon Go, когда на экране гаджета на реальное изображение накладывается анимированный объект.

Следующим пунктом шкалы реальностей будет смешанная реальность или MR (Mixed Reality). Здесь проявляются элементы реальной, дополненной и виртуальной реальностей. Основой все также является реальное изображение, отдельные элементы которой заменяются искусственно созданными виртуальными объектами. Смешанная реальность реализована в программе-переводчике от Google. При наведении гаджета на переводимый текст, программа распознает его, переводит, подбирает подходящий шрифт и вставляет в изображении на гаджете вместо оригинального.

Конечной точкой нашей шкалы реальностей является виртуальная реальность или VR (Virtual Reality). Здесь наблюдатель оказывается в полностью искусственной среде, созданной техническими средствами. Она включает в себя не только зрительные образы, но и технические устройства для взаимодействия с ней. Сегодняшнюю стадию развития виртуальной реальности можно сравнить с псевдографикой на первых ПК. До полноценной VR, какая была показана в «Матрице» еще далеко. Однако даже сегодняшнего уровня достаточно, чтобы сделать виртуальную реальность мощным инструментом для выполнения широкого спектра задач.

Можно выделить несколько основных сфер применения VR:

• Индустрия развлечений (игры, фильмы, спортивные трансляции и шоу, социальные сети)
• Маркетинг (торговля и недвижимость)
• Медицина
• Образование (сюда же можно отнести корпоративное обучение и подготовку специалистов профессий повышенного риска)
• Промышленность и ВПК.

И хотя перспективы применения VR имеют высокий потенциал, широкого применения виртуальная реальность пока не получила. Это связано с рядом технических сложностей, одной из которых является физическое состояние пользователя при погружении в виртуальную реальность. В силу физиологических особенностей человек, при пользовании шлемом VR, зачастую испытывает головокружение и тошноту. Такое явление называется кинетоз. Суть его заключается в конфликте между информацией, поступающей от вестибулярного аппарата, и зрительными образами. Если в реальном мире они синхронизированы и подчиняются определенным причинно-следственным связям, то в виртуальной реальности оказывается только зрение, а вестибулярный аппарат остается в реальном мире. Подобный диссонанс организм рассматривает, как галлюцинацию в результате отравления.

Применение технологий виртуальной реальности

Львиная доля рынка VR приходится на индустрию развлечений. Однако значимость технологии определяется ее практическим применением. Благодаря виртуальной реальности можно успешно подготавливать специалистов профессий повышенного риска, не подвергая их опасности. Например, горных инженеров, работающих в сложных полевых условиях, спасателей, пожарных или военных. В виртуальной реальности можно моделировать любые критические ситуации в безопасной для испытуемого обстановке.

В маркетинге в основном используется wow-эффект от новой технологии. Но есть и практические приложения. Одним из таких приложений стала бесплатная разработка для шлема Oculus Rift от Canon, которая называется Camera Simulator by Canon Labs. (Эта программа доступна через магазин приложений для Oculus).

Симулятор позволяет фотографам погрузиться в альтернативную реальность, чтобы протестировать некоторые камеры и объективы Canon с учетом их особенностей – без необходимости арендовать физические модели. Можно дистанционно ознакомиться с техническими возможностями трех фотоаппаратов (Canon EOS 5D MKIII, Canon EOS 1D X и Canon EOS 70D) и трех объективов (24-105 мм F/4, 50 мм F/1.4 и 70-200 мм F/2.8.
В процессе ознакомления пользователь может менять настройки, экспериментировать с выдержкой, диафрагмой, светочувствительностью, и проверять изменения, снимая виртуальный ландшафт. Приложение позволяет просматривать отснятые фотографии на рабочем столе компьютера.



По мере совершенствования и распространенности VR появляются новые бизнесы. В качестве одного из примеров можно назвать VR Fit Тима Донахэя. К виртуальному фитнесу Тим пришел через VR-игры. Сначала он заметил, что определенные группы мышц испытывают значительную нагрузку. Тогда Тим решил поставить на себе небольшой эксперимент. На протяжении 50 дней он проводил по 5 часовых занятий. Через две недели стал дополнительно использовать утяжеляющий жилет. В итоге VR сподвигла заниматься традиционным фитнесом. Сегодня количество предложений занятий спортом с помощью виртуальной реальности растет. Появляются VR парки и площадки, тренажеры и спортивные залы. Учитывая эту тенденцию, можно вскоре ожидать появление полноценного киберспорта.

Параллельно с виртуальной реальностью развиваются и другие виды реальностей. Их можно условно разделить на два типа:

• приложения для гаджетов (смартфоны, планшеты);
• приложения для специальных устройств (очки, шлемы).

Каждый из этих типов ориентирован на свою целевую аудиторию и выполнение определенного спектра задач.

Приложения AR для гаджетов

На современном рынке AR для гаджетов определились два главных мега-игрока – Google и Apple. Каждый из них ориентирован на свой спектр задач. В 2016 году внимание массового пользователя к AR было привлечено игрой Pokemon Go. Аудитория составила более 100 млн. человек. На момент создания приложения отсутствовал универсальный инструмент разработки. Как результат, изображения покемонов просто накладывались на изображение реальности без пространственной привязки. Они как бы висели в воздухе, не взаимодействуя с реальным изображением. Компания Apple занялась заполнением этого пробела и уже в июне 2017 года представила свой инструмент для разработчиков – ARKit. Среди главных достоинств инструмента возможность определять горизонтальные плоскости. Благодаря этому у виртуальных предметов появляется тень, и они становятся более реалистичными, перестав висеть в воздухе. Также распознается перемещение пользователя в шести степенях свободы с поворотами вокруг каждой из трех осей.

Разработки Google значительно отличаются от направленности Apple и ориентированы в основном на навигацию в пространстве. Еще в 2014 году компания представила свой смартфон Tango с инфракрасным дальномером, фишай-камерой и другими сенсорами для построения 3D-карт помещений. Устройство нашло применение в клиентской навигации по супермаркетам и музеям. К сожалению, технологию Tango сейчас поддерживает всего несколько моделей смартфонов сторонних производителей. Этот пример как раз наглядно иллюстрирует сдерживающий фактор развития приложений техническими возможностями парка гаджетов.
Однако даже для существующего уровня развития мобильных устройств существует немало интересных приложений, имеющих практическое применение. Отметим некоторые из них. В основном они предназначены для визуализации товаров.



Такие компании как IKEA, Cimagie, Blippar, Hyundai и Lego разработали собственные виртуальные каталоги. У IKEA это реализовано следующим образом. Чтобы посмотреть, как будет вписываться тот или иной товар в интерьер, достаточно положить на пол каталог, открытый на нужной странице и навести на него камеру гаджета. На дисплее поверх снимка интерьера накладывается изображение товара. Приложение FXMirror аналогично виртуальным каталогам, но использует не гаджеты. Оно выполнено в виде «умного зеркала». Покупатель может виртуально примерять понравившуюся одежду. По такому же принципу работает приложение Makeup Genius для гаджетов от фирмы L’Oreal. По названию понятно, что пользователь может виртуально опробовать на себе серию косметических продуктов этой фирмы.

Приложения AR для специальных устройств

Так как для серьезных AR-приложений мощности обычных гаджетов недостаточно, то для этих целей разрабатываются специализированные очки. Их функционал заточен только под работу с дополненной реальностью. Поэтому цена таких устройств нередко доходит до нескольких тысяч долларов за штуку. Понятно, что этот продукт не для массового потребителя.
В 2016 году компания Microsoft выпустила свою версию очков дополненной реальности Hololens. Это устройство было оснащено множеством сенсоров и способно рисовать виртуальные объекты на полупрозрачном экране. В Hololens изображение строится в виде голограмм.
К недостаткам Hololens можно отнести и узкий угол обзора, который составляет всего 300. Возможно, это будет не совсем корректным сравнением, но в шлемах VR от Oculus Rift угол обзора составляет 1100. Тем не менее, это не мешает оставаться Microsoft на лидирующей позиции. Во многом в этом заслуга мировой популярности продуктов Microsoft и их интеграции в Hololens.

В своей работе Hololens используют такие крупные компании, как Japan Airlines, NASA, Volvo, Autodesk и многие другие. Очки дополненной реальности стали новым цифровым инструментом, значительно облегчающим производственные процессы и обучение. Можно привести в качестве примера компанию Thyssenkrupp, которая занимается обслуживанием лифтов. С помощью очков дополненной реальности специалисты компании на объектах получают всю необходимую информацию. Если в работе возникают сложности, то не надо терять время на ожидание выезда инженера на объект. Разбор ситуации происходит в онлайн-режиме с необходимыми графическими пояснениями на экране Hololens.



Похожим образом AR-очки применяются в учебном процессе. Чтобы студенты-медики лучше понимали физиологию человека, Hololens выводит на экран анимированные внутренние органы при проведении практических занятий с муляжами. Если в производственной сфере AR-очки помогают повысить производительность, то в медицине эти устройства спасают жизни. Например, очень часто врачу нужно срочно получить дополнительную информацию о пациенте. Это могут быть результаты анализов, непереносимость препаратов или другие данные. Если это происходит во время хирургической операции, то каждая лишняя секунда имеет значение. С помощью AR-очков врач может быстро получить затребованную информацию, не отходя от операционного стола.

Компания Meta пошла по своему пути разработки очков дополненной реальности. В отличие от Hololens, которые содержат в себе компьютер, очки Meta 2, по сути, являются устройством ввода/вывода. Это позволяет сфокусировать усилия разработчиков на детализации графики. Поэтому очки Meta 2 имеют ряд существенных преимуществ. Из-за того, что обработка данных ведется на внешнем компьютере увеличено быстродействие устройства. Так как Meta 2 выполняет только ввод/вывод информации, разработчикам удалось, не увеличивая габариты устройства, получить угол обзора в 900. И наконец, отсутствие встроенного компьютера позволяет держать стоимость устройства на уровне 950 долларов. Однако при таких достоинствах очки Meta 2 имеют существенный недостаток – проводная связь с внешним компьютером.

После первого проекта Google Glass компания Google вернулась к своим разработкам AR-очков в другом формате. Если первый проект был ориентирован на массового потребителя в качестве AR-приложения для гаджетов, то обновленные очки Glass Enterprise Edition стали инструментом профессионалов. Они были успешно применены на производстве AGCO в Джексоне. Компания занимается производством дорогого сельхоз оборудования, которое изготавливается на заказ. Каждое изделие имеет уникальные характеристики. Поэтому при сборке рабочим необходимо было сверяться с технической документацией. При каждой сверке рабочему приходилось отходить к компьютеру для поиска нужной информации, а если компьютер был занят, то терялось дополнительное время на ожидание очереди или поиска другого свободного компьютера. Попытки обеспечить работников планшетами оказались неудачными. В жестких условиях эксплуатации промышленные планшеты служили в среднем не более недели.
Благодаря применению Glass Enterprise Edition время обучения рабочих сократилось с 10 до 3 дней. Это дает представление о перспективах применения очков дополненной реальности в бизнесе.

Говоря о гаджетах дополненной реальности, нельзя не упомянуть разработки в сфере смешанной реальности (MR). Пока еще эта сфера слабо развита, но уже есть интересные концепты. Один из них – Canon HMD. Это устройство представляет собой промежуточный вариант между очками AR и шлемом VR. В него встроены две камеры и два экрана разрешением 1 280 ?1 024 точки. Чтобы минимизировать время обработки видеосигнала и вывода смоделированного изображения на экран, используется выносной компьютер, к которому устройство подключено проводами.

При создании Canon HMD разработчики использовали интересное решение. Сложность гаджетов MR заключается в том, что в них должны очень точно совмещаться реальное и виртуальное изображение. Достичь такого эффекта в условиях ограниченного пространства очень сложно. Для этого инженеры использовали призму, чтобы изменить оптический путь и обеспечить компактность устройства.

По мнению разработчиков Canon HMD найдет наибольшее применение в сфере проектирования дизайна. С помощью устройства можно создавать полноценные трехмерные виртуальные модели без необходимости изготавливать дорогостоящие реальные модели. Это особенно актуально для автомобильной промышленности.

Перспективы развития

Каким наиболее перспективным путем развития AR окажется один из типов приложений сейчас сложно сказать. С одной стороны, постоянное наведение камеры гаджетов для взаимодействия с виртуальными объектами идет вразрез с идеей повседневного использования этой технологии, а с другой стороны, AR-очки имеют ряд серьезных ограничений. Ответ на этот вопрос может дать появление каких-нибудь новых прорывных технологий или идей разработки.

О перспективах развития виртуальной и дополненной реальности среди экспертов пока нет единого мнения. Аналитики компании Digi-Capital прогнозируют, что в 2020 году объем мирового рынка производства VR-контента разных направлений превысит 30 миллиардов долларов. При этом на фильмы, телепрограммы и игры в формате виртуальной реальности будет тратиться больше половины этой суммы. Джесси Шелл, генеральный директор Schell Games и профессор Университета Карнеги-Меллон, заявил, что к 2025 году рынок VR вырастет до $22,5 миллиарда.

Несмотря на такой оптимистичный прогноз, Шелл считает, что другие ожидания совершенно не оправдают себя. Например, по его словам, к 2025 году доля VR составит не более 5-15% всей игровой индустрии. То есть о массовом использовании виртуальной реальности говорить пока еще рано даже в ближайшей перспективе.
Goldman Sachs прогнозирует совокупную прибыль VR и AR к 2020 году 13,1 млрд. долларов, а к 2025 году увеличение до 35 млрд. долларов. При этом соотношение рынка ПО для VR и AR составит 75% к 25% соответственно.

Но это сухие цифры, которые не дают ответ на самый главный вопрос: к чему приведет развитие этих технологий, какие задачи они позволят решать в будущем?

А как думаете вы? Напишите в комментариях.