Общие понятия
Виртуальная реальность (VR, Virtual Reality) - совокупность информационных технологий, воздействующих с помощью компьютера на органы чувств человека таким образом, чтобы он почувствовал себя в иной обстановке, чем та, в которой в данный момент на самом деле находится. Термин "виртуальная реальность" придумал в 1989 году американский футуролог Джарон Ланье.
Человек обладает пятью способами восприятия окружающей действительности: зрение, слух, обоняние, осязание, вкус. Технологии виртуальной реальности стремятся эмулировать условия, при которых у человека возникает полный спектр ощущений, необходимых для восприятия заранее смоделированной действительности.
Перспективные области применения VR:
- архитектура: моделирование зданий, сооружений, интерьеров и испытание их технических и эстетических свойств без затрат реальных материалов;
- спорт: например, для изучения свойств удаленных трасс и стадионов без необходимости выезда туда;
- медицина: тренировки хирургов без необходимости реальных вскрытий;
- искусство: виртуальные экскурсии по музеям мира;
- транспорт, службы по преодолению чрезвычайных ситуаций, военное дело: тренажеры для военнослужащих, спасателей, водителей, диспетчеров, эмулирующие нештатные ситуации без реальных разрушений;
- развлечения: игры, туризм, выбор покупок в онлайн-магазинах и т.п.;
Следует различать виртуальную и дополненную реальности. Дополненная характеризуется привнесением в настоящую жизнь некоторых информационных элементов, например, вывод телеметрической информации на ветровой стекло автомобиля или изображений монстров на фон реального пейзажа в игре Pokemon Go.
История VR
В развитие представлений о VR большой вклад внесли писатели-фантасты 1960-1980-х гг., такие как Майрон Крюгер, Станислав Лем, Уильям Гиббсон и другие.
Рисунок 1. Иллюстрация к фантастическому роману Уильяма Гибсона "Нейромантик", в которой были предсказаны многие технологии VR. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Технически прототип VR был впервые реализован в 1962 г. Мортоном Хейлигом, который представил мультисенсорный симулятор Sensorama, демонстрировавший короткие фильмы, сопровождающиеся запахами, потоками воздуха, аудиозаписями естественных шумов. В этом проекте для создания VR применялись еще не компьютеры, а средства кино и аудиозаписи, а также всевозможные аналоговые устройства.
В 1967 г. Айвеном Сазерлендом был сконструирован шлем, в котором при помощи компьютера воспроизводилось движущееся изображение. Прибор задействовал зрительную обратную связь.
В 1977 г. в Массачусетском Технологическом Институте была создана компьютерная программа "Кинокарта Аспена" (Аспен - город в штате Колорадо). Она давала возможность выбрать способ отображения местности, а также сезон для виртуальных прогулок.
В следующем десятилетии появились системы VR, в которых пользователь мог обращаться с 3D-объектами, реагирующими на движения рук.
В связи с недостаточно высоким уровнем развития информационных технологий, попытки реализации VR до последнего времени сводились к разрозненным эпизодическим проектам. Оживление в этой отрасли началось лишь в последние годы в связи с повсеместным появлением мощных ПК, скоростных сетей, искусственного интеллекта и прочих технологических условий.
Текущее состояние развития VR
Далеко не все концептуальные возможности VR пока реализованы на уровне массового производства. Например, технологии воспроизведения запахов и вкусов находятся пока в зачаточном состоянии. Ниже перечислены имеющиеся на сегодня достижения.
Устройства для воспроизведения изображений VR.
Очки и шлемы виртуальной реальности состоят из нескольких мониторов, формирующих изображения для каждого глаза, линз для корректировки оптических искажений, а также системы отслеживания перемещений в пространстве.
Рисунок 2. Устройство шлема виртуальной реальности. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Альтернативной технологией воспроизведения изображений VR является технология 3D-дисплеев MotionParallax. Она не крепится на голову пользователя, а представляет собой несколько окружающих его мониторов, создающих иллюзию объемности. Движения пользователя, и, в частности, его глаз, отслеживаются с помощью миниатюрных видеокамер, закрепленных на теле пользователя датчиков или ультразвука.
Еще одна визуальная VR-технология - ретинальные мониторы, воспроизводящие изображение непосредственно на сетчатку глаза.
Имитация тактильных ощущений в VR.
Для передачи тактильных ощущений пользователю и считывания информации о движениях его мышц различными организациями разработаны перчатки VR. Они могут быть использованы как для серьезных задач, например, в хирургии, так и в индустрии развлечений. Один из наиболее удачных прототипов создан в Калифорнийском университете (Сан-Диего) на основе опыта, полученного при изготовлении мягких роботов.
Перчатки VR воспроизводят ощущения от прикосновений к объектами виртуальной реальности. Они состоят из трех компонентов:
- сенсоры для определения положения и движений конечностей пользователя;
- синтетические мышцы - пластиковые полости, откликающиеся на движения пальцев;
- распределительное устройство, передающее тактильные ощущения пользователю.
Успешные реализации VR.
На сегодняшний день некоторым компаниям удалось воплотить идеи VR и создать на их основе массовые продукты:
- Second Life - виртуальная реальность с элементами социальной сети. Количество пользователей превышает 1 млн. человек;
- Active Worlds - сетевая среда для коллективного создания и исследования виртуальных миров.
Рисунок 3. Скриншот вьювера VR Second Life. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
В компьютерных сообществах ведутся работы по созданию стандартов и инструментов разработки VR. Примером могут служить усилия корпорации Mozilla Foundation, ведущей разработку фреймворка WebVR, который позволит создавать веб-страницы с элементами виртуальной реальности.
