Глава 24

Эволюция дополненной и виртуальной реальности

Десятилетие 2010-2020 годов было периодом волнений и значительного прогресса в области дополненной реальности (AR) и виртуальной реальности (VR) . Хотя идеи, лежащие в основе этих технологий, возникли десятилетия назад, именно в это время произошли важные технологические достижения, которые сделали их более доступными и нашли практическое применение в различных контекстах.

24.1 Определение и ключевые понятия:
Расширенные реальные и виртуальные миры

Дополненная реальность (AR) накладывает цифровую информацию (изображения, текст, видео, 3D-объекты) на реальный мир, просматриваемый через экран (например, смартфон или специальные очки). Цель — обогатить восприятие реальности интерактивными виртуальными элементами.

Виртуальная реальность (VR) создает полностью смоделированную и захватывающую среду, в которой пользователь, надев гарнитуру и часто используя контроллеры, может взаимодействовать с трехмерным цифровым миром. Цель — предоставить сенсорный опыт, имитирующий физическое присутствие в виртуальной среде.

Ключевые компоненты систем дополненной реальности включают в себя:

Дисплей: Экраны смартфонов, планшетов или специальных просмотрщиков, которые позволяют просматривать наложение виртуальных элементов на реальный мир.
Датчики: Камеры, акселерометры, гироскопы и датчики глубины, которые позволяют системе понимать окружающую среду и местоположение пользователя.
Программное обеспечение: Алгоритмы и приложения, которые управляют суперпозицией виртуальных элементов в соответствии с реальным миром.

Ключевые компоненты систем виртуальной реальности включают в себя:

Гарнитура: Устройство, которое закрывает глаза пользователя и отображает трехмерную виртуальную среду через два отдельных экрана для каждого глаза, создавая стереоскопический эффект.
Контроллер: Устройства, удерживаемые в руке пользователя и позволяющие взаимодействовать с виртуальной средой посредством движений и кнопок.
Системы слежения: Датчики и камеры, которые отслеживают положение и ориентацию зрителя и контроллеров в пространстве, позволяя пользователю естественным образом перемещаться и взаимодействовать в виртуальном мире.

24.2 Ключевые технологические разработки:
Прогресс в области аппаратного и программного обеспечения

Десятилетие 2010–2020 гг. характеризовалось важными технологическими разработками, которые сделали AR и VR более эффективными и доступными:

Улучшения в дисплеях: Дисплеи, используемые в гарнитурах AR и VR, стали более сложными, с более высоким разрешением, более широкими полями обзора и более высокой частотой обновления, что уменьшило задержку и улучшило качество изображения и погружение.
Усовершенствованные системы слежения: Системы слежения перешли от внешних решений на основе внешних датчиков к системам «наизнанку», интегрированным непосредственно в гарнитуру, которые использовали камеры для картирования окружающей среды и более точно и надежно отслеживали движения пользователя и контроллеров. Что касается AR, были достигнуты успехи в пространственном понимании и способности отображать окружающую среду в 3D.
Датчики и входы: Датчики, интегрированные в устройства AR/VR (акселерометры, гироскопы, магнитометры, камеры), стали более точными и быстрыми. Разработаны более интуитивные методы ввода, такие как отслеживание рук (отслеживание рук без физических контроллеров) и тактильная обратная связь (которая имитирует ощущение прикосновения).
Платформы программного обеспечения и разработки: Появилась экосистема программного обеспечения и платформ разработки (таких как Unity и Unreal Engine), которая упростила создание приложений AR и VR, предоставляя инструменты, библиотеки и ресурсы для разработчиков.

24.3 Применение дополненной реальности:
Цифровые технологии, обогащающие реальность

AR нашла применение в самых разных отраслях:

Игры: Успех игры Pokémon Go в 2016 году продемонстрировал потенциал AR для привлечения массовой аудитории путем наложения виртуальных существ на реальный мир, который можно запечатлеть с помощью смартфонов.
Навигационная и контекстная информация: Навигационные приложения использовали дополненную реальность для наложения стрелок и направлений непосредственно на вид дороги, снятый камерой смартфона. Другие приложения предоставляли контекстную информацию об объектах или местах, снятых камерой.
Розничная торговля и электронная коммерция: AR использовалась, чтобы позволить потребителям виртуально «примерить» одежду, очки или косметику перед покупкой в Интернете. Популярным приложением также стала виртуальная мебель, позволяющая визуализировать, как тот или иной предмет мебели впишется в обстановку вашего дома.

Образование и обучение: AR предложила новые способы интерактивного обучения, наложение 3D-моделей и дополнительной информации на учебники или реальные объекты. В профессиональном обучении AR использовалась для моделирования и пошаговых руководств в реальном времени.
Дистанционное обслуживание и помощь: Выездные специалисты могут получать удаленную помощь от экспертов, которые могут накладывать инструкции и визуальные подсказки непосредственно в поле их зрения через гарнитуры AR, что упрощает решение сложных проблем.
Искусство и дизайн: Художники и дизайнеры использовали дополненную реальность для создания интерактивных инсталляций, сочетающих физические и цифровые элементы, а также для визуализации прототипов и концепций дизайна в контексте реального мира.

24.4 Применение виртуальной реальности:
Погружение в цифровые миры

VR нашла применение в таких областях, как:

Игры: Игры стали основной движущей силой внедрения виртуальной реальности, создавая захватывающий опыт от первого лица, который позволял игрокам чувствовать себя по-настоящему присутствующими в игровом мире.
Развлечения: VR-опыт был разработан для просмотра фильмов, концертов и спортивных мероприятий с эффектом погружения, предлагая перспективу на 360 градусов.
Обучение и моделирование: VR оказалась ценным инструментом для обучения в условиях повышенного риска (например, обучение хирургов, пилотов или военнослужащих) и для создания реалистичных симуляций для различных целей.
Удаленное сотрудничество: Платформы виртуальной реальности позволяли людям, находящимся в разных местах, встречаться и сотрудничать в общих виртуальных средах, имитируя физическое присутствие.
Терапия и благополучие: VR использовалась для лечения фобий (таких как боязнь высоты или пауков), посттравматического стрессового расстройства (ПТСР), а также для облегчения боли посредством иммерсивных и отвлекающих переживаний.
Визуализация данных и проектирование: VR предложила новые способы визуализации сложных наборов данных в 3D и позволила архитекторам и дизайнерам «пройтись» по своим проектам перед началом строительства.

24.5 Проблемы и ограничения:
Барьеры на пути массового внедрения

Несмотря на прогресс, AR и VR за это десятилетие столкнулись с рядом проблем и ограничений:

Стоимость: Стоимость высококачественных VR-гарнитур и специализированных AR-устройств оставалась препятствием для массового внедрения потребителями.
Комфорт и удобство использования: Такие проблемы, как вес и объем гарнитуры, ощущение укачивания (виртуальной морской болезни) и необходимость сложных конфигураций, ограничивали удобство использования для многих.
Технические ограничения: Разрешение экрана, поле зрения и задержка (задержка между действием пользователя и его реакцией в виртуальном мире) оставались областями для улучшения. Вычислительная мощность, необходимая для запуска сложных приложений AR/VR, была высокой.
Недостаток контента: Доступность высококачественного и достаточно разнообразного контента AR и VR оставалась проблемой для привлечения широкой аудитории.

Социальные проблемы и проблемы конфиденциальности: Возникли опасения по поводу потенциальной социальной изоляции в результате погружения в виртуальные миры и последствий для конфиденциальности сбора данных о перемещениях и взаимодействиях пользователей в средах AR/VR.

24.6 Новые тенденции и перспективы на будущее:
На пути к зрелости

К концу десятилетия появились тенденции, которые определят будущее AR и VR:

Улучшенное оборудование: Исследования и разработки по-прежнему были сосредоточены на создании устройств AR/VR, которые были бы легче, удобнее, мощнее и имели более длительный срок службы батареи.
Конвергенция с другими технологиями: Начала изучаться интеграция AR/VR с другими технологиями, такими как искусственный интеллект (для создания более интеллектуальных и интерактивных виртуальных сред) и 5G (для обеспечения более плавного и взаимосвязанного опыта AR/VR).
Метавселенная: Концепция метавселенной , постоянного общего виртуального пространства, где пользователи могут взаимодействовать друг с другом и с цифровым контентом, начала набирать популярность, причем VR рассматривается как одна из ключевых технологий для доступа к нему.

Десятилетие 2010–2020 годов стало решающим периодом для развития дополненной и виртуальной реальности. Хотя эти технологии все еще имеют ограничения, они достигли значительного прогресса, найдя применение в различных секторах и начав проникать в сознание широкой общественности. Будущее обещает быть полным дальнейших разработок и еще большего преобразующего потенциала в том, как мы взаимодействуем с цифровым и физическим мирами.