VR (виртуальная реальность, virtual reality) – совокупность технологий, с помощью которых можно создать искусственный мир, физически не существующий, но ощущаемый органами чувств в реальном времени в соответствии с законами физики. Виртуальные объекты и субъекты, созданные техническими средствами, влияют на человека через его ощущения: обоняние, чувство равновесия и положения в пространстве, осязание, зрение, вкус, слух. Сфера применения технологии неограниченна.

Находясь в виртуальном мире, пользователь ощущает собственный вес, массу сторонних объектов, гравитационные силы, свойства огня и воды. В развлекательных целях может имитироваться левитация, телепортация, телекинез. Возможности человека, пребывающего под воздействием VR, заданы и ограничены программным обеспечением.

На чем базируется VR

Психолог, основоположник виртуальной психологии, Николай Александрович Носов, выделил пять основных правил, соблюдение которых обязательно для существования виртуального мира:

  • VR порождёна другой реальностью, внешней по отношению к ней;
  • в момент наблюдения существует здесь и сейчас, в реальном времени;
  • имеет свои законы физики, заданные оператором;
  • может быть независимой либо частью одного из миров.

Как отличить VR от расширенной и смешанной реальности

Понятие «virtual reality» подразумевает подмену реального мира на цифровой, искусственный. Расширенная реальность (AR, augmented reality) накладывает цифровые элементы поверх существующих субъектов и объектов. Смешанная реальность (MR, mixed reality) дополняет физическое пространство виртуальными элементами, которые визуально неотличимы от настоящих. А теперь на пальцах:

  • вы надели очки, но вместо своей комнаты очутились в Красной Гавани, сидя верхом на драконе, в разгар сражения с Ланистерами – это VR;
  • вы надели очки, видите в своей комнате дракона, который самостоятельно никак не взаимодействует с окружающими его объектами физического мира – это AR;
  • вы надели очки, видите в своей комнате дракона, который реагирует на ваши действия и перемещается в пространстве, учитывая реально существующие законы физики и преграды – это MR.

Как появилась технология VR

1961 – Philco Corporation представила шлем Headsight. Аппарат предназначался для военных. Предполагалось, что с его помощью оператор сможет удаленно изучать объекты инфраструктуры или незнакомую местность, физически не посещая её.

1962 – Мортон Хейлиг изобрел Sensorama – первый 5D-кинотеатр. В кабине был экран, аудиосистема, вибросидения и прибор, испускавший запахи.

1980-е – Изобретатель Джарон Ланье основывает компанию VPL Research. Предприятие выпускает оборудование для погружения в VR – перчатку DataGlove и очки EyePhone. Технологию, заложенную в изобретения, называют «virtual reality».

1992 – С подачи Льюиса Розенберга VR и AR начинают различать. Ученый создал экзоскелет для армии США. Устройство предназначалось для ВВС. Техника давала возможность оператору управлять летательным аппаратом, физически находясь в центре управления полетами. «Augmented reality» нашла отражение в современном искусстве – на её основе создали театральное представление «Танцы в киберпространстве».

1993 – SEGA представила игровую VR-консоль Genesis. Игровой процесс сильно влиял на вестибулярный аппарат, из-за чего от серийного выпуска аппарата отказались.

2012 – Стартап Oculus анонсирует выпуск устройства для «полного погружения».

2015 – Компания Oculus выпускает очки виртуальной реальности Oculus Rift CV1. С этого момента VR рассматривается как самостоятельная отрасль.

Оборудование для «полного погружения»

Чтобы прочувствовать эффект виртуальной реальности, необходимо воспользоваться устройством-проводником: очками, шлемом, «экзоскелетом», перчатками либо посетить специально подготовленную комнату-пространство.

Очки – бюджетный вариант. Делятся на два типа: подключаемые к смартфону и независимые, оборудованные экраном.

Приспособление оснащено линзами для корректировки геометрии проецируемой картинки, трекинг-датчиками, магнитометром, гироскопом и акселерометром, которые отслеживают положение головы в пространстве, «перемещая» виртуальную картинку в соответствии с пространственной ориентацией оператора. В очках можно перемещаться по искусственному миру, оборачиваться, смотреть по сторонам.

VR-комнаты. Пространство, обустроенное стереодисплеями, отслеживающие положение глаз оператора и рук. На специальные экраны выводятся визуальные образы виртуальных субъектов и объектов. Ракурс происходящее зависит от положения глаз смотрящего. Для обеспечения эффекта погружения задействуется стереоскопическое зрение и зрительный механизм восприятия объёмного изображения параллакс движения. Используется гироскоп, акселерометр, магнитометр, оптические и ультразвуковые датчики.

VR-ретинальный монитор. Аппарат проецирует картинку на сетчатку глаза. Проецируемый объект кажется наложенным на реальное пространство, из-за чего создается ощущение дополненной реальности. Чтобы погрузить оператора в искусственный мир используются трекинг-датчики и помещения без освещения.

Всё устройства либо способны воспроизводить многоканальный акустический звук либо оборудованы аудиосистемой, которая дает возможность действовать в виртуальной реальности, опираясь на информацию, поступающую через органы слуха. Для имитации осязательных ощущений применяются приборы с обратной связью – это перчатки, костюмы и экзоскелеты.

Перчатки «умеют» взаимодействовать с цифровыми объектами. В момент контакта с VR-объектом перчатка воссоздает ощущения, аналогичные тактильному опыту. Приспособление оборудовано мягкими роботизированными искусственными мышцами, сенсором определения положения руки и модулем распределения усилий. Для того чтобы максимально точно воспроизвести тактильные ощущения, передать температуру, вибрацию, структуру объекта надевают «экзокостюмы». Оператор может помещаться во вращающийся шар или камеру с водой, подвешиваться на сервоприводах.

Для управления цифровыми объектами используется специальное программное обеспечение с пользовательским интерфейсом, а также манипуляторы: джойстики, пистолеты-целеуказатели, указки, руль и педали, рукоять.

Мозговые VR-интерфейсы

Существующее VR-оборудование воздействует на органы чувств, однако прямое подключение к нервной системе рассматривается, как перспективное развитие технологии. Предполагается, что информация может обрабатываться напрямую нервными окончаниями. Подобные устройства находятся на стадии прототипирования.

Сферы применения технологии

В играх. Вы можете попробовать себя в роли пилота боевого самолета, управлять самоходной артиллерийской установкой, играть в шутер от первого лица, решать квесты, выбираться из лабиринтов. Самый простой способ опробовать технологию – купить VR-очки для смартфона. Система задействует зрительный канал передачи информации, обеспечивает 360 градусный обзор во время игрового процесса.

В образовательных целях. Практикуются виртуальные экскурсии по художественным галереям, экспо-центрам, музеям. Оператор переносится на локацию и может рассматривать произведения искусства не посещая площадку вживую. Усовершенствованный вариант: виртуальная реконструкция исторических архитектурных объектов, событий из прошлого. Для «погружения» применяются очки, шлемы и комнаты.

Для тренировок. VR-аппараты – это те же симуляторы полетов, вождения и управления плавсредствами. Используются в гражданских и армейских целях. Ощущения и ситуации, максимально приближенные к реальности, учат будущих пилотов, механиков-водителей и матросов быстро справляться с форс-мажорными ситуациями.

 В целях досуга. На концертах и спортивных мероприятиях устанавливают специальные камеры, которые снимают происходящее со всех ракурсов. Оператор, вооружившись VR-шлемом, ощущает на себе эффект присутствия на трибунах. Задействуются органы зрения, слуха, вестибулярный аппарат.

В киноиндустрии. Чтобы понять, как это работает, достаточно посмотреть видео на ютюб, отснятое в формате 360о. Используйте встроенный джойстик либо передвигайте картинку, зажимая ЛКМ:

Пионеры VR-индустрии на потребительском рынке

Единой экосистемы для работы VR-устройств по состоянию на 2017 год нет. Все производители, а их на сегодняшний день свыше 300, создают собственные аппараты и узкоспециализированное ПО.

Среди пионеров индустрии можно выделить следующие компании:

  • Oculus;
  • PlayStation;
  • HTC Vive;
  • Acer;
  • Google;
  • Samsung.

Аналитики утверждают, что VR – это технология будущего, которая наряду с 3D печатью и объемным сканированием возглавит инженерный прогресс. Рынок растет впечатляющими темпами, – если в 2017 году общий объем продаж оборудования для работы с виртуальной реальностью составил свыше $11 млрд., то к 2021 ожидаемая выручка составит двести пятнадцать миллиардов долларов. Успех отнюдь не надуманный, ведь подспорьем для развития virtual reality служит интерес со стороны военных, врачей, искусствоведов, промышленников, геймеров и киноделов.

 

Другие интересные статьи