Виртуальная и дополненная реальность

В чем разница между MR и VR?

Понятие смешанная реальность (Mixed reality, MR) охватывает дополненную реальность (AR) и дополненную виртуальность (AV). По сути, это объединение реального и виртуальных миров, где физические и цифровые объекты сосуществуют и взаимодействуют в реальном времени. Можно сказать, что в MR человек видит реальный мир через фильтр, добавляющий различные цифровые объекты.

Дополненная реальность (Augmented reality, AR) подразумевает, что на реальный мир накладывается виртуальное изображение. Дополненная виртуальность (Augmented virtuality, AV) позволяет помещать физические объекты в виртуальное пространство.

Человек может взаимодействовать с MR с помощью различных команд: нажатия на устройство, жестов, маркеров, голоса или же путем правильного соблюдения последовательности действий.

Виртуальная реальность (Virtual reality, VR) – это созданный техническими средствами мир, передаваемый человеку через его ощущения: зрение, слух, осязание и другие. Основное отличие VR от MR заключается в том, что в VR реальные объекты полностью исчезают из поля зрения человека, и он видит только виртуальную среду.

Для взаимодействия с виртуальным миром используются различные контроллеры. Больший эффект погружения достигается за счет использования контроллеров, которые максимально соответствуют моделям в виртуальном пространстве, например, компьютерного руля с педалями или рукояток управления устройствами. Существуют и бесконтактные устройства взаимодействия с VR: перчатки с обратной тактильной связью или костюмы виртуальной реальности, позволяющие отслеживать положение человека в пространстве и передавать тактильные ощущения.

Первым автомобилем Hyundai, оснащенным интерактивной инструкцией с поддержкой дополненной реальности, стал седан Sonata 2015 года. Электронный справочник через камеру смартфона или планшета распознавал 45 различных агрегатов и мог продемонстрировать 82 анимированных видеоролика, связанных с их использованием.

Возможнее применение AR

Дополненная реальность может дополнять нашу повседневную деятельность различными способами. Одними из самых популярных приложений AR являются игры. Новые AR игры улучшают пользовательские возможности для игроков, некоторые из них даже способствуют более активному образу жизни (Pockemon Go, Ingress). Игровые площадки перемещаются из виртуальных сфер в реальную жизнь, и игроки фактически выполняют определенные действия в физическом мире. Хороший пример — простая спортивная игра для детей канадской компании SAGA, где дети должны отбивать мячом движущиеся к стене кубики. AR в розничной торговле может повлиять на привлечение и удержание клиентов, а также узнаваемость бренда и увеличение продаж. Некоторые функции также могут помочь заказчикам сделать свои покупки, основанные на предоставление данных о продуктах с 3D-моделями любого размера или цвета, более удачными. Рынок недвижимости также может воспользоваться преимуществами дополненной реальности посредством трехмерных экскурсий по квартирам и домам.

Можно назвать и другие потенциальные области для использования технологии дополненной реальности:

Образование: интерактивные модели обучения от математики до химии.
Медицина и здравоохранение: помощь в диагностике, мониторинге, обучении.
Военное дело: расширенная навигации и маркировка объектов в режиме реального времени.
Туризм: данные о направлениях, достопримечательностях, помощь в навигации при путешествиях.
Медиа трансляция: усиление информационных потоков живыми трансляциями путем наложения контента.
Промышленный дизайн: визуализация, расчеты и моделирование.

Технологии, которые вписывают AR в пространство вокруг вас

Маркерная технология (marker-based). Позволяет привязываться к меткам, которыми чаще всего выступают картинки или 3D-объекты (работает сильно хуже). Для меток лучше всего подходят контрастные и малоградиентные изображения. Получаются эффекты вроде оживающих картин из «Гарри Поттера». Под капотом у неё решается задача Perspective-n-Point — восстановление точек в 3D-пространстве по их перспективной проекции на плоскость камеры устройства. Благодаря ей можно восстановить положение телефона относительно картинки с камеры.

Основной плюс маркерной технологии — широкое покрытие устройств и стабильность работы. Она отлично подходит для решений, рассчитанных на широкую аудиторию, так как не требует большой производительности.

Безмаркерная технология (marker-less). Появилась позже, она отслеживает положение устройства в пространстве, используется не только в мобильных телефонах, но и в шлемах виртуальной реальности. Базируется на методе, который называется SLAM. Благодаря ему можно размещать графику в реальном пространстве, ходить вокруг, при этом нет необходимости, чтобы в кадре камеры присутствовала метка. Они, в принципе, не нужны, графика будет работать где угодно, пример — Pokemon GO.

Компьютерное зрение

Теория компьютерного зрения (англ. computer vision) является основополагающей для развития технологий дополненной реальности, и прежде всего в области использования маркеров. Основное направление данной дисциплины — это анализ и обработка изображений (в том числе и видеопотока). Алгоритмы компьютерного зрения позволяют выделять ключевые особенности на изображении (углы, границы области), производить поиск фигур и объектов в реальном времени, выполнять 3D реконструкцию по нескольким фотографиям и многое другое.

В области дополненной реальности алгоритмы компьютерного зрения используются для поиска в видеопотоке специальных маркеров. В зависимости от задачи, в качестве маркера могут выступать как специально сформированные изображения, так и лица людей. После нахождения маркера в видеопотоке и вычислении его местоположения, появляется возможность построения матрицы проекции и позиционирования виртуальных моделей. С помощью них можно наложить виртуальный объект на видеопоток таким образом, что будет достигнут эффект присутствия. Основная сложность как раз и состоит в том, чтобы найти маркер, определить его местоположение в кадре и спроецировать соответствующим образом виртуальную модель.

За последнее десятилетие была создана большая теоретическая база в сфере обработки изображений и поиска на нём различных объектов. Прежде всего, это касается методов контурного анализа, template matching, feature detection и генетических алгоритмов. С точки зрения построения дополненной реальности зачастую используются последние два подхода. Дадим небольшое описание по каждому из них.

VR для проектов BIM — модели BIM и облака точек

Проекты BIM с виртуальной реальностью (Информационное моделирование зданий VR) В последние годы они оказались в эпицентре бури, и на это есть веские причины. Информационное моделирование зданий предлагает множество преимущество для всех участников строительного проекта, от владельцев и operaстроительных подрядчиков, подрядчикам и субподрядчикам.

Одно из главных преимуществ BIM + Виртуальная или дополненная реальность заключается в том, что он позволяет визуализировать 3D проект, что облегчает понимание структуры и 360º дизайн здания. Это особенно полезно в более крупных и сложных строительных проектах, где информационное моделирование зданий с помощью BIM может помочь свести к минимуму количество ошибок и переделок.

Еще одно большое преимущество BIM с виртуальной реальностью, заключается в том, что это позволяет различные аппаратные средства сотрудники эффективно сотрудничают в проекте. Он информационное моделирование зданий это позволяет всем участникам проекта совместно использовать и получать доступ к одной и той же информации, что облегчает координацию и предотвращает ошибки.

El BIM Это также позволяет вам проводить анализ здания, например, анализ освещение, климат и энергопотребление. Эти анализы могут помочь улучшить 360º дизайн здания и увеличить эффективность энергичный.

Со всеми этими преимуществами неудивительно, что BIM находится в центре внимания всех профессионалов в области архитектуры.

Экономика будущего будет основана на AR

Основной вектор развития AR — повсеместная доступность и высочайшее качество контента. Единственное, что пока сдерживает взрывной рост популярности этой технологии — отсутствие качественных и относительно недорогих AR-очков. С появлением таких очков получать AR-опыт станет несравнимо удобнее, а значит количество пользователей вырастет в разы.

Как только такой гаджет появится — любой супермаркет будет напоминать восточный базар, только место продавцов-зазывал займут упаковки. Они наперебой будут рассказывать вам о свойствах своих товаров, акциях и бонусах. Любой физический товар будет обладать диджитал-составляющей. И это не далекое будущее. Мировые гиганты (Apple, Facebook, Google, Samsung) наперегонки готовят AR-очки, и их выход на рынок ожидается совсем скоро.

Что касается каналов связи, то они уже готовы. Многие развитые страны используют разработанный специально для AR/VR 5G. Особенность этого стандарта в том, что он в реальном времени распределяет вычисления между мобильным устройством и сервером. До этого преградой для повсеместного применения AR/VR была низкая вычислительная способность мобильных устройств. Точнее, для AR её хватало, но делать контент такого же качества, как настоящее кино или современный мультфильм, было нельзя. Гаджет очень тормозил.

В новом стандарте этой проблемы нет. Самые объёмные вычисления будут передаваться на сервер, а оттуда на устройство будет возвращаться готовый результат. И все это в реальном времени, то есть абсолютно незаметно для пользователя.

Что такое метавселенная BIM?

El метавселенная BIM — это концепция, которая относится к созданию цифровой модели здания или сооружения с помощью BIM (Информационное моделирование зданий). технология виртуальной реальности. Метавселенная BIM — это иммерсивная цифровая среда, которая позволяет пользователям более точно и подробно оценить строительный проект.

В метавселенной BIM можно в реальном времени моделировать то, как она будет построена и operaздание, а также могут отображаться различные сценарии и варианты дизайна. Это может помочь проектировщикам и строителям принимать более обоснованные решения и выявлять потенциальные проблемы до того, как они возникнут.

Более того, метавселенная BIM может быть полезный инструмент для сотрудничества между различными командами и дисциплинами, поскольку позволяет пользователям более эффективно делиться и обсуждать идеи. Это также может быть ценным инструментом для образования и обучения, позволяющим учащимся студентов экспериментируйте и учитесь более захватывающе.

Как запустить MR/VR-проект?

Технологии смешанной и виртуальной реальность, без сомнений, зрелищны, но они не будут работать без конкретной необходимости и корректно поставленных задач. В самом общем виде внедрение MR/VR-проекта состоит из предпроектного исследования, проверки гипотез и масштабирования проекта.

Предпроектное исследование:

Формирование гипотез о том, где и как может быть эффективен MR или VR.
Формирование показателей, по которым можно подтвердить или опровергнуть полезность MR или VR.
Формирование списка требований к MR или VR-приложению на основании результата исследования.
Формирование технического задания.
Формирование пакета проектной документации.

Итоги предпроектного исследования:

Предполагаем, для чего будет применяться MR или VR.
Понимаем, по каким показателям измерить эффективность MR или VR.
Имеем описание необходимого для разработки продукта.

Проверка гипотез:

Разработка пилотного проекта на основании ТЗ из предпроектного исследования.
Внедрение пилотного продукта.
Измерение метрик.
Формирование выводов о пользе MR или VR.

Итог проверки гипотез: формируем финальное мнение о пользе смешанной или виртуальной реальности, основанное на измеримых показателях.

Пилотный проект – это только самое начало пути. После накопления опыта предстоит сформировать понимание, как технология будет масштабирована, скорректирована или настроена под конкретные бизнес-процессы.

В компании Hyundai Motor технологии виртуальной реальности используются для разработки автомобилей с 2019 года. VR-система анализа конструкторских решений поддерживает до 20 пользователей одновременно, расширяя возможности совместной работы разных групп. Система моделирует элементы наружной и внутренней конструкции, освещение, цвета, материалы, а также создает виртуальное окружение и позволяет проводить виртуальные испытания в различных моделируемых ситуациях и обстановке.

Голографическая связь и гаптоклон

Ну и завершим нашу подборку, на первый взгляд, фантастической разработкой. Представьте, что Вы общаетесь по скайпу, но при этом видите перед собой человека не на мониторе, а в полный рост, стоящим совсем рядом с Вами. Именно к этому идёт компания Microsoft занимающиеся разработкой новой технологии видеосвязи Room2Room. А также ряд иных компаний, который пытаются реализовать технологию наиболее эффективным способом.

Ещё более футористичной идея голографических звонков кажется на фоне развивающейся технологии гаптоклон. Гаптоклон – проект, ориентированный на создание осязаемых тактильных голограмм. Создатели проектора считают, что со временем смогут создать технологию, благодаря которой Вы сможете, скажем, не только увидеть своего собеседника в полной рост, воспользовавшись голографическим телефоном, но и пожать ему руку! Принцип работы подобной технологии пока остается открытым. Одним из вариантов достижения цели может стать использование вспышек лазера, порождающих небольшие пучки плазмы в необходимых местах. Либо системы излучения ультразвука, с параллельным отслеживанием движения человека, что при взаимодействии с виртуальным предметом позволит высчитать силу давления, так если бы это был реальный объект.

Современный мир не стоит на месте и очень приятно осознавать, что прямо сегодня мы можем наблюдать, как технический и научный прогресс меняют его и наступает будущие. А проекторы и проекционные технологии принимают в этой истории непосредственное участие

Реклама. Данные рекламодателя: ООО «АЛИБАБА.КОМ (РУ)», ИНН 7703380158.

Типы технологий виртуальной реальности

Виртуальная реальность и дополненная реальность

AR, с другой стороны, позволяет пользователю видеть и взаимодействовать с виртуальными объектами в реальном пространстве. В отличие от VR, AR не требует шлема и позволяет пользователям оставаться в реальном мире, одновременно взаимодействуя с виртуальными объектами. Это делает AR более доступной технологией для массового использования, особенно на мобильных устройствах.

Java играет важную роль в разработке приложений для VR и AR. Java является одним из самых популярных и мощных языков программирования в мире, обладающим богатыми библиотеками и инструментарием для создания VR и AR приложений. Он предоставляет разработчикам возможность создавать высококачественные, интерактивные и масштабируемые приложения для различных платформ.

Кроме того, Java имеет преимущества в области безопасности и надежности, что особенно важно в контексте VR и AR. Эти технологии требуют высокой стабильности и надежности, чтобы обеспечить безопасность пользователя и бесперебойную работу приложений

Java предлагает множество инструментов и методик для разработки безопасных и надежных приложений, что делает его идеальным выбором для VR и AR разработки.

Таким образом, виртуальная реальность и дополненная реальность представляют собой потрясающие технологии с огромным потенциалом. С помощью Java разработчики могут создавать уникальные и захватывающие VR и AR приложения, которые изменят наше представление о взаимодействии с окружающим миром и приведут нас в новую эпоху цифрового развлечения и коммуникации.

Технологии и применение

Технологии виртуальной и дополненной реальности (VR/AR) развиваются с каждым годом, и Java играет важную роль в их применении. Программирование на Java позволяет разработчикам создавать удивительные виртуальные миры и взаимодействовать с ними.

Java обеспечивает мощные инструменты для создания VR/AR приложений, включая библиотеки и платформы разработки, такие как Unity и Unreal Engine. Одной из главных преимуществ использования Java в VR/AR является его кросс-платформенность и широкая поддержка различных устройств.

Виртуальная и дополненная реальность нашли применение во многих сферах. Они используются для обучения и тренингов, медицинских исследований, развлечений, архитектуры и дизайна, производства и многих других областей. Java позволяет создавать приложения для каждой из этих сфер, предоставляя возможность создания интерактивных и реалистичных сред с использованием широкого спектра инструментов и технологий.

Программирование на Java в VR/AR также обеспечивает высокую производительность и эффективность. Java имеет сборщик мусора, что позволяет автоматически управлять памятью и увеличивает скорость работы приложений

Это особенно важно для VR/AR, где требуется обработка большого количества графики и данных в реальном времени

Java также обладает богатой экосистемой, включающей сотни библиотек и фреймворков, которые могут быть использованы для разработки VR/AR приложений. Эти инструменты упрощают разработку, улучшают функциональность и повышают уровень интерактивности и реалистичности создаваемых приложений.

Таким образом, Java играет важную роль в развитии VR/AR технологий и их применении в различных сферах. Ее мощные инструменты, высокая производительность и широкая поддержка делают ее одним из наиболее популярных языков программирования для создания удивительного виртуального опыта.

Что такое VR и AR: главные различия технологий

В каких сферах используют AR

С помощью AR можно решить практически неограниченный круг задач. Например, Amazon применяет AR для проверки социального дистанцирования своих работников. В самых людных местах офиса установлены мониторы, на которые транслируются изображения из закреплённых тут же камер наблюдения. Вокруг каждого человека дорисовывается круг безопасного диаметра, и если люди находятся слишком близко, круги вокруг них становятся красными. Во всех остальных случаях они зелёные:

Ещё одна необычная сфера применения — логистические центры. Компания DHL разработала специальную гарнитуру для оптимизации труда сотрудников, состоящую из сканера проектора и специальных очков. Она сканирует штрихкод упаковки и проецирует на очки всю необходимую информацию, включая место посылки на тележке:

AR активно используют в медицине. Существует устройство, считывающее сетку сосудов пациента по тепловому излучению и проецирующее её на его руку. С таким гаджетом средний медперсонал никогда не промахнётся, пока ставит капельницу или делает укол в вену:

CR

В 2014 году стартап Magic Leap собрал больше 500 миллионов долларов на разработку CR — Cinematic Reality (кинореальности). Достаточно много денег в Magic Leap, в том числе, проинвестировал Google. Идея о CR, или CVR (Cinematic Virtual Reality), возникла давно, но только в Magic Leap решились активно работать над технологией.

CR — это AR на максималках. Стартаперы хотят сделать AR настолько качественным, чтобы виртуальные объекты нельзя бы было отличить от реальных — как в кино.

Представьте себе очень развитую компьютерную графику, с помощью которой отрисовали роботов или спецэффекты вроде взрывов. Представили? Вот именно такого эффекта хотят достичь в Magic Leap, только объекты будут дорисовываться в реальном времени, а не за счёт постобработки картинки.

CR чем-то похож на обычный AR или XR. Это очевидно, ведь концепции сильно пересекаются между собой.

В отличие от AR или VR, CR — всё же больше о маркетинге, так как более или менее серьезные разработки ведутся одной компанией, и только у нее есть достаточный на это бюджет (полмиллиарда долларов — это не шутка!).

Пока что готовой, серьезной и массовой разработки в Magic Leap не выпустили. Тем не менее, о CR стали часто упоминать в зарубежных технологических изданиях, иногда — наравне с другими технологиями по виртуальной реальности. Вполне вероятно, что нам стоит ждать от CR чего-то обнадеживающего и даже революционного.

STAGE — трехмерная конференц-связь

Поддерживаемые платформы. Устройства, подключаемые к компьютеру — Oculus Rift, HTC Vive, Windows Mixed Reality, Valve Index.

Стоимость. Бесплатно.

Основная информация. STAGE — сервис для общения в реальном времени, позволяющий просматривать трехмерные данные. Особенность приложения в том, что оно позволяет перенести конструкторские файлы САПР (CATIA или JT) в виртуальную реальность.

Для удобного общения и взаимодействия доступные и другие инструменты. Во время сеанса можно наклеить стикер и записать на нем свои идеи и замечания. Все комментарии можно экспортировать в формате CSV для последующего анализа.

Для кого. Сервис подойдет для обсуждения как дизайна, так и сложного конструкторского проекта. Дизайнеры интерьеров во время презентации смогут показывать альтернативы одним нажатием кнопки — менять цвет полов, внешний вид стен или количество освещения. Сложные модели, такие как двигатель автомобиля или мост, можно смотреть в разрезе — это необходимое условие для оценки их качества.

Кому не подходит. Не подойдет для создания новых объектов. Доступны инструменты только для просмотра, а экспортировать данные можно лишь в текстовом виде.

Принцип работы технологии виртуальной реальности

Параллельно развиваются три типа искусственной реальности:

виртуальная;
дополненная;
смешанная.

У каждого из них — свои особенности. Смешанная, или Mixed Reality (MR), — вариант гибридного применения обеих технологий.

Virtual Reality

Виртуальная реальность полностью создаётся компьютером. Самый распространённый способ попасть в VR — специальные очки или шлемы. Это гарнитура, которая проводным или беспроводным способом подключается к компьютеру, игровой консоли или смартфону.

Внутри расположены один или два ЖК-дисплея, часто применяют Super-fast LCD и OLED. Масштаб картинки и настройка стереоскопического изображения регулируется встроенными линзами. Традиционно угол обзора составляет около 100 градусов — этого достаточно, чтобы устранить эффект экрана и полностью погрузить в искусственный мир.

На дисплее видео отображается с частотой кадров от 60 до 120 в секунду. Минимальное время задержки, как правило, не более 50 мс.

Фокусировка взгляда, размытие переднего или заднего плана, движение картинки вслед за глазами усиливают эффект присутствия. Это возможно благодаря тому, что ИК-датчики внутри гарнитуры отслеживают взгляд. Такая функция есть не во всех представленных на рынке шлемах.

Ещё одна составляющая технологии — трекинг. Это отслеживание движения головы и тела пользователя.
Есть два способа трекинга:

Внутренний. Датчики и широкоугольные камеры с подсветкой располагаются непосредственно на шлеме и фиксируют положение тела и окружающих предметов. Основные считывающие движения устройства — гироскоп и акселерометр. Метод может быть неточным: система не всегда распознаёт руки за спиной или скрещённые ноги. Проблему решают контроллеры, которые пользователь держит в руках. Они не только фиксируют движения, но и позволяют управлять инвентарём.
Внешний. В помещении напротив друг друга на штативах или других возвышенностях располагаются датчики-маяки, которые замыкают игровое пространство. С помощью высокочастотных миганий маяки постоянно контролируют малейшие изменения положения тела игрока и передают данные компьютеру для корректировки картинки на дисплее. Способ максимально точный и эффективный.

Некоторые производители предлагают дополнительные устройства для комфортного нахождения в вымышленной среде — «умные» перчатки, беговые дорожки для имитации ходьбы и даже оборудование для управления средой голосом.

Технологии прогнозируют стремительный рост. Уже скоро в свободном доступе могут появиться VR костюмы, в разы увеличивающие степень погружения и остроту ощущений.

Чаты, социальные сети, ивенты в других измерениях станут доступнее. Любой пользователь сможет присутствовать на них в виде аватара.

Видеозвонки в SberJazz
Общайтесь с друзьями и близкими где бы вы ни были

Попробовать сейчас

Augmented Reality

В дополненной реальности графическая картинка накладывается на реальную и создаётся единая плоскость, которую видит пользователь на экране своего устройства.

С технологией знаком любой пользователь социальных сетей — различные фильтры и маски на видео позволяют создавать интересный запоминающийся контент. Прицелы на военной технике, выведенные на экран бортовым компьютером, — это тоже дополненная реальность.

Принцип работы основан на обучении нейросети. Она учится распознавать объекты и маркеры реальности, а также фиксировать местоположение.

По загруженной библиотеке образов с описанием их общих черт сеть распознаёт, например, глаза человека или автомобиль на улице. Если нужно расположить графику в конкретном месте, на него фиксируется маркер — цифровой код. При наведении камеры на эту точку в кадре появится нужное изображение.

Всё окружающее пространство искусственный интеллект разделяет на карту точек и плоскостей, по которым может определить местоположение пользователя.

С помощью AR-технологии любое мобильное приложение можно дополнить полезными опциями, например, возможностью измерять размеры и расстояния без реальной рулетки или видеть карту звёзд прямо на небе в режиме реального времени. И создать это не так сложно, как кажется.

В открытом доступе есть различные сервисы, которые способны точно определять расположение камеры и размещать в выделенной точке графические 3D-объекты.

Например, инструмент Naviar SDK от команды разработчиков SberDevices позволяет интегрировать дополненную реальность в любой проект.