2.1 ВИРТУАЛЬНАЯ РЕАЛЬНОСТЬ
Курс по цифровой грамотности
Зачем нужны, как уже используются и какие есть перспективы у виртуальной и дополненной реальности?
В 1999 году вышел культовый фильм братьев Вачовски — «Матрица». Фильм изображает будущее, в котором реальностью большинства людей стала симуляция, пока их физические тела использовались для производства тепла и электричества для машин.
В теории
Что такое виртуальная реальность?
Матрица из фильма — пример виртуальной реальности. Виртуальная реальность (VR, virtual reality) создается техническими средствами и симулирует реальный мир. При этом во время пребывания в виртуальной реальности человек как бы «блокируется» от реального: зрение, слух, осязание, обоняние и другие органы чувств переключаются на виртуальную среду. Это делается для полноты погружения и убедительности виртуальной картинки.
«Матрица» вызвала резонанс не только среди любителей кино, но и среди философов и инженеров.
Если в «Матрице» переход в виртуальную реальность происходит за счет прямого соединения с нервной системой, сегодняшние технологии ограничиваются специальными шлемами, наушниками, перчатками, площадками для перемещения и масками. Это и отличает виртуальную реальность — она создает эффект присутствия, тогда как обычно с компьютером мы взаимодействуем просто через экран.

Объекты виртуальной реальности обычно ведут себя близко к поведению аналогичных объектов материальной реальности. Пользователь может воздействовать на эти объекты в согласии с реальными законами физики: ощущать гравитацию и физические свойства объектов разной плотности, перемещать и использовать их.
При этом часто в развлекательных целях пользователям виртуальных миров позволяется больше, чем возможно в реальной жизни: летать, создавать предметы и т. д.

Вне зависимости от специфических параметров выделяют основные свойства виртуальной реальности:
1
Порожденность
Виртуальная реальность не возникает сама по себе, а появляется как результат другой реальности, которая является внешней к ней.
2
Актуальность
Виртуальная реальность существует в момент наблюдения, здесь и сейчас.
3
Автономность
Это значит, что в виртуальной реальности есть свои законы, которые могут быть как идентичны реальным, так и самостоятельны.
4
Интерактивность
Этим виртуальная реальность отличается от, например, фильмов-360 — внутри виртуальной реальности можно не только наблюдать, но и взаимодействовать с объектами.
Дополненная реальность
Дополненная реальность расширяет возможности нашей реальности. Это становится особенно популярным в играх.
Если виртуальная реальность — это отдельная реальность, то дополненная реальность (AR, augmented reality) — это просто внедрение новых данных в окружающую действительность.

В рамках дополненной реальности виртуальные объекты совмещаются с реальными. При этом взаимодействие происходит в реальном времени и функционирует в трехмерном режиме. С помощью дополненной реальности можно «поместить» в любом пространстве дополнительные объекты. Например, поставить на стол виртуальный календарь или повесить на стену виртуальный экран с нужной информацией.

При этом объекты не появляются сами по себе — взаимодействовать с ними можно только с помощью специальных устройств, например, очков или мобильного телефона. Камера устройства определяет границы пространства, его размеры и свойства, и после этого отображает объект.
Хотите узнать больше?
История технологии
Несмотря на то, что популярность технологий виртуальной реальности наступила не так давно, первые устройства появились еще в 50-х годах. Они были массивные и авторы не совсем понимали, как их можно применять в жизни. В 1956 году кинооператор и инженер Мортон Хейлиг создал аппарат с 3D-дисплеем, вибрирующим креслом и устройством генерации запаха. Автомат задействовал несколько органов чувств и погружал пользователя в виртуальный мир.

Хейлиг назвал его Сенсорама, от английского слова sense — чувства. Сенсорама обдувала пользователя ветром, распыляла духи, стереозвук менялся в зависимости от направления камеры. Но VR-машины были очень дорогими в производстве и требовали такого же дорогого производства специализированных фильмов. Хейлигу удалось продать всего одну машину.
«Дамоклов меч» — одно из первых устройств дополненной реальности
В 70-х годах для американской авиации был запущен проект The Superior Cockpit. В его рамках разработали один из первых тренажеров для пилотов.

В 1985 году NASA продемонстрировали VR-комплект, очень похожий на то, как они выглядят сейчас. Комплект состоял из шлема и сенсорных перчаток, подключался к отдельному компьютеру и мог отслеживать движения головы пользователя. При этом был оснащен жидкокристаллическим дисплеем с обзором 120 градусов.

В рамках этого проекта Джарон Ланье, основатель VPL Research, и придумал термин «Виртуальная реальность». В разное время он поучаствовал в выпуске сенсорных перчаток DataGlove, сенсорного костюма DataSuit, системы объемного звука и очков виртуальной реальности EyePhone.

Несмотря на высокую стоимость (до $100 000) комплекты продавались на открытом рынке. При этом качество производимого контента все еще было низким, устройства — тяжелыми, а после пользования оставались неприятные последствия вроде тошноты.
Набор EyePhone
В 90-х происходит бум игровых технологий — на рынке появляются VR-разработки от Sega, Nintendo и других производителей игровых консолей. Но массового распространения они так и не получили, оставшись на уровне прототипов или нишевых игрушек для любителей.

Следующая стадия развития технологий началась в 2012 году с компанией Oculus VR. Основатели привлекли 2,5 миллиона долларов на площадке Kickstarter, после чего на рынок вышли технологические гиганты вроде Google и HTC.

Первое применение дополненной реальности датируется 1968 годом, когда ученый Иван Сазерленд собрал систему, получившую название «Дамоклов меч». Она проецировала простую сетку на помещение, в котором находился пользователь.

Впервые же термин «дополненная реальность» появился только в 90-х годах. В 1992 году US Air Force запускает первый тренажер для подготовки пилотов с использованием этой технологии. В тренажере на экран проецировалась дополнительная информация с характеристикой объектов, с которыми должен взаимодействовать пилот — их удаленность, скорость движения.
Sega VR — «шлем робокопа»
А уже в 1998 году технологию начали использовать на телевидении во время трансляции спортивных событий. По этой технологии функционируют виртуальные линии, которые помогают пользователю увидеть, находился ли игрок в офсайде, и пересек ли мяч линию ворот.

В 2013 году Google запускает проект Glass — очки с системой дополненной реальности, которые выводят информацию об окружающем пространстве или уведомления на небольшой экран перед глазами пользователя. В 2015 году проект был заморожен, но энтузиасты все еще ожидают его возвращения.
Хотите узнать больше?
На практике
Виртуальная реальность
Особенность виртуальной реальности в том, что она позволяет не просто посмотреть на фотографии или видео, на удаленное место или предмет, а практически оказаться в непосредственной близости. Из-за этого технологии виртуальной реальности оказались востребованными в образовании, сфере досуга, играх, коммерческом секторе.

Например, виртуальная реальность помогает обучать сотрудников работать со сложным оборудованием или управлять самолетами. С помощью виртуальной реальности можно «побывать» в других странах, космосе, прокатиться на аттракционах. В игровой индустрии виртуальная реальность востребована за счет большего погружения и впечатлений от игры.
Виртуальная реальность поможет посетить весь мир, не выходя из дома.
Виртуальная реальность набирает популярность и в школьном образовании. Компания Google популяризирует технологию с помощью проекта Cardboard — системы простых в производстве и доступных очков, которые помогают погрузиться в виртуальную реальность.

При этом с Cardboard доступны не все возможности виртуальной реальности — с окружающим миром нельзя взаимодействовать, но и этого достаточно для проведения виртуальных экскурсий по достопримечательностям, музеям или джунглям.
Виртуальная реальность позволяет заниматься творчеством внутри новой реальности: рисовать картины в воздухе, создавать инсталляции, создавать 3D-дизайн. Во многом это упрощает взаимодействие с компьютером — с помощью стандартных устройств ввода (клавиатура или мышь) сложно создавать 3D-объекты, а виртуальная реальность помогает делать это привычным способом — собственными руками.
Демонстрация Tilt Brush — приложения для творчества в VR
Интересно, что виртуальная реальность создает определенные сложности с производством фильмов, предназначенных для нее. В классическом кинематографе важную роль играет картинка, которую тщательно создают оператор и режиссер: кадр в этом случае линейный и выглядит так, как задумал автор. При этом в виртуальной реальности пользователь сам выбирает, куда и откуда наблюдать, автор уже не контролирует то, что видит пользователь.
Дополненная реальность
Такая камера в автомобиле — пример дополненной реальности.
Дополненная реальность долгое время оставалась в тени виртуальной, и не рассматривалась как отдельное направление. Но в 90-х годах начался резкий рост способов применения технологии и сейчас она стала во многом доступнее, чем классическая виртуальная реальность.

Можно не заметить, но мы уже используем дополненную реальность в повседневной жизни. Во многих автомобилях есть экраны, которые показывают габариты машины относительно окружающих объектов и помогают парковаться. Музеи используют QR-коды для простого доступа к информации об экспонатах.
Особую популярность на массовом рынке дополненная реальность получила в контексте социальных сетей. Сначала в приложении Snapchat, потом в Instagram появился функционал масок — когда в режиме реального времени на изображения пользователя добавлялись атрибуты вроде нарисованных очков, шляп или характерных черт домашних животных.

Дополненная реальность становится более востребованной в производстве, образовании и играх.
На производстве инструментарий дополненной реальности позволяет увидеть, как будет выглядеть деталь или целый автомобиль до процесса производства. Это лучше, чем трехмерные модели на экране или схемы на бумаге и позволяет работать с деталями в натуральном масштабе.
Кейс General Electric, как AR помогает улучшить показатели работы на 34%
В медицине дополненная реальность помогает минимизировать потери здоровой ткани органа во время удаления опухоли или других операций. Хирург видит проекцию органа и собственных действий, что позволяет действовать более точно.
Приложение IKEA уже можно скачать на смартфон.
Дополненную реальность использует приложение IKEA, можно не выходя из дома посмотреть, как в интерьер впишется новый предмет мебели. Режим виртуальной реальности появился и в приложении Яндекс.Карт и показывает пользователю на экране смартфона стрелки, по которым ему необходимо двигаться, чтобы добраться до обозначенного пункта.

Популярность набирают и игры с элементами дополненной реальности, когда игровая территория проецируется на стол или комнату игрока. В 2016 году популярность набрала игра Pokemon GO, в которой пользователи могли находить и ловить покемонов в реальном мире. Интерфейс игры был завязан непосредственно на дополненную реальность.
Задание
Вспомните примеры AR
Попробуйте вспомнить, где вы уже могли сталкиваться с дополненной реальностью? А в каких случаях дополненная реальность помогла бы решить какие-то из ваших ежедневных задач?
Ограничения технологии
Несмотря на ощутимые перспективы использования, пройдет еще несколько лет до того, как эти технологии станут массовыми. Есть несколько ограничений, которые пока не позволяют виртуальной и дополненной реальности стать полноценной частью нашей жизни:

1. Необходимость специализированного оборудования
Для работы с полноценной виртуальной реальностью необходимы как минимум шлем, наушники и устройства ввода — перчатки или специальные пульты. Для полного погружения также понадобится площадка для симуляции передвижения и костюм. В обычных бытовых условиях работать с таким комплектом сложно, они все еще довольно массивные.
Дополненная реальность также требует постоянного взаимодействия с экраном или очками, от которых устают глаза. При этом специализированные устройства стоят дорого — хороший комплект профессионального оборудования обойдется в несколько тысяч долларов.
Стоимость неполного набора для VR может дойти до 150 000 ₽
2. Недостаточное количество материалов
Драйвер роста любой технологии — спрос на нее. Но пока что материалов, производимых для дополненной и виртуальной реальности, недостаточно, чтобы обеспечить стабильный растущий спрос. Контент для AR/VR есть, но большая его часть пока представлена в формате прототипов, а не боевых продуктов для массового рынка.

Производство контента все еще стоит дорого из-за недостатка высококвалифицированных кадров, активного крупного сообщества и высокой стоимости необходимого оборудования.

3. Технические ограничения
Инженерам еще предстоит преодолеть технические ограничения, которые не позволяют массово использовать технологии VR. Пока что практически у всех доступных обычному пользователю комплектов оборудования есть технические ограничения: низкая частота кадра, искажение картинки, недостаточно высокое разрешение и угол обзора.

Это не мешает энтузиастам, но массовый пользователь привык к четкой картинке, без полос и различимых пикселей, плавной смене кадров и высокой частоте обновления изображения. Так что технологиям еще есть, куда развиваться.
При этом все драйверы роста у виртуальной и дополненной реальности есть. Это понятные перспективы в различных индустриях, постоянное развитие необходимых технологий, снижение стоимости производства и растущее сообщество разработчиков. Эксперты полагают, что в течение 5-10 лет AR/VR могут стать настолько же обыденной технологией, как интернет или носимые устройства. Но для этого придется преодолеть вышеперечисленные преграды.
Ключевые мысли урока
1
Виртуальная реальность создается техническими средствами и заменяет реальный мир, тогда как дополненная реальность внедряет в реальный мир новые данные.
2
Первые попытки создать устройства виртуальной реальности в современном понимании были в 50-х годах. С 70-х устройства напоминают те, с которыми мы имеем дело сегодня.
3
Виртуальная реальность набирает популярность в образовании: она позволяет симулировать ситуации, в которые может попасть сотрудник или инструмент, с которым ему необходимо работать.
4
У дополненной реальности уже сегодня есть множество применений: от спортивных трансляций до снижения издержек на производстве и повышения качества медицинских услуг.
5
Перед тем, как стать массовой технологией, виртуальной и дополненной реальности сначала придется преодолеть несколько барьеров: нехватка материалов, дорогое оборудование и технические ограничения.
Задание
Мы подготовили тест из 6 вопросов, основанных на материалах урока по виртуальной и дополненной реальности.
Начать
Выберите утверждения, которые верны для виртуальной реальности
Да, и симулирует реальный или новый мир
В виртуальной реальности часто можно делать нестандартные вещи
Это утверждение верно
Можно, этим она отличается от Видео-360
Дальше
Проверить
Узнать результат
Выберите утверждения, верные для дополненной реальности
Нет, дополненная реальность неотрывно связана с реальным миром
Могут, в этом суть дополненной реальности
Да, наблюдать дополненную реальность невооруженным взглядом нельзя
Это утверждения верно
Дальше
Проверить
Узнать результат
Как называлось одно из первых устройств для погружения в виртуальную реальность?
Дальше
Проверить
Узнать результат
Кто придумал термин Виртуальная реальность?
Дальше
Проверить
Узнать результат
В каких сферах уже сегодня можно применять виртуальную реальность?

Дальше
Проверить
Узнать результат
Выберите примеры, в которых применяется дополненная реальность

Дальше
Проверить
Узнать результат
Вы не до конца разобрались в виртуальной и дополненной реальности
Попробуйте перечитать урок и пройдите тест заново. Обратите внимание на историю технологии и примеры внедрения
Еще раз
Вы разобрались с технологией, но пока можете путаться в деталях
Вы дали достаточно правильных ответов, чтобы приступать к следующему уроку. Но лучше закрепить материал: важно усвоить разницу между виртуальной и дополненной реальностью и разобраться, в каких случаях их используют.
Еще раз
Урок пройден успешно
Вы разобрались в базовых понятиях и кейсах внедрения. Так держать!
Еще раз