VR-технологии - Студенческий научный форум

XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

VR-технологии

Шагалин О.Ю. 1
1Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Технологии развиваются, это в своё время даёт больше мощности машинному вычислению. А значит открываются возможности для совершенно прорывных технологий. VR-технологии новое направление в IT, которое может открыть новые горизонты перед обладателями данной разработки. Виртуальная реальность - воссозданный техническими средствами мир, погружающий человека в эту реальность через ощущения: зрение, слух, обоняние, осязание и другие. Виртуальная реальность воспроизводит как действия, так и реакции на эти самые действия. Так создаваемые эффекты «обманывает» сознание человека и позволяют испытывать ощущения, приближенные к реальным.

Самым известным средством погружения в виртуальную реальность, являются специальные шлемы/очки, которые одеваются на голову человека.

Принцип работы такого шлема достаточно простой. На расположенный перед глазами дисплей выводится видео в формате 3D. Прикрепленные к корпусу гироскоп и акселерометр отслеживают повороты головы и передают данные в систему, которая изменяет картинку на дисплее в зависимости от показаний датчиков. Итак, человек получает возможность «оглядеться» внутри виртуальной реальности и чувствовать себя в ней, как в настоящем мире. Для того, чтобы изображение имело высокую четкость и всегда попадало в фокус, используются специальные пластиковые линзы. Для более реалистичного погружения в мир виртуальной реальности, помимо датчиков, отслеживающих положение головы, в устройствах VR могут применяться различные трекинговые системы, такие как:

Системы eye tracking. Нужны для отслеживания движения зрачков глаз и позволяют определить, куда человек смотрит в каждый момент времени. На данный момент такие системы не имеют общего распространения на рынке потребительских услуг и используются в основном для различных научных и медицинских исследований.

Motion tracking. Отслеживают любые телодвижения человека и повторяют их в виртуальном мире. Отслеживание может осуществляться с помощью специальных датчиков или видеокамеры, направленной на человека.

3D Сontrollers. Чтобы максимально комфортно чувствовать себя при нахождении в виртуальной реальности, традиционные 2D-контроллеры (мышки, джойстики и др.) заменяются манипуляторами, позволяющими работать в трехмерном пространстве - 3D-контроллерами.

Feedback devices. Подобные устройства стали разрабатываться еще в 90-х годах и предназначены для того, чтобы пользователь мог в буквальном смысле ощутить на себе все происходящее в виртуальном мире. В качестве таких устройств могут использоваться вибрирующие джойстики, вращающиеся кресла и т.д.

Источником 3D-картинки для устройства виртуальной реальности долгое время служил компьютер или пользовательская консоль (например, PlayStation VR). Однако пару лет назад на рынок вышли «бюджетные» устройства VR, в которых в качестве источника 3D-картинки стал использоваться смартфон. Более упрощенная конструкция позволила значительно уменьшить стоимость устройств виртуальной реальности, поскольку отпала необходимость оснащать очки перечисленными ранее техническими средствами.

История VR-технологий берёт начало в 50-е годы. В 1961 году компания Philco Corporation разработала первые шлемы виртуальной реальности Headsight для военных целей, это стало первым применением технологии в реальной жизни. Первым разработчиком VR по праву считается Мортон Хейлиг. В 1962 он запатентовал первый в мире виртуальный симулятор под названием «Сенсорама».

 Аппарат был громоздким, внешне напоминающее игровые автоматы 80-х, он давал возможность пользователю испытать опыт погружения в VR, например, проехаться на мотоцикле по улицам Бруклина.  Но изобретение Хейлига не вызывало доверие у инвесторов и учёному пришлось прекратить разработки. Прошло несколько лет похожее устройство представляет профессор Гарварда Айван Сазерленд, который вместе со студентом Бобом Спрауллом создал «Дамоклов меч» - первую систему VR на основе головного дисплея. Очки крепились к потолку, и компьютер воспроизводил картинка. Несмотря на столь «большое» изобретение, технологией заинтересовались ЦРУ и НАСА. В 80-е годы компания VPL Research разработала более продвинутое оборудование для VR - очки EyePhone и перчатку DataGlove. Компанию создал Джарон Ланье, именно он придумал термин «виртуальная реальность». Настоящий бум начался только в 2012 году. Малоизвестный стартап Oculus запустил на платформе Kickstarter кампанию по сбору средств на выпуск шлема виртуальной реальности. Разработчики обещали пользователям «эффект полного погружения» за счет применения дисплеев с разрешением 640 на 800 пикселей для каждого глаза. Необходимые 250 тысяч долларов были собраны уже за первые четыре часа. Но только три с половиной года спустя, 6 января 2015 года, начались предпродажи первого серийного шлема VR Oculus Rift CV1. Вся первая партия шлемов была раскуплена за 14 минут. Это стало символическим началом бума VR-технологий и взрывного роста инвестиций в эту отрасль. Именно с 2015 года технологии виртуальной реальности стали поистине прорывным проектом.

Хотя возможности виртуальной реальности ещё недоступны массовому потребителю, известные компании вовсю занимаются развитием этих технологий. Владелец Universal Studios компания Comcast вложила $6,8 млн в небольшую VR-студию Felix&Paul в Монреале, которая успела поработать с Funny or Die и Белым домом. В развитие VR инвестирует также издание New York Times. Уже много издание создает 360-градусные видео. В 2014 году Facebook приобрела компанию Oculus VR за $2 млрд и запустила социальную сеть с 3D-аватарами и возможностями VR-взаимодействия. В HTC тоже в тренде - в 2016 году компания выделила $100 млн на развитие своей платформы Vive. HTC разрабатывает линейки продуктов HTC RE и их шлем виртуальной реальности давно стал конкурентом Oculus Rift.

Другие крупные участники рынка также внесли свой вклад – компания Sony в 2015 году приобрела разработчика систем распознавания пространственных жестов SoftKinetic Systems, а Samsung объявила об инвестировании $6 млн в американский стартап Baobab Studios, специализирующейся на анимированной виртуальной реальности. Крупные компании выпускают собственные гарнитуры виртуальной реальности (HTC Vive, Oculus Rift, PlayStation VR), при этом разрабатывая эксклюзивные игры и по только под них. Если производители начнут работать друг с другом, делиться опытом, продвигать VR-технологии. С этой целью крупными компаниями отрасли в конце 2016 года была образована Global Virtual Reality Association (GVRA), которая будет заниматься развитием и продвижением VR. Вассоциациювошли Acer (Starbreeze), Google (Cardboard, Daydream), HTC (Vive), Facebook (Oculus Rift), Samsung (Gear VR) и Sony (PlayStation VR) идругие. На русском рынке работает компания VE Group - основанная около 10 лет назад, она называет себя системным интегратором в области 3D-визуализации и систем виртуальной реальности. Помимо разработки центров виртуальных исследований и комнат VR, компания делает VR-решения для нефтегазовой отрасли, образования и строительства. Рынок виртуальной реальности в России также хорошо представлен стартапами, крупными и не очень. Из тех, у кого точно получилось, можно выделить стартап Fibrum, который в прошлом году заключил соглашение с немецкими ритейл-сетями Media Markt и Gravis о поставке своих шлемов виртуальной реальности.

Как легче всего найти средства для развития проекта? Конечно, привлечь инвестора. Компания в одной инфографике собрала фонды, которые активнее всего инвестируют в технологии VR и AR. В первой тройке, конечно, зарубежные компании:

Rothenberg Ventures - самый активный инвестор в отрасли, с ориентацией на так называемые «пограничные технологии». Фирма River Accelerator инвестирует в VR стартапы на начальных уровнях. Одной из их последних сделок было соглашение с компанией VR Medtech, разрабатывающей хирургическую робототехнику  Vicarious Surgical.

BoostVC - акселератор, ориентированный на технологию блокчейн и виртуальную реальность. Последней проинвестированной Boost компанией является Vizor, основанная на Финляндии платформа для создания контента VR.

Vive X - акселератор от производителя гарнитуры VR HTC. В их последнем акселераторе участвовали стартапы, работающие во всех отраслях: от корпоративных инструментов (Snobal) до футбольного атлетического тренинга (Soccerdream).

В России объем инвестиций в VR вырос с $200 млн в 2015 году до более $700 млн за 2016 год и продолжает набирать темпы. Если вы создали VR-стартап и ищете инвесторов именно в России, то стоит обратить внимание на фонд VRTech, который основан в 2016 году и ориентирован на VR-проекты на начальной стадии из России, Америки, Европы и Азии.

VR-технология может применяться во всех сферах жизни. Это та отрасль, в которой инфраструктура и технологии развиваются параллельно с развитием контента. Ведь если есть шлем или очки виртуальной реальности - должно быть то, что через них смотреть и делать. Поэтому можно обозначить несколько основных направлений развития отрасли, в зависимости от контента и сферы применения:

Игры

Кино

Социальные сети

Медицина

Образование

Промышленность и ВПК

Торговля

Маркетинг

Экстремальный и обычный спорт

Научная деятельность

Журнал «Forbes» представил таблицу по применению VR-технологий в разных сферах деятельности:

Отрасль

Реклама

BTL и продажи

Бизнес-
коммуникации

Нефтедобыча

-

Демонстрации для инвесторов и GR

Проектирование,

цифровые двойники технологических цепочек

Промышленность

-

Демонстрация оборудования на выставках и в переговорах

Автопроизводство

«Пройди тест-драйв прямо сейчас», прямая реклама

Активации на презентациях моделей, тест-драйв у дилера

Недвижимость

«Посмотри квартиру в офисе продаж», прямая реклама

Шоурумы с недвижимостью на выставках и в офисах продаж

Принятие решений при проектировании и строительстве

Туризм

«Посмотри отель в офисе продаж», прямая реклама

Шоурумы с просмотром отелей и достопримечательностей в пунктах назначения

?

Строительство и ремонт

«Создай свою кухню с помощью менеджера», прямая реклама

Шоурумы с подбором и просмотром материалов и мебели

Формирование заказ-наряда, передача в производство, инструкции по сборке мебели, установке оборудования и ремонту

Ритейл

Прямая реклама офлайн-магазинов или продуктов

Простор для фантазии - в основном игровые и развлекательные рекламные активации с использованием продукта

Обучение мерчендайзеров, визуальные инструкции по выкладке товаров, проектирование поведения покупателей в магазинах и т.п.

Мода, спорт, развлечения

Онлайн-трансляции модных показов, спортивных и развлекательных событий (в том числе платные) или показ в записи для привлечения в офлайн

Активации в магазинах и музеях клубов. «Почувствуй себя на арене любимого клуба, купи больше мерча».

Выбор мест в залах («Как я буду видеть сцену?»), VR-тизеры событий в BTL-активациях

Тренировки спортсменов

Планирование и проектирование пространств и шоу, репетиции

Медицина
и красота

?

?

Практика для обучения медиков и персонала

Финансы

-

-

Рабочие места для аналитиков и трейдеров, визуализация данных

VR-технологии дают новые возможности в разных сферах, помогают не только развлекаться, но и помогает в тяжелой работе и даже спасает жизни.

Так же помимо очков существуют и другие приборы для погружения в виртуальную реальность. Костюм виртуальной реальности - устройство, позволяющее человеку погрузиться в мир виртуальной реальности. Это костюм, полностью изолирующий от внешнего мира, внутри которого находятся видеоэкран, многоканальная акустическая система и электронные устройства, воздействующие на нервные окончания кожи, вызывая иллюзию прикосновений или, например, дующего ветра.Перчатки виртуальной реальностиспособны передавать физические ощущения от взаимодействия человека с виртуальными объектами. Они отслеживают 11 степеней свободы движения рук пользователя и воздействуют на каждый отдельный палец в момент прикосновения руки к виртуальному объекту. Удивительно, но если вы возьмёте в руку виртуальный камень, приводы пальцев не позволят вам сжать руку сильнее, чем если бы камень действительно был у вас в руках. VR-комната (или cистема CAVE) дает самый полный эффект погружения в виртуальный мир. Основные преимущества комнат перед шлемами - это высокое разрешение изображения, низкая задержка трекинга, широкое поле зрения, трекинг головы и пространственной «мыши» во всем объеме комнаты, а если нужно, то и всего тела, включая пальцы (если дополнительно использовать костюм и перчатки виртуальной реальности). Все эти устройство дают более глубокие ощущения погружения, что даёт новые эмоции.

Сначала виртуальную и дополненную реальности развивали для военных и медицинских нужд, со временем эти технологии стали прогрессировать в игровой индустрии... О том, что будет дальше, эксперты строят разные прогнозы. Так, Майкл Абраш, главный научный сотрудник Oculus, на конференции Connect в ноябре 2016 года сделал несколько прогнозов о состоянии отрасли в ближайшие пять лет. Абраш считает, что важно улучшать визуальные качества виртуальной реальности. Человек от природы обладает полем зрения примерно в 220 градусов - около 120 пикселей на градус. Современные шлемы, такие как Rift и Vive, предлагают 100 градусов поля обзора и разрешение 1080×1200, что эквивалентно примерно 15 пикселям на градус. По его словам, через пять лет мы можем надеяться на удвоение количества пикселей на градус - до 30 - с расширением поля зрения до 140 градусов при разрешении около 4000×4000 на каждый глаз. Абраш коснулся темы добавления элементов реального мира в виртуальный, называемого им «дополненная виртуальная реальность». Шлемы будущего смогут сканировать пространство и переносить вещи из физического окружения пользователя в ВР-приложения. Также актуальной может стать «телепортация» пользователя в снимаемые в реальном времени места. По сути, это похоже на смешанную реальность. Абраш уточняет: шлемы дополненной виртуальной реальности будут очень отличаться от шлемов дополненной реальности, поскольку позволяют не только накладывать графику, но и контролировать каждый пиксель в смешанной сцене. В июне 2017 на конференции  Augmented World Expo Джесси Шелл, генеральный директор Schell Games и профессор Университета Карнеги-Меллон, также рассуждал о будущем VR и AR. И он был менее оптимистичен. По словам Шелла, для развития VR нужно совершенствовать технологии, которые способствуют тактильным ощущениям. Шелл предсказывает особую популярность контроллеров для виртуальной реальности вроде Oculus Touch или тех, что используются для шлема HTC Vive. По его словам, такие контроллеры вызывают у пользователей чувство тактильного взаимодействия и потому показывают себя гораздо лучше, чем системы, отслеживающие движения руками. Для AR же нужны новые технологии, и чем быстрее, тем лучше. По словам Шелла, современные устройства дополненной реальности слишком тяжелые и неудобные, и пройдет еще много лет, прежде чем технологии разовьются настолько, чтобы мы могли создать очки, которые бы не отличались от обычных. Но никто не хочет надевать на себя очки и выглядеть в них глупо.

VR-технологии очень дорогие, но очень полезное изобретения, которые помогут многим сферам деятельности. Пока сама технология ещё на стадии застоя, но в будущей перспективе виртуальная реальность может сделать большой прорыв, что изменит нашу обыденность.

Список использованных источников:

Forbes [Электронный ресурс] Режим доступа: forbes.ru, свободный

Rusbase [Электронный ресурс] Режим доступа: rb.ru, свободный

Cbinsights [Электронный ресурс] Режим доступа: www.cbinsights.com, свободный

Tadviser [Электронный ресурс] Режим доступа: www.tadviser.ru, свободный

Wikipedia [Электронный ресурс] Режим доступа: https://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_reality, свободный

Thatsmart [Электронный ресурс] Режим доступа: thatsmart.ru, свободный

Просмотров работы: 36