XV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2023

Введение

Современное глобальное развитие связано со стремительным увеличением объемов информации, которую необходимо обрабатывать для поддержания прогресса во многих областях деятельности человека. В настоящее время многие ученые признают важность интерактивной визуализации больших объемов информации для повышения эффективности понимания. Концепция виртуальной реальности (ВР) призвана поддержать идею научной визуализации и технологических методов ее реализации. 

Понятие виртуальной реальности

Виртуальная реальность-это искусственно созданная компьютером среда. Здесь пользователь может общаться и взаимодействовать с объектами виртуального мира, и он будет полностью изолирован от реального мира. Поскольку пользователь изолирован от реального мира, ему не нужны датчики для сбора информации о реальном мире. Однако устройства доступа должны быть такими, чтобы позволить пользователю взаимодействовать с виртуальным миром.

С помощью программного обеспечения процессор отображает виртуальный мир на основе ввода пользователя. Затем, используя сложные устройства вывода, пользователь начинает видеть виртуальный мир. Простых устройств, таких как дисплей, здесь будет недостаточно, поскольку пользователь сможет увидеть разницу между реальным миром и виртуальным миром. Вот почему виртуальная реальность отдает предпочтение передовым иммерсивным устройствам, таким как шлемы, очки. На расположенный перед глазами дисплей в очках выводится видео в формате 3D. Прикрепленные к корпусу гироскоп и акселерометр отслеживают повороты головы и передают данные в вычислительную систему, которая изменяет картинку на дисплее в зависимости от показаний датчиков. 

Данная конфигурация устройств виртуальной реальности обеспечивает отслеживание перемещения человека перед виртуальной сценой, а костюм и перчатки позволяют ему взаимодействовать с виртуальными объектами: отрабатывать процессы сборки, обеспечения увязки, собираемости и взаимозаменяемости деталей.

Большинство систем виртуальной реальности имеют следующие характеристики:

Моделирование в реальном времени. Система виртуальной реальности должна выдавать пользователю в ответ на совершаемые действия картинку, звук, а также комплекс осязательных и прочих ощущений (если таковые предусмотрены) моментально, без заметных задержек.

Реалистичная имитация окружающей пользователя обстановки. Для полного погружения пользователя в мир виртуальной реальности, система должна отображать виртуальные объекты с высотой степенью реалистичности, чтобы они выглядели «как живые».

Поддержка одного или нескольких пользователей. Системы виртуальной реальности различают по числу одновременно работающих пользователей и делят на индивидуальные и коллективные. Как правило, индивидуальные системы создаются на базе устройств отображения, с которыми может работать только один человек (шлемы, очки и т. п.). Системы для коллективной работы создаются на базе средств отображения, доступных сразу нескольким пользователям. Пример стереоскопический видеопроектор, формирующий объемное изображение на большом.

VR-система должна давать стереооскопическое изображение, обеспечивающее ощущение глубины пространства. Человек обладает бинокулярным зрением, то есть воспринимает мир обоими глазами сразу. При этом изображения, наблюдаемые каждым глазом, немного отличаются друг от друга и по отдельности не обладают объемностью, но наш мозг складывает две картинки в единое объемное изображение. Современные технологии генерации псевдообъемных картинок основаны именно на этом эффекте, и созданы так называемые стереоскопические пары изображений, обеспечивающие иллюзию объема.

Интерактивность - возможность взаимодействия с виртуальным миром. В «виртуальной вселенной» пользователь должен быть исключительно активным наблюдателем. Он должен иметь возможность взаимодействовать с виртуальным окружением, а оно в свою очередь будет опираться на действия пользователя. Это позволит пользователю оглядываться вокруг и перемещаться в любых направлениях внутри виртуальной среды.

Как отмечается, человек получает большую часть информации из окружающего мира при помощи зрительных органов, при этом люди запоминают 20% того, что они видят, 40% того, что они видят и слышат, и 70% того, что они видят, слышат и делают. Технологии виртуальной реальности позволяют в полной мере использовать эти особенности восприятия для повышения эффективности образовательного процесса.

Данная технология может являться очень действенным методом обучения в школах и университетах. VR обеспечивает идеальную образовательную среду засчет высококачественной визуализации какого-либо объекта, процесса или явления, которые невозможно получить при традиционных методах подачи информации. Виртуальная реальность также может быть использована для обучения навыкам, которые требуют реалистичной практики, где эксплуатация реальных устройств и механизмов связана с повышенным риском либо связана с большими затратами: авиация, медицина, а также процесс обучения вождению в автошколах и т.п.

Технологии виртуальной реальности, используемые в классе, повышают вовлеченность, стимулируют сотрудничество и вовлеченность. Можно привести несколько плюсов технологий виртуальной реальности перед обычными презентациями на интерактивной доске, и обучающими фильмами:

Ощущение присутствия. Когда человек видит информацию от первого лица, он лучше запоминает ее, и более вовлечен в процесс.

Интерактивность. В виртуальной реальности есть возможность взаимодействовать с окружающими предметами, что позволяет быстро разобраться в информации.

Наглядность. Сейчас технология виртуальной реальности достаточно хорошо развита, и графика выглядит почти фотореалистичной, таким образом можно снизить затраты на симуляцию реальных событий.

Таким образом, внедрение технологий виртуальной реальности в сферу образования позволяет качественно изменить содержание, методы и формы обучения, а также сделать его более интересным и эффективным.

Список использованных источников

Ермаков С.С. Современные технологии электронного обучения: анализ влияния методов геймификации на вовлеченность учащихся в образовательный процесс // Современная зарубежная психология. 2020. Том 9. № 3. C. 47—58. DOI:10.17759/jmfp.2020090304

Виртуальная реальность Virtual Reality (VR)-[Электронный ресурс]. URL: https://www.tadviser.ru/index.php/ (дата обращения: 01.03.2023).

Технология виртуальной реальности VR)-[Электронный ресурс]. URL:

https://funreality.ru/technology/virtual_reality/ (дата обращения: 01.03.2023).

Центр визуализации и виртуальной реальности для науки и образования [Электронный ресурс] URL: http://ve-group.ru/3dvr-resheniya/obrazovanie-i-nauka/ (дата обращения: 01.03.2023).

Виртуальная и дополненная реальность (VRm AR) - что это? [Электронный ресурс] URL: https://68bit.ru/2017/10/virtualnaja-i-dopolnennaja-realnost-vr-i-ar-chto-jeto/ (дата обращения: 01.03.2023).