Использование дополненной реальности

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра вычислительной техники и инженерной кибернетики

 

РЕФЕРАТ

«ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ РЕАЛЬНОСТЬ(AR)»

Реферат по дисциплине «Информационные технологии»

 

 

Выполнил студент гр. БГРи-19-01     Фахретдинов Фархад Радикович

                                                              «_» ______________ 2020 г.

 

Проверил                                             Дмитриев Владимир Геннадьевич

                                                              «_» ______________ 2020 г.

 

Уфа 

2020

СОДЕРЖАНИЕ

Введение___________________________________________________3-4

1.История развития__________________________________________5-8

2.Использование дополнительной реальности___________________9-10

3.Виды AR________________________________________________11-12

4.Как работает дополнительная реальность_______________________13

5.Будущее AR________________________________________________14

Заключение__________________________________________________15

Список использованной литературы_____________________________16

 

 

Введение

Дополненная реальность (с англ. augmented reality, AR — «дополненная реальность») — результат введения в поле восприятия любых сенсорных данных с целью дополнения сведений об окружении и улучшения восприятия информации.

Дополненная реальность — воспринимаемая смешанная реальность, создаваемая с помощью компьютера с использованием «дополненных» элементов воспринимаемой реальности, когда реальные объекты монтируются в поле восприятия.

Среди наиболее распространенных примеров дополнения воспринимаемой реальности — параллельная лицевой цветная линия, показывающая нахождение ближайшего полевого игрока к воротам при телевизионном показе футбольных матчей, стрелки с указанием расстояния от места штрафного удара до ворот, «нарисованная» траектория полета шайбы во время хоккейного матча, смешение реальных и вымышленных объектов в кинофильмах и компьютерных или гаджетных играх и т. п.

Предположительно, термин «дополненная реальность» был предложен исследователем корпорации Boeing Томом Коделом (англ. Tom Caudell) в 1990 году. Том Кодел употреблял термин, описывая цифровые дисплеи, которые использовались при постройке самолётов. Сборщики носили с собой портативные компьютеры, могли видеть чертежи и инструкции с помощью шлемов, имеющих полупрозрачные дисплейные панели.

Существует несколько определений дополненной реальности: исследователь Рональд Азума (англ. Ronald Azuma) в 1997 году определил её как систему, которая:

1. совмещает виртуальное и реальное;

2. взаимодействует в реальном времени;

3. работает в 3D.

В 1994 году Пол Милгром (англ. Paul Milgram) и Фумио Кисино (англ. Fumio Kishino) описали континуум «виртуальность-реальность» (англ. Milgram's Reality-Virtuality Continuum) — пространство между реальностью и виртуальностью, между которыми расположены дополненная реальность (ближе к реальности) и дополненная виртуальность (ближе к виртуальности). Дополненная реальность — результат добавления к воспринимаемым как элементы реального мира мнимых объектов, обычно в качестве вспомогательной информации.

Сегодня я постараюсь дать краткое объяснение тому, что же такое дополнительная реальность.

 

История развития

Для начала поясним, что такое технология дополненной реальности (AR - augmented reality). Её часто путают с виртуальной реальностью (VR - virtual reality).
     Понять разницу довольно просто. Виртуальная реальность состоит только из нереальных, созданных в программе объектов. Надевая VR-шлем, вы полностью оказываетесь в искусственно созданном мире.

Дополненная реальность - это когда нереальные, виртуальные, объекты в восприятии пользователя становятся частью реальной окружающей картины мира.

Другими словами, когда человек видит что-то в AR, он видит что-то виртуальное в реальном мире. Дисплей показывает пользователю физический мир с добавленными виртуальными объектами. Например, маркер карты в интерфейсе камеры на телефоне - чтобы показать, в каком направлении двигаться пользователю. Уже существуют гарнитуры, которые фактически переносят приложение или игру в реальный мир. Более продвинутые AR-системы позволяют обрабатывать стены в доме пользователя, как если бы они были приложениями на экране компьютера.

Разработкой технологии дополненной реальности исследователи занимаются не первый год. В 1961 году кинооператор Мортон Хайлиг представил иммерсивное мультисенсорное устройство, напоминающее своеобразную аркадную игру с вибрацией и воспроизведением стереофонических звуков. В следующем году Хайлиг получил патент на первый в мире виртуальный симулятор под названием "Сенсорама". Огромное устройство, внешне похожее на игровые автоматы 1980-х, позволяло зрителю впервые погрузиться в виртуальную реальность: например, прокатиться на мотоцикле по улицам Бруклина. Однако "Сенсорамой" не заинтересовались инвесторы и разработки пришлось свернуть.

 Рис.1.,,Сенсорама’’ (англ. Sensorama)

Следующим этапом развития технологии принято считать 1974 год, когда компьютерный специалист Майрон Крюгер разработал лабораторию "искусственной реальности" под названием Videoplace. Она представляла из себя несколько связанных по сети комнат, в каждой из которых находился большой экран с расположенным позади него видеопроектором. Когда человек заходил в комнату, он видел на экране свое собственное изображение в виде примитивного силуэта, а также подобные силуэты людей в остальных комнатах. У всех "теней" можно было менять цвет или размер, а также присоединять к ним различные визуальные объекты.

Возможно, идеи Крюгера и его друзей побудили ученого Тома Кодэлла впервые предложить термин "дополненная реальность" в 1990 году. Работая в компании Boeing Computer Services в Сиэтле, он использовал словосочетание для обозначения цифрового дисплея на голове, используемого электриками самолетов, которые смешивали виртуальную графику с физической реальностью.

В 1992 году первая действующая AR-система начала использоваться военными ВВС США. Она получила название "Виртуальные светильники" и позволила создать новый метод обучения пилотов. С помощью наложения физически реальных объектов на 3D-виртуальные появился первый настоящий опыт дополненной реальности, обеспечивающий картинку, звук и прикосновение.

Примерно в то же время в университете штата Колумбия состоялась презентация системы KARMA ("Помощник в дополненной реальности"), позволяющей через шлем виртуальной реальности увидеть интерактивную инструкцию по обслуживанию принтера.

Но до 1999 года дополненная реальность широко не использовалась, а многими учеными и исследователями даже не понималась. Для ее работы использовались сложные программные решения и громоздкое оборудование. Однако ситуация резко изменилась, когда японский профессор Хироказу Като из Института науки и технологий Нары выпустил уникальное программное обеспечение под названием ARToolKit. Оно позволило отслеживать видеозахват действий в реальном мире и объединить их с виртуальными объектами. Обеспечение могло быть связано с простым карманным устройством: например, камерой и подключением к интернету. Появление ARToolKit привело к тому, что теперь пользователи видели непосредственно сам процесс работы дополненной реальности.

Уже в 2000 году Брюс Томас из лаборатории Wearable Computer разработал первую мобильную игру для открытого пространства с системой дополненной реальности, названную ARQuake. Она позволила пользователю с прикрепленным цифровым дисплеем на голове повернуть голову и увидеть другие объекты виртуального мира. ARQuake с успехом презентовали на Международном симпозиуме по мобильным компьютерам.

 

Рис.2. Демонстрация AR в игре ARQuake

Несколько лет спустя в 2008 году первые AR-приложения были созданы для смартфонов, и люди по всему миру мир смогли впервые воспользоваться новейшей технологией. Первое приложение предназначалось для пользователей Android, и это позволило им использовать свои камеры, чтобы увидеть на экране различные объекты виртуальной реальности в 3D. Решение вскоре появилось и на iPhone, и запущено в качестве навигационного приложения, названного Wikitude Drive.

 

Использование дополненной реальности.

В образовании AR может быть использована для воссоздания исторических событий или чтения обычных книг в 3D-проекциях. Дополненная реальность чрезвычайно полезна для педагогов в условиях занятий в классе или во время презентаций и позволяет учащимся глубже понять определенную тему. Пример уже внедренных технологий - японское приложение New Horizon, которое с помощью встроенных камер смартфона показывает прямо в учебных книгах анимированных персонажей на нужных страницах.

Еще одна сфера применения AR - здравоохранение. Приложение ARnatomy уже помогает будущим врачам изучить реальную модель скелета, а зрительное приспособление VA-ST используется людьми со значительной потерей зрения. Оно создает наброски контуров лица собеседника.

Военные тоже интересуются технологией. Американская компания BAE Systems разработала шлем под названием Striker II, в котором вместо очков используется своеобразный козырек с дисплеем. На него проецируется изображение с камеры ночного видения, а аппарат способен отслеживать движения головы оператора. Так данные всегда располагаются в направлении взгляда пользователя.

Еще одна американская компания Matterport с помощью AR создает виртуальный рынок продажи недвижимости.

Но, естественно, главные драйверы AR, как и многих других технологий, - гиганты Apple, Google и Microsoft. Они активно инвестируют средства в AR, чтобы сделать технологию более эффективной и доступной для миллиардов пользователей смартфонов.

В одном из интервью главный исполнительный директор Apple Тим Кук заявил: "AR будет так же важен, как прием пищи три раза в день". А недавно и Facebook обнародовал планы работы с цифровым моделированием 3D-объектов в соцсети, чтобы пользователи по-настоящему погружались в серфинг новостной ленты и общению с друзьями.

 

Рис.3. Использование AR в повседневной жизни.

 

 

Виды AR

Различают огромное множество видов дополнительной реальности, однако наиболее распространены мобильный и носимый AR.

1.Мобильный AR

Категория, которая использует мобильный телефон как основное устройство — самая распространённая и простая для освоения. Технологии дополненной реальности неспешно, но уверенно пробивают себе путь к потребителю в мобильном сегменте — и во многом это заслуга Google и Apple, активно продвигающих среди разработчиков ПО свои платформы ARCore и ARKit, которые делают процесс создания AR-приложений более простым и быстрым. Уже сейчас в магазинах Google Play и App Store можно найти множество таких продуктов самой разной направленности: от развлекательных до познавательных и полезных в повседневной жизни.

     2. Носимый AR

Следующая большая категория AR-устройств. Пользователь надевает их на себя, они не требуют дополнительных меток для генерации контента, используют методы распознавания предметов, основанные на технологии computer vision, а также построение карты пространства для ориентирования в ней.

Microsoft Hololens — главное устройство этого типа. Оно появилось в 2016 году и активно продвигается. В основном используется в b2b-проектах и пока не может завоевать большую пользовательскую базу из-за цены за устройства в 3–5 тысяч долларов. Имеет довольно небольшой угол обзора —30°×17.5°. Но даже этого хватает, чтобы оценить все преимущества «носимой» дополненной реальности.