Якого року створили пристрій доповненої реальності

0 Comments

Віртуальна та доповнена реальність: як нові технології надихають вчитися

У цифрову епоху сучасні діти мають безліч можливостей для розвитку та навчання. За допомогою новітніх технологій малеча може політати в космосі, подивитися на справжнього динозавра та провести хімічні досліди як справжній науковець. У свою чергу, батьки та вчителі мають докласти максимум зусиль, щоб прищепити дитині любов до знань змалку. Інноваційний тато та керівник напрямку персональних комп’ютерів Lenovo в Україні Микола Антонюк розповідає, як використовувати технології на користь розвитку й навчанню.

Останні дослідження показують, що обсяг ринку освітнього програмного забезпечення у 2018 році — $2,3 млрд, а до 2025 року цей показник зросте вдвічі. Це свідчить про активне впровадження і використання програмного забезпечення в усіх сферах освіти. У дитячих садочках, школах та університетах по всьому світу безліч технологій використовують для забезпечення інтерактивного навчання дітлахів.

Імерсивні методи навчання

До таких інтерактивних інструментів належать і технології віртуальної та доповненої реальності. Спершу варто розібратися, що ж це за технології та яка між ними різниця.

Технології доповненої реальності (Augmented Reality, AR) здатні проектувати цифрову інформацію (зображення, відео, текст, графіку) поза екранами пристроїв та об’єднувати віртуальні об’єкти з реальним середовищем. Популярна кілька років тому гра Pokemon GO є яскравим прикладом AR технологій. Віртуальна ж реальність (Virtual Reality, VR) за допомогою 360° картинки переносить людину в штучний світ, де навколишнє середовище повністю змінене. Познайомитись з доповненою реальністю можна за допомогою одного лише смартфона, проте для занурення у віртуальний простір вам знадобиться спеціальний шолом або окуляри.

Ці імерсивні методи навчання потенційно можуть стати основним інструментом в освіті й здійснити революцію в навчанні як школярів, так і студентів. Вчителі можуть використовувати віртуальну й доповнену реальність для взаємодії учнів з різними об’єктами в тривимірному просторі. Скажімо, під час вивчення Сонячної системи діти зможуть не просто розглядати нудні малюнки в підручнику, а по-справжньому зануритися у космічний простір завдяки шолому віртуальної реальності. Тільки уявіть, що ваша дитина літає між планетами, вивчаючи їх таємниці.

Яка користь AR та VR для навчання

Технології віртуальної і доповненої реальності дають учням та студентам можливість глибше вивчати предмети, аналізувати наслідки світових подій, брати участь в археологічних експедиціях і багато іншого, а головне — у розважальній формі. AR і VR дають змогу набути досвіду, до якого учні зазвичай не мають доступу.

5 фактів на користь імерсивних технологій:

  1. Наочність. У віртуальному просторі без перешкод можна деталізовано розглянути будь-який процес або об’єкт, що значно цікавіше, ніж дивитися на картинки у підручнику. Наприклад, через застосунок Anatomyuo можна вивчити будову тіла в найменших подробицях, а Operation Apex покаже всі багатства підводного світу.
  2. Зосередженість. У віртуальному середовищі людина не відволікатиметься на зовнішні подразники, що дасть змогу повністю сфокусуватися на матеріалі.
  3. Максимальне залучення. Імерсивні технології надають можливість повністю контролювати та змінювати сценарій подій. Учень може стати свідком історичних подій, власноруч провести дослід з фізики чи хімії або ж вирішити задачу в ігровій та доступній для розуміння формі.
  4. Безпека. За допомогою VR та AR технологій можна провести складну операцію, керувати спорткаром або навіть космічним шатлом, провести дослід з небезпечними хімічними речовинами і при цьому не завдати шкоди ні собі, ні оточенню.
  5. Результативність. Вчені Мерілендського університету провели дослідження, під час якого запропонували двом групам людей запам’ятати розташування певних зображень. Під час експерименту одна з груп використовувала шоломи віртуальної реальності, друга — звичайні комп’ютери. При цьому група, яка вивчала зображення за допомогою VR-шоломів, показала результат на 10 % вищий, ніж учасники іншої групи.

Також новітні технології відіграють важливу роль у навчанні дітей з фізичними, соціальними або когнітивними порушеннями. Адже за допомогою імерсивних технологій можна створити інклюзивне навчальне середовище з урахуванням потреб і можливостей кожного. Це може стати одним з важливих кроків у демократизації знань.

Технологічні компанії активно працюють над формуванням навчального контенту. Для прикладу, Lenovo розробила спеціалізований віртуальний клас, за допомогою якого можна створювати змішане навчальне середовище й робити шкільне життя насиченим і цікавим як для учнів, так і для вчителів. Такий віртуальний клас складається з різних пристроїв (шолом віртуальної реальності, планшет, роутер), а також програмного забезпечення і комплексних навчальних програм для дітей різного віку. А в співпраці з Google компанія створила більш ніж 700 віртуальних екскурсій, які зможуть перенести учнів у будь-яку точку Землі: від глибин світових океанів до найвідоміших музеїв Європи.

Що таке доповнена реальність (AR) і Як це працює

Вам цікаво, що таке нашарування та тактильне спілкування? Не знаєте, що таке розумні окуляри? Що таке доповнена реальність і віртуальна реальність? Не розумієтесь в усіх цмх цифрових тенденціях? Але хочете наздогнати втрачене? … Не хвилюйтесь, дихайте, зберігайте спокій. Ми тут, щоб допомогти вам розібратися.

Тож ви щось чули про AR / VR / MR і хотіли б дізнатися більше. Для більшості людей це все ще досить абстрактна та екзотична технологія, яку часто сприймають як наукову фантастику з голлівудських фільмів. Анімовані голограми, інтерактивні дисплеї та віртуальні 3D-моделі. Насправді всі ці речі вже є.

Реальне середовище, модифіковане об’єктами, створеними комп’ютером, є у багатьох сферах, від авіації до ігор. Найчастіше, ми просто не усвідомлюємо це, як користувачі. Можливо, Ви намагалися впіймати Покемона останніми роками або встановити меблі у своїй кімнаті через додаток IKEA? Це і є AR, і він має більш далекосяжні сфери потенційного використання. Технологія все ще знаходиться в розробці, і над її вдосконаленням працюють багато інженерів та технологічних компаній у всьому світі.

Що таке доповнена реальність?

Розширена реальність – це технологія, яка розширює наш фізичний світ, додаючи до нього шари цифрової інформації. На відміну від віртуальної реальності (VR), AR не створює цілих штучних середовищ, щоб замінити реальну віртуальну. AR з’являється під прямим переглядом існуючого середовища та додає до нього звуки, відео, графіку.

Погляд на фізичне реальне середовище із накладеними комп’ютерними зображеннями, що цим самим змінює сприйняття реальності, і є AR.

Сам термін був введений ще в 1990 році, і одними з перших комерційних застосувань були телебачення та військові потреби. З розвитком Інтернету та смартфонів AR розгорнула свою другу хвилю популярності і в наш час пов’язана з інтерактивною концепцією. 3D-моделі прямо проектуються на фізичні речі або з’єднуються разом у режимі реального часу. Різні додатки для доповненої реальності впливають на наші звички, соціальне життя та індустрію розваг.

Програми AR зазвичай накладають цифрову анімацію до спеціального “маркера” або за допомогою GPS у телефонах, що визначають місцеположення. Доповнення відбувається в режимі реального часу та в контексті навколишнього середовища. Наприклад, накладання результатів на спортивні змагання в прямому ефірі.

Сьогодні існує 4 типи доповненої реальності:

  • безмаркерова AR;
  • Маркерна AR;
  • Проекційна AR;
  • AR на основі нашарування;

Коротка історія AR

AR у 1960-х роках. У 1968 році Іван Сазерленд та Боб Спрулл створили перший наголовний дисплей, та назвали його «Дамоклав меч». Очевидно, це був грубий пристрій, який відображав примітивну комп’ютерну графіку.

AR у 1970-х роках. У 1975 році Майрон Крюгер створив Videoplace – лабораторію штучної реальності. Вчений передбачав взаємодію цифрових речей завдяки людським рухам. Ця концепція пізніше була використана для певних проекторів, відеокамер та екранних силуетів.

AR у 1980-х роках. У 1980 році Стів Манн розробив перший портативний комп’ютер під назвою EyeTap, призначений для носіння перед очима. Пізніше він записав сцену, наклавши на неї ефекти, і показав усе це користувачеві, який також міг би пограти з нею рухом голови. У 1987 році Дуглас Джордж та Роберт Морріс розробили прототип наголовного дисплея. Він відображав астрономічні дані поверх реального неба.

AR в 1990-х роках. 1990 рік ознаменувався появою терміна «доповнена реальність». Вперше визначення з’явилося в роботі Томаса Кауелла і Девіда Мізелла – дослідників компанії Boeing. У 1992 році Луїс Розенберг з ВВС США створив систему AR під назвою «Virtual Fixtures». У 1999 році група вчених під керівництвом Френка Дельгадо і Майка Абернаті перевірила нове навігаційне програмне забезпечення, яке генерувало дані про злітно-посадочні смуги і вулиці використовуючи відео з гвинтокрила.

AR в 2000-х роках. У 2000 році японський вчений Хироказу Като розробив і опублікував ARToolKit – SDK з відкритим вихідним кодом. Пізніше він був налаштований на роботу з Adobe. У 2004 році Trimble Navigation представила зовнішню систему AR, встановлену на шоломі. У 2008 році Wikitude створили AR Travel Guide для мобільних пристроїв Android.

AR сьогодні. У 2013 році Google здійснила бета-тестування Google Glass – з підключенням до Інтернету через Bluetooth. У 2015 році Microsoft представила дві абсолютно нові технології: Windows Holographic і HoloLens (AR-окуляри з безліччю датчиків для відображення HD-голограм). У 2016 році Niantic запустив гру Pokemon Go для мобільних пристроїв. Додаток підірвав ігрову індустрію і всього за перший тиждень заробив 2 мільйони доларів.

Як працює доповнена реальність.

Для AR може використовуватися певний діапазон даних (зображення, анімація, відео, 3D-моделі), і люди будуть бачити результат як в природному, так і в синтетичному світлі. Крім того, користувачі знають, що вони знаходяться в реальному світі, який просто доповнений комп’ютером, на відміну від віртуальної реальності (VR).

AR може відображатися на різних пристроях: екранах, окулярах, кишенькових пристроях, мобільних телефонах, наголовна дисплеях. Вона включає в себе такі технології, як S.L.A.M. (Одночасна локалізація і відображення), відстеження глибини (дані датчика, що обчислюють відстань до об’єктів), а також такі компоненти:

  • Камери і датчики. Збір даних про взаємодію користувачів і відправка їх для обробки. Камери на пристроях сканують оточення, і за допомогою цієї інформації пристрій знаходить фізичні об’єкти і генерує 3D-моделі. Це можуть бути камери спеціального призначення, як, наприклад, в Microsoft Hololens, або звичайні камери смартфонів для фото і відео.
  • Обробка. В кінцевому підсумку пристрої AR повинні діяти як маленькі комп’ютери, як це вже роблять сучасні смартфони. Точно так же вони вимагають процесора, графічного процесора, флеш-пам’яті, ОЗУ, Bluetooth / WiFi, GPS і т.д., щоб мати можливість вимірювати швидкість, кут, напрям, орієнтацію в просторі.
  • Проекція. Це відбувається за допомогою мініатюрного проектора на гарнітурах AR, який приймає дані від датчиків, обробляє їх і виводить на поверхню для перегляду. Фактично, використання проекцій в AR ще не повністю розроблено так, щоб його можна було використовувати в комерційному середовищі: товарах або послугах.
  • Відображення. У деяких пристроїв AR є дзеркала, які допомагають людському оку переглядати віртуальні зображення. У деяких є масив маленьких вигнутих дзеркал, а у деяких – двостороннє дзеркало, що відбиває світло від камери і очей користувача. Метою таких траєкторій відображення є правильне вирівнювання зображення.

Типи доповненої реальності

  • Маркерна AR. Іноді її ще називають розпізнаванням зображень, оскільки в цьому випадку для сканування потрібен спеціальний візуальний об’єкт і камера. Це може бути що завгодно – від друкованого QR-коду до спеціальних знаків. У деяких випадках пристрій AR також обчислює положення і орієнтацію маркера для розміщення вмісту. Таким чином, маркер ініціює цифрові анімації для перегляду користувачами, в наслідок чого зображення можуть перетворюватися в 3D-моделі.
  • Безмаркерова AR. Заснована на доповненої реальності, яка використовує GPS, компас, гіроскоп і акселерометр для надання даних на основі місця розташування користувача. Потім ці дані визначають, який контент AR ви знаходите або отримуєте в певному місці. При наявності смартфонів цей тип AR зазвичай створює карти і напрямки, а також дані про найближчі компанії. Програми включають події і інформацію, спливаючі рекламні оголошення, навігаційну підтримку.
  • Проекційна AR. Даний тип використовує проектування синтетичного світла на фізичні поверхні, а в деяких випадках дає можливість взаємодіяти з ним. Це голограми, які ми всі бачили в фантастичних фільмах, таких як «Зоряні війни». Технологія визначає взаємодію користувача з проекцією на основі зміни в відображенні проекції.
  • AR на основі нашарування. В цьому випадку відбувається повна або часткова заміна вихідного зображення доповненим. Розпізнавання об’єктів грає тут ключову роль, без неї вся концепція просто неможлива. Ми всі бачили приклад накладеної доповненої реальності в додатку IKEA Catalog, який дозволяє користувачам розміщувати віртуальні предмети з каталогу меблів в своїх кімнатах.

Пристрої доповненої реальності

Багато сучасних пристрої вже підтримують AR. Від смартфонів і планшетів до спеціальних гаджетів, таких як Google Glass, або кишенькових пристроїв. І ці технології продовжують розвиватися. Для обробки і проектування пристрою і апаратні засоби AR в першу чергу, використовують датчики, камери, акселерометр, гіроскоп, цифровий компас, GPS, процесор, дисплеї.

Пристрої, які підходять для використання доповненої реальності, відносяться до наступних категорій:

  • Мобільні пристрої (смартфони і планшети) – найдоступніші і найбільш підходящі для додатків AR – від ігор і розваг до бізнес-аналітики, спорту та соціальних мереж.
  • Спеціальні пристрої AR – призначені виключно для доповнення реальності. Одним із прикладів є head-up display (HUD) – відправка даних на прозорий дисплей безпосередньо в уявлення користувача. Спочатку введені для навчання пілотів військових винищувачів, ці пристрої стали використовуватися в цивільній авіації, автомобілебудуванні, промисловості, спорті і т.п.
  • AR-окуляри (або розумні окуляри) – Google Glass, окуляри Meta 2, Laster See-Thru, окуляри Laforge AR і інші. Всі ці пристрої здатні відображати повідомлення з вашого смартфона, допомагати працівникам конвеєрів, використовувати hands-free контент і т.д.
  • AR-контактні лінзи (або смарт-лінзи) просунули технологію доповненої реальності ще на один крок вперед. Такі виробники як Samsung і Sony, оголосили про розробку AR об’єктивів. Samsung працює над об’єктивами як аксесуаром для смартфонів, в той час як Sony проектує об’єктиви як окремі пристрої (з такими функціями, як фотозйомка та зберігання даних).
  • Віртуальні сітчасті дисплеї (VRD). Ці пристрої створюють зображення, проектуючи лазерне світло в око людини, прагнучи до яскравих зображень з високим контрастом і дозволом. Ці системи ще належить адаптувати для практичного використання.

Шляхи застосування AR

Доповнена реальність може доповнювати нашу повсякденну діяльність різними способами. Одними з найпопулярніших використанням додатків AR є ігри. Нові AR ігри покращують призначені для користувача можливості для гравців, деякі з них навіть сприяють більш активному способу життя (Pockemon Go, Ingress). Ігрові майданчики переміщаються з віртуальних сфер в реальне життя, і гравці фактично виконують певні дії в фізичному світі. AR в роздрібній торгівлі може вплинути на залучення і утримання клієнтів, а також впізнаваність бренду і збільшення продажів. Деякі функції також можуть допомогти замовникам зробити свої покупки, засновані на надання даних про продукти з 3D-моделями будь-якого розміру або кольору. Ринок нерухомості також може скористатися перевагами доповненої реальності за допомогою тривимірних екскурсій по квартирах і будинках.