Что является объектом виртуальной реальности
Перейти к содержимому

Что является объектом виртуальной реальности

  • автор:

Бесконтактное управление

Виртуальная реальность (VR) — искусственный, не существующий в природе мир, в который человек может полностью «погрузиться» не только как наблюдатель, но и как участник. Системы виртуальной реальности — это технические устройства и программное обеспечение, создающие для человека иллюзию присутствия в этом искусственном мире и в ряде случаев позволяющие манипулировать его объектами.

У большинства всех систем виртуальной реальности есть (во всяком случае, должны быть), следующие основные 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 псевдо объемных 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.

Примеры приложений с VR технологиями

Расстановка мебели в VR

Учебник в виртуальной реальности

Визуализация данных VR

Демонстрация в виртуальной реальности «Городская среда»

Демонстрация в виртуальной реальности — Электрический ток в различных средах

Демонстрация в виртуальной реальности «Лазеры»

Игра виртуальной реальности Wingsuit Simulator VR

Игра виртуальной реальности Brick Breaker VR

Игра виртуальной реальности Storm Hockey VR

Квест-игра посвященная новым технологиям «Game changer»

AR/VR приложение для фармакологии

Игра виртуальной реальности Ping Pong VR

Требование интерактивности является опциональным: в некоторых VR-системах человек выступает только в роли наблюдателя, но и это бывает весьма полезно и интересно. VR-системы даже иногда делят на интерактивные и не интерактивные. Работа с последними больше напоминает просмотр стереоскопического видеофильма, так как пользователь не может повлиять на то, что происходит в виртуальном мире. Конечно, возможности «погружения» у такой VR куда скромнее, чем у полностью интерактивной виртуальной среды, но при достаточно больших экранах и качественных спецэффектах впечатление от таких демонстраций остается неизгладимым.

Основными сферами применения виртуальной реальности являются: развлечения (компьютерные игры), профессиональное обучение (тренажеры и симуляторы для летчиков, космонавтов, спасателей, врачей, водителей крупных автомобилей), образование (образовательные системы для детей) и конструирование (космические аппараты, машины, строительные объекты, виртуальные миры), моделирование ситуаций (отработка штатных или аварийных ситуаций и катастроф, устранение последствий), путешествия (виртуальные туры и экскурсии).

Устройство системы виртуальной реальности

Практически в любой системе виртуальной реальности можно найти следующие компоненты:

  • Математические модели различных объектов и их окружения. В памяти компьютера виртуальный мир во всем его многообразии существует в виде программных объектов, свойствами и поведением которых управляет заложенная в программу виртуальной реальности математическая модель. Это запрограммированный разработчиками набор формул и уравнений, воспроизводящих элементы реального мира и их поведение. Чем полнее (а стало быть, и сложнее) математическая модель виртуальной вселенной, тем реалистичнее иллюзия присутствия. За высокую реалистичность приходится расплачиваться высокими требованиями к ресурсам компьютера, в котором «живет» виртуальная вселенная;
  • Программный модуль, преобразующий рассчитанные согласно математической модели параметры в видеоданные и управляющие команды для подсистемы отображения;
  • Подсистема отображения, создающая и демонстрирующая пользователю объемное изображение модели;
  • Подсистема обратной связи оператора (пользователя) с моделями объектов и виртуальной средой. Этот компонент «сообщает» математической модели данные о действиях пользователя, необходимые для расчета ответных действий виртуальной среды. Подсистема обратной связи необходима только для интерактивных систем виртуальной реальности;
Как работает виртуальная реальность

Основа виртуальной реальности — создание иллюзии присутствия человека в виртуальной обстановке. Человек «уходит» в нее, отождествляет себя с персонажем, «живет» в этой игре. Обеспечит ли данная система полное погружение человека в виртуальную среду, во многом зависит также от системы отображения.

В то же время многие виды работы с трехмерными объектами могут и не требовать «погружения» человека в мир этого объекта. К примеру, при конструировании деталей сложной конфигурации или моделировании игровых персонажей обычно достаточно возможности манипулирования объемным изображением конструируемого объекта на экране монитор компьютера.

Иллюзия присутствия в виртуальном мире может быть значительно усилена за счет создания объемного стереоскопического изображения этого мира. Системы виртуальной реальности создают стереоскопическое трехмерное изображение за счет разделения картинок, предназначенных для левого и правого глаза. В результате, благодаря окулярности зрения у человек формируется ощущение объемности окружающего пространства, он может определять взаимное расположение предметов и также оценивать расстояния до них.

Системы отображения

Известны следующие основные типы систем отображения для создания трехмерной виртуальной среды.

1. Настольные системы

Используют стандартные ЭЛТ-мониторы и стереоскопические дисплеи. Пользователь не погружается в виртуальную реальность, а видит виртуальный мир через «окно» дисплея.

2. PowerWall

Многодисплейная система, на которой можно получить детализированные изображения крупных виртуальных объектов в натуральную величину.

3. Шлемы виртуальной реальности

Могут обеспечить полное погружение зрителя в виртуальную среду. Разделение картинок правого и левого глаза в шлеме происходит с помощью встроенных оптических систем. Для получения качественной картинки разрешение экранов должно быть достаточно высоким.

4. Проекционные системы

При определенных условиях дают эффект, очень близкий к полному погружению в виртуальную среду.

5. VR-системы

В них виртуальное окружение проецируется на 4 или 6 стен-экранов специально оборудованного помещения. Система дает наиболее полный эффект присутствия в виртуальном мире, который может усиливаться звуковыми эффектами.

Компания «Увлекательная реальность» разрабатывает приложения и образовательные системы с виртуальной реальностью, которые позволяют полностью погрузить пользователя в виртуальную среду. Пользователь становится непосредственным участником происходящих вокруг него событий, а процесс изучения становится увлекательным и наглядным.

ОБЗОР СИСТЕМ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Тычков Александр Юрьевич, Волкова Кристина Юрьевна, Киселева Дарья Вячеславовна, Родионова Екатерина Алексеевна

Актуальность и цели. Объектом исследования являются системы виртуальной реальности, представляющие собой уникальные программируемые средства погружения пользователя в условно смоделированную среду. Предметом исследования является изучение свойств известных и ранее разработанных устройств виртуальной реальности, достоинств и недостатков с точки зрения масштабирования в различных отраслях науки и техники. Цель работы — провести аналитический литературный обзор и анализ известных устройств виртуальной реальности, представить наиболее перспективные решения с точки зрения безбоязненного использования для решения в различных технологических задачах. Материалы и методы . В качестве материалов исследования использовался поисковый метод научных и научно-популярных работ в лицензированных российских и зарубежных базах Е-librаry и Sсорus по ключевым словам: VR , virtuаl rеаlity , histоry , rеviеw . Результаты. Представлены тренды развития виртуальной реальности в разрезе информационных, инженерных и потребительских решений. Рассмотрены современные виртуальные устройства, особенности их применения и сравнительные характеристики. Выводы. Виртуальная реальность на современном этапе развития может стать необходимой формой поддержки принятия решения, с помощью которой можно значительно повысить эффективность работы специалистов в различных сферах деятельности.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Тычков Александр Юрьевич, Волкова Кристина Юрьевна, Киселева Дарья Вячеславовна, Родионова Екатерина Алексеевна

Оценка стратегической привлекательности рынка виртуальной и дополненной реальности в России

Основные характеристики очков виртуальной реальности и перспективы их использования в учебном процессе

Создание виртуальных моделей местности и зданий
Об использовании виртуальной и дополненной реальности
Современные методы и устройства взаимодействия пользователя с информационными системами
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

A REVIEW OF VIRTUAL REALITY SYSTEMS

Background. The object of research is virtual reality systems, which are unique means of immersing the user in a conditionally modeled environment. The subject of the work is the study of the properties of known and previously developed virtual reality devices, advantages and disadvantages in terms of scaling in various branches of science and technology. The purpose of the work is to conduct an analytical literature review and analysis of known virtual reality devices, to present the most promising solutions in terms of fearless use for solving various technological problems. Materials and methods. The materials of the investigation was the search method of scientific and popular scientific works in Russian and foreign licensed databases E-library and Scopus by keyword: VR, virtual reality, history, review. Results. Presents the trends of virtual reality in the context of engineering and consumer decisions. Modern virtual devices, features of their application and comparative characteristics are considered. Conclusions. Virtual reality at the present stage of development may become a necessary form of decision support, with which you can significantly improve the efficiency of the work of specialists in the various fields of activity.

Текст научной работы на тему «ОБЗОР СИСТЕМ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ»

ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ

А. Ю. Тычков, К. Ю. Волкова, Д. В. Киселева, Е. А. Родионова

ОБЗОР СИСТЕМ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ1

Актуальность и цели. Объектом исследования являются системы виртуальной реальности, представляющие собой уникальные программируемые средства погружения пользователя в условно смоделированную среду. Предметом исследования является изучение свойств известных и ранее разработанных устройств виртуальной реальности, достоинств и недостатков с точки зрения масштабирования в различных отраслях науки и техники. Цель работы -провести аналитический литературный обзор и анализ известных устройств виртуальной реальности, представить наиболее перспективные решения с точки зрения безбоязненного использования для решения в различных технологических задачах.

Материалы и методы. В качестве материалов исследования использовался поисковый метод научных и научно-популярных работ в лицензированных российских и зарубежных базах E-library и Scopus по ключевым словам: VR, virtual reality, history, review.

Результаты. Представлены тренды развития виртуальной реальности в разрезе информационных, инженерных и потребительских решений. Рассмотрены современные виртуальные устройства, особенности их применения и сравнительные характеристики.

Выводы. Виртуальная реальность на современном этапе развития может стать необходимой формой поддержки принятия решения, с помощью которой можно значительно повысить эффективность работы специалистов в различных сферах деятельности.

Ключевые слова: виртуальная и дополненная реальность, позиционирование пользователя, передача данных, разрешение экрана.

A. Yu. Tychkov, K. Yu. Volkova, D. V. Kiseleva, E. A. Rodionova A REVIEW OF VIRTUAL REALITY SYSTEMS

1 Материалы публикации подготовлены при поддержке Российского научного фонда (проект № 17-71-20029-п).

© Тычков А. Ю., Волкова К. Ю., Киселева Д. В., Родионова Е. А., 2020. Данная статья доступна по условиям всемирной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License (http://creativecommons. org/licenses/by/4.0/), которая дает разрешение на неограниченное использование, копирование на любые носители при условии указания авторства, источника и ссылки на лицензию Creative Commons, а также изменений, если таковые имеют место.

Background. The object of research is virtual reality systems, which are unique means of immersing the user in a conditionally modeled environment. The subject of the work is the study of the properties of known and previously developed virtual reality devices, advantages and disadvantages in terms of scaling in various branches of science and technology. The purpose of the work is to conduct an analytical literature review and analysis of known virtual reality devices, to present the most promising solutions in terms of fearless use for solving various technological problems.

Materials and methods. The materials of the investigation was the search method of scientific and popular scientific works in Russian and foreign licensed databases E-library and Scopus by keyword: VR, virtual reality, history, review.

Results. Presents the trends of virtual reality in the context of engineering and consumer decisions. Modern virtual devices, features of their application and comparative characteristics are considered.

Conclusions. Virtual reality at the present stage of development may become a necessary form of decision support, with which you can significantly improve the efficiency of the work of specialists in the various fields of activity.

Keywords: virtual and augmented reality, user positioning, data transmission, screen resolution.

В настоящее время, в эпоху информационных технологий, глобальной сети Интернет и дистанционной работы в различных сферах деятельности, широкую популярность получил термин «виртуальная реальность» (лат. virtus — потенциальный, возможный; лат. realis — действительный, существующий). Виртуальная реальность (virtual reality, VR) — это искусственно созданный с помощью компьютера трехмерный мир, воспринимаемый человеком посредством специальных устройств [1].

Технология виртуальной реальности формирует виртуальное сообщество, которое отличается от окружающего реального мира. VR способна воздействовать на все органы чувств человека и сделать восприятие виртуального пространства максимально естественным.

Обзор известных систем VR

Технология VR прошла длинный путь от первых экспериментов в 50-х гг. XX в. до современных шлемов виртуальной реальности в 20-х гг. XXI в. Известны два подхода к формированию систем VR: виртуальная комната и носимые устройства.

К носимым устройствам VR относятся нашлемные индикаторы и очки виртуальной реальности. Основная задача их заключалась в формировании стереоскопического изображения на сетчатке глаз. Простейшей VR-системой является стереоскоп, разработанный в 1837 г. английским физиком Чарльзом Уинстоном [2]. Стереоскоп — это первое оптическое устройство для просмотра фотографий и рисунков (рис. 1,а).

Спустя ровно 120 лет в 1957 г. Мортон Хейлинг создал систему Sensorama, которая обеспечивала иллюзию реальности с помощью 3D-фильма со стереозвуком, запахами и вибрациями [3].

Уже в 1961 г. был изобретен первый шлем со стереоскопической гарнитурой Headsight [4]. С помощью камеры оператор, находящийся в шлеме, мог наблюдать за происходящим вокруг нее, а шлем передавал на камеру данные о поворотах головы (рис. 1,6).

В 1968 г. профессор Гарвардского университета Айвен Эдвард Сазер-ленд создал видеошлем Sword of Damocles (рис. 1,в), который осуществлял трансляцию изображений, отслеживание движений пользователя, наложение компьютерной графики на реальные объекты [5].

В 1989 г. компания NASA разработала Virtual Environment Workstation (рис. 1,г) — прототип оригинальной системы виртуальной реальности с использованием сенсорной перчатки, шлема виртуальной реальности и технологий распознавания голоса [6].

В 1992 г. Дэн Сэндин, Том ДеФанти и Каролина Круз-Нейра разработали первую комнату виртуальной реальности The Cave [7], представляющую

собой комнату, на стены которой проецировались стереоскопические изображения (рис. 1,д).

В 1995 г. братья Латыповы разработали систему под названием VirtuSphere [8]. Внутри конструкции пользователь способен передвигаться в любом направлении и на любое расстояние без ограничений реального пространства (рис. 1,е).

В 2002 г. компания Essential Reality выпустила продукт под названием P5 GLOVE (рис. 2,а) — перчатка со встроенной системой слежения за положением руки в пространстве [9].

Рис. 2. Разновидности устройств VR: а — P5 GLOVE; б — CyberGlove II; в — AcceleGlove; г — Oculus Rift; д — Google Cardboard; е — HTC Vive

В 2005 г. компания Immersion Corporation выпустила перчатку Cyber-Glove II [10]. В отличие от предыдущих моделей, перчатка обладала беспро-водностью посредством Bluetooth, а также позволяла почувствовать пользователю физическое воздействие виртуальной среды (рис. 2,6).

В 2009 г. американская компания AnthroTronix [11] выпустила первую в мире программируемую перчатку виртуальной реальности Accele Glove. Считывание движений пальцев рук, их положение относительно плеч и всего тела фиксируются с помощью акселерометров, которые надеваются на запястья рук и над локтем (рис. 2,в).

В 2012 г. Лаки Палмер, основатель компании Oculus VR, продемонстрировал шлем-дисплей виртуальной реальности (рис. 2,г). В процессе создания устройства были исследованы такие функции, как трехмерная стереоскопия, беспроводная связь и широкий обзор в 270° [12].

В 2014 г. компания Google создала доступное и простое решение под названием Google Cardboard (рис. 2,д) — картонная рамка, в которую вкладывается смартфон со специально установленным приложением [13].

В 2015 г. компания HTC совместно с Valve Corporation выпустила систему виртуальной реальности HTC Vive [14]. Система состоит из шлема виртуальной реальности, двух беспроводных контроллеров для управления действием, двух базовых станций, которые отслеживают движение пользователя, наушников и коммуникационного модуля для подключения к компьютеру (рис. 2,е).

В 2016 г. компанией Sony произведен шлем VR, обеспечивающий работу приставки PlayStation [15]. Управление виртуальной реальностью осуществлялось посредством специализированных контроллеров, а движение пользователя в шлеме — посредством камеры. Очки виртуальной реальности проецировали пользователю экран меню и режимы работы.

В 2019 г. компания HTC [16] выпустила гарнитуру HTC VIVE COSMOS. В устройстве осуществляется позиционирование пользователя с помощью встроенных в шлем камер. Применяемые LCD-панели с более плотным расположением пикселей минимизируют «эффект москитной сетки» (screen -door effect).

В табл. 1 приведены основные технические характеристики большинства рассмотренных ранее устройств VR. Сопоставляя шлемы VR Oculus Rift разного поколения DK1 и DK2, отметим, что за два года выхода продукта DK2 в 2 раза увеличила разрешение экрана, повысила частоту смены кадров, стала использовать матрицу AMOLED.

Развитие устройств VR за последнюю декаду позволило получить пользователям адаптивные контроллеры, увеличение разрешения экрана более чем в 2 раза, увеличение частоты смены кадров с 60 Гц до оптимальных 90 Гц, обеспечивая лучшее качество продукта. Кроме того, заметно различие в каналах передачи данных: от HDMI и USB до Bluetooth и Display Port. Однако одним из основных недостатков существующих систем виртуальной реальности является длительная привыкаемость пользователей к смене сюжетных событий в условиях погружения в смоделированные среды. Необходимо решение этой задачи посредством адаптации существующих систем виртуальной реальности под каждого пользователя индивидуально, с учетом физиологических и физических способностей каждого человека. Это позволит создать новое поколение систем адаптивной виртуальной реальности и расширить пользовательские преимущества известных систем.

Сравнение основных технических характеристик VR-гарнитур

Название устройства VR Характеристики устройств VR

Разрешение gp® каждого глаза Частота смены кадров, Гц ¥гол о&рра, ° Разъемы: Матрица Контроллеры

2012 г. Oculus Rift — DKi 640=

2014 г. Oculus Rift-DK2 9фк|080 75 100 HDMI, USB AMOLED Xbox One,-Rover GUJi

2016 г. PlayStation VR 960ВД8О :90-120 100 HDMI, USB OLED-RGB Dualshoc 4, PS Move, Aim Controller

2016 г. StarVR 1440Ш60 90 ет 1 SB Туре-С ISB, Display Port AMOLED —

2016 г. Oculus Rift G¥1 ЯШ 90 110 USB AMOLED Oculus Touch, Oculus Sensor

2018 r. HTC Vive PRO: 1440Й600 100 110 USB, Bluetooth, Display Port AMOLED Головные контроллеры и две базовые станции Steam VR

2019 r, HTC Yi\ с i.’osmos 1440Й700 90: ПО ШВ, Display Port AMOLED 2 контроллера 1:1С Vive Cosmos

Сферы применения VR

Широкое применение виртуальной реальности наблюдается в игровом мире. В 2016 г. студия Nyantic выпустила PokemonGo [17] — игру в дополненной реальности, охватившую более 100 млн человек.

Виртуальная реальность позволят пользователю ощутить эффект полного присутствия на массовых мероприятиях. Научные конференции и концерты можно посещать из любой части планеты из офиса или дома.

Спортивный канал Fox Sports Eredivisie, посвященный голландской футбольной лиге, провел первую в истории трансляцию матча Фейеноорд -Эйндховен с использованием систем VR компании BeyondSports [18]. За событиями на поле пользователь может наблюдать глазами вратаря, нападающего или полузащитника.

Для съемки фильмов с VR используются специальные камеры, обеспечивающие круговые панорамы на 360° [19]. Компания Грин РумВоркерс [20] разработала интерактивный аттракцион с дополненной реальностью, в котором использовалась технология 360°.

Технологии VR привлекает пользователей в сферу продажи недвижимости. Компания Planoplan [21] разработала автоматизированный сервис для создания 3D-туров по квартирам в строящихся домах.

Технологии VR начинает применяться в сферах образования, позволяя приспосабливаться ученикам (пользователям) к сложным учебным процессам в интерактивной форме. Компания Google продвигает в школах проект Cardboard [22]. Компания AR production выпустила мобильное приложение [23], которое позволяет видеть дополненную реальность в обычных школьных учебниках.

Виртуальная реальность находит широкое применение в здравоохранении, для лечения фобий и психических расстройств, проведения виртуальных приемов [24]. При помощи VR врачи могут быстро получить доступ к любой необходимой информации (данные о пациенте и результаты анализов). В литературе встречаются работы [25] по созданию в виртуальном пространстве различных стрессовых ситуаций для лечения и реабилитации пациентов. Британская компания Tribemix создала программу Dementia VR [26] для лечения старческой деменции. Компания PSYCHO [27] разработала прототип хирургического VR-симулятора для лапароскопии, в котором используется высокоточная навигация и отслеживание тактильной связи органов и тканей оперируемого.

VR применяются в обучении летчиков, пехоты, военных медиков [28], позволяя солдатам погрузиться в условия, максимально приближенные к боевым действиям, но без опасности для их жизни. Разработка BAE Systems -шлем Q-warrior — позволяет в VR отслеживать огневые точки противника и состояние бойцов.

Посредством VR-технологий специалисты строительных компаний моделируют дома и сооружения [29]. Система виртуальной реальности подключается к инструментам автоматизированного проектирования.

Анализ литературы по тематике исследования показал, что число работ, в которых рассматриваются вопросы развития виртуальной реальности в раз-

личных предметных сферах, достаточно широк. Запросы по ключевым словам в российских и зарубежных базах E-library и Scopus (VR, virtual reality, history, review) показали, что более чем в 1000 публикациях в год рассматриваются вопросы применения виртуальной реальности в различных сферах: от инженерии до медицины. В результате анализа работ установлено, что отечественными учеными за последние 5 лет опубликовано 1420 статей в ведущих рейтинговых журналах, включенных в E-library и Scopus, по тематике исследования настоящей статьи. Виртуальная реальность на современном этапе развития может стать необходимой формой поддержки принятия решения, с помощью которой можно значительно повысить эффективность работы в различных сферах деятельности. Необходимо детально изучать данную технологию на предмет ее положительного и отрицательного влияния на пользователя, совершенствовать инженерные разработки и создавать новые оригинальные решения.

1. Кондратьев, И. Технология — виртуальная, результат — реальный / И. Кондратьев // Computerworld. — 2007. — № 35. — 32 с.

2. Tapani Levola Diffractive optics for virtual displays // SID (Society for Image Display). -2006. — Vol. 14/5. — 12 p.

3. The History of Virtual Reality. — URL: https://www.avadirect.com/blog/the-history-of-virtual-reality/

4. Jerald, J. The VR Book: Human-Centered Design for Virtual Reality / J. Jerald. -New York : Association for Computing Machinery and Morgan & Claypool, 2016. -636 p.

5. Линовес, Дж. Виртуальная реальность в Unity / Дж. Линовес ; пер. с англ. Ра-гимов Р. Н. — Москва : ДМК Пресс, 2016. — 316 с.

6. NASA Virtual Environment Workstation. — URL: http://www.warrenrobinett.com/ nasa/index.htm

7. Системы виртуальной, дополненной и смешанной реальности : учеб. пособие / А. А. Смолин, Д. Д. Жданов, И. С. Потемин, А. В. Меженин, В. А. Богатырев. -Санкт-Петербург : Университет ИТМО, 2018. — 59 с.

8. Осипов, М. П. Системы виртуальной реальности : учеб.-метод. пособие / М. П. Осипов. — Нижний Новгород : Нижегородский госуниверситет, 2012. — 48 с.

9. Компьютерные перчатки. — URL: https://3dnews.ru/167155

10. Virtual Realities LLC. — URL: https://www.vrealities.com/

11. Kristina Grifantini Open-Source Data Glove // MIT Technology. — 2009.

12. Walter Galan Oculus Rift Development Kit 2 Teardown. — URL: https://www. ifixit.com/Teardown/Oculus+Rift+Development+Kit+2+Teardown/27613

13. Google Cardboard — картонный шлем виртуальной реальности. — URL: http://www. proghouse.ru/article-box/15-cardboard

14. The history of virtual reality. — URL: https://www.musictech.net/features/trends/virtual-reality-history/

15. История создания PlayStationVR. — URL:https://got.vg/article/kak_sozdavalsja_ play station_vr-161016/

16. Особенности HTC VIVE COSMOS. — URL: https://www.vive.com/ru/product/vive-cosmos/features/

17. Игры будущего: дополненная и виртуальная реальность. — URL: https://www. m24.ru/articles/nauka/24082016/114124

18. VR-трансляции реального футбола: будущее уже здесь. — URL: https://gmbox.ru/ materials/28987-vr-translyatsii-realnogo-futbola-budushchee-uzhe-zdes

19. Будущее VR видео. — URL: https://habr.com/ru/post/429414/

20. Оригинальные франшизы. — URL: https://printcolibri.ru/original-franchises-the-pawnshop-franchise-is-growth-during-the-fall/

21. Неигровое применение Unity3D и Oculus Rift. — URL: https://habr.com/ru/ company/kelnik/blog/198572/

22. Google Cardboard. — URL: https://arvr.google.com/cardboard/

23. Петрухина, О. В. Графический дизайн и виртуальная среда: реальность и перспективы / О. В. Петрухина // Философия и культура. — 2019. — № 1. -С. 13-19.

24. Баранов, А. А. Архитектура универсальной интерактивной системы на базе современных устройств взаимодействия с пользователем / А. А. Баранов // Современные научные исследования и инновации. — 2015. — № 4, Ч. 1. — 69 с.

25. Игровая система виртуальной реальности в реабилитации детей с прогрессирующими мышечными дистрофиями / Н. А. Николенко, О. В. Гончарова, С. Б. Артемьева, Е. Е. Ачкасов, Е. Б. Литвинова // Спортивная медицина: наука и практика. -2014. — № 4. — С. 90-97.

26. Virtual Dementia Experience. — URL: https://www.dementia.org.au/information/ resources/technology/virtual-dementia-experience

27. Диагностика, лечение и научные исследования в виртуальной реальности. — URL: http://vrcorp.ru/?p=1570

28. Posts Tagged «VR для военных». — URL: http://ve-group.ru/tag/vr-dlya-voennyih

29. BIM, VR, AR: как новые технологии меняют строительство. — URL: https://vc.ru/ future/93499-bim-vr-ar-kak-novye-tehnologii-menyayut-stroitelstv

1. Kondrat’ev I. Computerworld. 2007, no. 35, 32 p.

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

2. SID (Society for Image Display). 2006, vol. 14/5, 12 p.

3. The History of Virtual Reality. Available at: https://www.avadirect.com/blog/the-history-of-virtual-reality/

4. Jerald J. The VR Book: Human-Centered Design for Virtual Realit. New York: Association for Computing Machinery and Morgan & Claypool, 2016, 636 p.

5. Linoves Dzh. Virtual’naya real’nost’ v Unity [Virtual reality in Unity] transl. from Engl. By Ragimov R. N. Moscow: DMK Press, 2016, 316 p. [In Russian]

6. NASA Virtual Environment Workstation. Available at: http://www.warrenrobinett.com/ nasa/index.htm

7. Smolin A. A., Zhdanov D. D., Potemin I. S., Mezhenin A. V., Bogatyrev V. A. Sistemy virtual’noy, dopolnennoy i smeshannoy real’nosti: ucheb. posobie [Virtual, augmented and mixed reality systems: teaching aid]. Saint-Petersburg: Universitet ITMO, 2018, 59 p. [In Russian]

8. Osipov M. P. Sistemy virtual’noy real’nosti: ucheb.-metod. posobie [Virtual reality systems: teaching aid]. Nizhniy Novgorod: Nizhegorodskiy gosuniversitet, 2012, 48 p. [In Russian]

9. Komp’yuternye perchatki [Computer gloves]. Available at: https://3dnews.ru/167155 [In Russian]

10. Virtual Realities LLC. Available at: https://www.vrealities.com/

11. MIT Technology. 2009.

12. Walter Galan Oculus Rift Development Kit 2 Teardown. Available at: https://www. ifixit.com/Teardown/Oculus+Rift+Development+Kit+2+Teardown/27613

13. Google Cardboard — kartonnyy shlem virtual’noy real’nosti. Available at: http://www. proghouse.ru/article-box/15-cardboard [In Russian]

14. The history of virtual reality. Available at: https://www.musictech.net/features/ trends/virtual-reality-history/

15. Istoriya sozdaniya PlayStationVR [History of PlayStationVR creation]. Available at: https://got.vg/article/kak_sozdavalsja_playstation_vr-161016/ [In Russian]

16. Osobennosti HTC VIVE COSMOS [Features of HTC VIVE COSMOS]. Available at: https://www.vive.com/ru/product/vive-cosmos/features/ [In Russian]

17. Igry budushchego: dopolnennaya i virtual’naya real’nost’ [Games of the future: augmented and virtual reality]. Available at: https://www.m24.ru/articles/nauka/ 24082016/114124 [In Russian]

18. VR-translyatsii real’nogo futbola: budushchee uzhe zdes’. [Real football VR streams: the future is here] Available at: https://gmbox.ru/materials/28987-vr-translyatsii-realnogo-futbola-budushchee-uzhe-zdes [In Russian]

19. Budushchee VR video [The future of VR video]. Available at: https://habr.com/ru/ post/429414/ [In Russian]

20. Original’nye franshizy [Original franchises]. Available at: https://printcolibri.ru/ original-franchises-the-pawnshop-franchise-is-growth-during-the-fall/ [In Russian]

21. Neigrovoe primenenie Unity3D i Oculus Rift [Non-gaming use of Unity3D and Oculus Rift]. Available at: https://habr.com/ru/company/kelnik/blog/198572/ [In Russian]

22. Google Cardboard. Available at: https://arvr.google.com/cardboard/

23. Petrukhina O. V. Filosofiya i kul’tura [Philosophy and culture]. 2019, no. 1, pp. 13-19. [In Russian]

24. Baranov A. A. Sovremennye nauchnye issledovaniya i innovatsii [Modern researches and innovations]. 2015, no. 4, part 1, 69 p. [In Russian]

25. Nikolenko N. A., Goncharova O. V., Artem’eva S. B., Achkasov E. E., Litvinova E. B. Sportivnaya meditsina: nauka i praktika [Sports medicine: science and practice]. 2014, no. 4, pp. 90-97. [In Russian]

26. Virtual Dementia Experience. Available at: https://www.dementia.org.au/information/ resources/technology/virtual-dementia-experience

27. Diagnostika lechenie i nauchnye issledovaniya v virtual’noy real’nosti [ ]. Available at: http://vrcorp.ru/?p=1570 [In Russian]

28. Posts Tagged «VR dlya voennykh» [Posts Tagged: «VR for militaries»]. Available at: http://ve-group.ru/tag/vr-dlya-voennyih [In Russian]

29. BIM, VR, AR: kak novye tekhnologii menyayut stroitel’stvo [BE, VR, AR: how new technologies are changing construction]. Available at: https://vc.ru/future/93499-bim-vr-ar-kak-novye-tehnologii-menyayut-stroitelstv [In Russian]

Тычков Александр Юрьевич

доктор технических наук, заместитель директора научно-исследовательского института фундаментальных и прикладных исследований; доцент, кафедра радиотехники и радиоэлектронных систем, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40)

Волкова Кристина Юрьевна

студентка, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40)

Tychkov Aleksandr Yur’evich Doctor of engineering sciences, deputy director of the research institute for basic and applied studies; associate professor, sub-department of radio engineering and radioelectronic systems, Penza State University (40 Krasnaya street, Penza, Russia)

Volkova Kristina Yur’evna

Student, Penza State University (40 Krasnaya street, Penza, Russia)

Киселева Дарья Вячеславовна

студентка, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40)

Родионова Екатерина Алексеевна студентка, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40)

Тычков, А. Ю. Обзор систем виртуальной реальности / А. Ю. Тычков, К. Ю. Волкова, Д. В. Киселева, Е. А. Родионова // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. — 2020. — № 2 (54). -С. 3-13. — DOI 10.21685/2072-3059-2020-2-1.

Kiseleva Dar’ya Vyacheslavovna Student, Penza State University (40 Krasnaya street, Penza, Russia)

Rodionova Ekaterina Alekseevna Student, Penza State University (40 Krasnaya street, Penza, Russia)

ВИРТУАЛЬНАЯ РЕАЛЬНОСТЬ КАК ОБЪЕКТ И ИНСТРУМЕНТ ПОЗНАНИЯ: ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Соколова Татьяна Юрьевна, Фазылзянова Гузалия Ильгизовна, Ефграфова Екатерина Евгеньевна, Астапович Екатерина Владиславовна

Проекты, разработанные с применением технологий виртуальной реальности, обеспечивают погружение пользователя в искусственный мир с возможностью действовать в нем с помощью специальных сенсорных устройств в реальном времени. Дизайн и архитектура виртуальной реальности сегодня являются новыми и востребованными профессиональными компетенциями. Работа виртуального архитектора ответственна: виртуальный мир может стать для пользователя как областью, где совершаются открытия, так и пространством психологического травмирования. Поэтому профессиональная подготовка творцов цифровых миров предполагает активное использование в образовательном процессе новых образовательных технологий, в числе которых особое место занимают технологии виртуальной реальности.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Соколова Татьяна Юрьевна, Фазылзянова Гузалия Ильгизовна, Ефграфова Екатерина Евгеньевна, Астапович Екатерина Владиславовна

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ИМИТАЦИОННОГО КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И ВИЗУАЛИЗАЦИИ СЛОЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА КАФЕДРЕ ИНЖЕНЕРНОЙ ГРАФИКИ И ДИЗАЙНА НИУ МИЭТ

КРЕАТИВНАЯ ОНТОЛОГИЯ ДИЗАЙНА В ЦИФРОВОМ ОБЩЕСТВЕ
ТЕНДЕНЦИИ ГЕЙМИФИКАЦИИ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ КОММУНИКАЦИЯХ ЦИФРОВОГО ОБЩЕСТВА
ДИЗАЙН-МЫШЛЕНИЕ КАК ФИЛОСОФИЯ И МЕТОДОЛОГИЯ ЦИФРОВОГО ОБЩЕСТВА

К ВОПРОСУ О ПРОЕКТИРОВАНИИ МУЛЬТИМЕДИЙНОГО КОНТЕНТА ОБЪЕКТОВ КУЛЬТУРНОГО НАСЛЕДИЯ: ОНТОЛОГИЧЕСКИЙ АСПЕКТ

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

VIRTUAL REALITY AS AN OBJECT AND A TOOL OF COGNITION: APPLIED ASPECTS

Projects developed with the use of virtual reality technologies provide a user’s immersion in an artificial world with the ability to act in it using special touch devices in real time. The design and architecture of virtual reality are new and indemand professional competencies today. The work of a virtual architect is responsible: the virtual world can become for the user both an area where discoveries are made, and a space of psychological trauma. Therefore, the professional training of creators of digital worlds involves the active use of new educational technologies in the educational process, among which virtual reality technologies occupy a special place.

Текст научной работы на тему «ВИРТУАЛЬНАЯ РЕАЛЬНОСТЬ КАК ОБЪЕКТ И ИНСТРУМЕНТ ПОЗНАНИЯ: ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ»

УДК 111+114 DOI: 10.24151/2409-1073-2021-2-161-166

Виртуальная реальность как объект и инструмент познания:

Т.Ю. Соколова1, Г.И. Фазылзянова1, Е.Е. Ефграфова1, Е.В. Астапович1

1 Национальный исследовательский университет «МИЭТ» fgi1971@gmail.com

Проекты, разработанные с применением технологий виртуальной реальности, обеспечивают погружение пользователя в искусственный мир с возможностью действовать в нем с помощью специальных сенсорных устройств в реальном времени. Дизайн и архитектура виртуальной реальности сегодня являются новыми и востребованными профессиональными компетенциями. Работа виртуального архитектора ответственна: виртуальный мир может стать для пользователя как областью, где совершаются открытия, так и пространством психологического травмирования. Поэтому профессиональная подготовка творцов цифровых миров предполагает активное использование в образовательном процессе новых образовательных технологий, в числе которых особое место занимают технологии виртуальной реальности.

Virtual reality as an object and a tool of cognition: applied aspects

T. Yu. Sokolova1, G.I. Fazylzianova1, E.E. Efgrafova1, E.V. Astapovich1

1 National Research University of Electronic Technology, Moscow fgi1971@gmail.com

Projects developed with the use of virtual reality technologies provide a user’s immersion in an artificial world with the ability to act in it using special touch devices in real time. The design and architecture of virtual reality are new and in-demand professional competencies today. The work of a virtual architect is responsible: the virtual world can become for the user both an area where discoveries are made, and a space of psychological trauma. Therefore, the professional training of creators of digital worlds involves the active use of new educational technologies in the educational process, among which virtual reality technologies occupy a special place.

Виртуальная реальность как философское понятие сформировалось в «рамках постнеклассической философии 1980—1990-х как проблема природы реальности, как осознание проблематичности и неопреде-

ленности последнего»1. Чтобы дать определение понятию «виртуальная реальность» (vitrualreality, \^)нужно понять его внутренний сущностный механизм и «принцип работы». Виртуальная реальность является 3D

1 URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ponyatie-virtualnaya-realnost-Y-fiIosofskom-znanii (дата обращения 26.05.2021)

средой, которая моделируется компьютерами и позволяет пользователю взаимодействовать с любыми объектами трехмерного пространства. Взаимодействие «пользователь — среда» осуществляется через VR-гарнитуры или мультипроецированные среды в сочетания с материальными средами, обеспечивающие пользователя реальными ощущения физической и психологической имитацией существующего искусственно созданного мира. Таким образом, можно дать определение виртуальной реальности как технологии, посредством которой компьютерные стимулы организовывают иллюзию пребывания человека в определенном пространстве, создавая эффект погружения с помощью сенсорного восприя-тия.Основными атрибутивными свойствами виртуальной реальности, согласно концепции виртуальной психологии Н. А. Носова, являются: «порождаемость» виртуального пространства, актуальность, интерактивность и автономность [3, с. 10].

Не существует четкой границы между типами УЯ, но весь коммерческий виртуальный контент можно условно поделить на три основных типа. Ранжирование осуществляется на основе субъективных ощущений пользователя по поводу степени егопогруже-ния и присутствия в моделируемом пространстве. Глубина и острота ощущений, в свою очередь,определяют концентрацию пользователя на поставленной задаче, которая решается именно в виртуальном пространстве. Считается, что степень погруженности и эффекты присутствия определяются интерактивностью, качеством графики, углом обзора и полем зрения, частотой смены изображений. Но, на практике, ощущения присутствия в виртуальном пространстве зависят от всех параметров в совокупности.

Основные типы виртуальной реальности:

1. Иммерсивная УЯ — виртуальная реальность с эффектом полного погружения.

2. Полуиммерсивная УЯ — полупогружаемая виртуальная среда отличается от пол-

ностью иммерсивной середы отсутствием эффекта полного погружения. Примером такого контента является игра Мтесгай, где, в отличие от полностью виртуальных сред, детально проработано взаимодействие пользователя с объектами и средой игрового мира.

3. Неиммерсивная УЯ — виртуальная реальность без погружения. Виртуальной средой без погружения называются цифровые пространства с качественной графикой, звуком и наличием гарнитуры в виде контроллеров. Данная технология широко применяется в виртуальных прогулках по музеям и реконструкциях, реставрациях исторически важных объектов.

Различные типы виртуальной реальности не следует рассматривать обособленно друг от друга, проводя четкую границу для реализации любой из трех УЯ-систем. Они интегрируются между собой: любая не им-мерсивная настольная система может быть трансформирована в полуиммерсивную виртуальную систему, а также систему полного погружения—при помощи добавления игрового программного обеспечения и гарнитуры. Таким примером может являться игра Мтесгай, изначально созданная в полу-иммерсивной виртуальной среде, которая на сегодняшний момент имеет версию полностью иммерсивной УЯ.

Раскроем специфические аспекты в дизайн-проектировании УЯ-интерфейсов. Надевая шлем виртуальной реальности, пользователь погружается в совершенно новую для него среду, что способно вызвать бурю разнообразных эмоций. Выступая, например, в роли игрока, он не просто запускает приложение, а внедряется в новое пространство и становится частью небытийного мира [1]. Оказавшись в этом неизведанном для себя ранее мире, человек может испытать психологический дискомфорт, поскольку переход из реального в виртуальный мир способен оказать стрессовое воздействие. Именно по этой причине особое внимание стоит уделить решению проблемы обеспечения комфортного

восприятия пользователем его пребывания в виртуальной среде. Эта задача может быть решена как при помощи совершенствования технологии передачи виртуального мира посредством специальных устройств (шлема и контроллера), так и проработкой деталей пространства и элементов интерфейса, что является компетенцией специалиста-дизайнера [1].

Несколько лет назад появилось понятие «архитектор виртуальной реальности». Подход к решению задач данного специалиста, связанных с комфортным переходом и пребыванием в виртуальной реальности, можно частично сравнить с архитектурным решением, применявшимся при проектировании станций метрополитена Москвы. Московское метро является культурным достоянием благодаря архитектурным решениям, которые были созданы с целью комфортного погружения людей в совершенно новую для них среду, формирующуюся фактически в подземелье. Обычному человеку, жившему в Москве в 30-е годы XX века, трудно было представить, чтобы он спустится вниз, под землю, в метафорический ад. Поэтому одна из ключевых задач архитекторов являлось перекодировка адского пространства в пространство горнее, божественное: «Громадные станции метро должны были вызывать у людей чувство, будто они входили в церковь», — утверждает искусствовед Елена Желдукова о станции «Площадь Революции» [2]. А церковь, в свою очередь, должна являть собой убежище, безопасное пристанище и пространство рая на земле [2].

Сходным образом, проектируя цифровые продукты, элементы УЯ- интерфейсов архитектор должен создавать среду, которая в идеальном проявлении не должна вызывать у пользователя чувства тревоги, а наоборот, гарантировать комфортное времяпрепровождение. Проектирование элементов пользовательского УЯ-интерфейса предполагает комплексный подход к созданию «экологичного» интерфейса, позволяющего снизить эмоциональную и когнитивную (возникающую в процессе познавания) нагрузку на пользователя

в непривычных ситуациях, предоставить ему возможность совершать минимальное количество операций для достижения конкретных целей.В первую очередь,архитектору необходимо воспользоваться опытом проектирования пользовательского УЯ-интерфейса приложений для компьютеров и мобильных устройств и составить сценарий работы пользователя с цифровым продуктом.

При этом следует помнить, что проектирование УЯ-интерфейса — особая задача, именно поэтому при формировании контента важен опыт работы в печатном дизайне, предполагающий умение грамотно работать с типографикой [5], поскольку подход ко многим элементам можно сравнить с проектированием постеров и билбордов, где главным образом служит читабельность шрифта на определённом расстоянии [5]. При проектировании УЯ-интерфейса недостаточно только теоретических знаний и умений разрабатывать всё по шаблону, поскольку таковых на данный момент практически не существует.

Каждый проект преследует уникальные цели и рассчитан на определенную аудиторию: например, если это образовательный проект по биологии, предназначенный для детей среднего школьного возраста, то необходимо учитывать психофизиологические особенности этой возрастной категории, и остерегаться гиперреалистичного отображения объектов. Поэтому в данном случае для решения дизайнером поставленной перед ним задачи будет уместным прибегнуть к стилизации, а информационную часть оформить доступно настолько, насколько это возможно для понимания целевой аудитории.

Сказанное подтверждает, что цифровым дизайнерам открыты потенциальные возможности профессиональной и творческой реализации в области УЯ, чему способствуют многообразие инструментария и развитие цифровых технологий, существующих уже сейчас. При создании проектов виртуальной реальности применяются знания, накопленные при

проектировании полиграфической и цифровой продукции, и понимание световосприя-тия и психологических особенностей человека. Синергия этих факторов ведет к совершенно новым результатам.

В системе образования намечаются определенные тенденции в изменении концепции подготовки специалистов для цифрового общества, основной из характеристик которой является «гибридизация».Совре-менный цифровой дизайнер — это гибридный специалист, который должен владеть компетенциями на стыке мира культуры и искусства, цифрового общества и информационных технологий. Дизайн взаимодействия с пользователем осуществляют такие специалисты, как дизайнер взаимодействия с пользователем (ЦХ-дизайнер) и дизайнер визуализации (Ш-дизайнер), но в современном цифровом мире и цифровом бизнесе чаще всего это один человек (ЦХ/Ш-дизай-нер), сочетающий в себе как знания алгоритмов ЦХ-исследований, так и законы проектирования целостного языка дизайна, в контексте восприятия «человека цифрового общества». Таким образом, компетенции цифрового дизайнера шире, хотя и не имеют на сегодняшний момент четких характеристик и определяются скоростью развития цифровых технологий, эстетикой цифрового мира и запросами реального бизнеса.

УЯ-технология получили широкое распространение во всем мире, и все чаще внедряется в производственные и образовательные процессы. Что касаемо образовательной сферы, то это, бесспорно, одна из самых инновационных и эффективных альтернативных средств обучения взамен устаревшим учебным пособиям. Образовательные программы «Информационные технологии в дизайне» (направление подготовки 09.03.02 — Информационные системы и технологии) и «Лаборатория дизайна» (направление подготовки 54.04.01 — Дизайн), реализуемые в НИУ МИЭТ в рамках комплексной модели подготовки кадров для высокотехнологиче-

ских сфер экономики региона, нацелены на восполнение дефицита кадров в области 3D-моделирования, визуализации и анимации, визуального программирования и технологий виртуальной и дополненной реальности, виртуального прототипирования.

Успешная реализация учебных планов предполагает необходимость применения комплексного подхода к созданию образовательного пространства в технологиях УЯ, отвечающего актуальным требованиям цифрового мира. Комплекс обучающих технологий основан на конусе обучения Эдгара Дейла, согласно которому процентное соотношение методов поступления информации и ее запоминания распределяется следующим образом: только 10 % информации усваивается при прочтении книги, 50% при ее аудиаль-ном восприятии, и 90% усвоение информации достигается путем непосредственного контакта человека с объектом обучения. Поэтому при реализации учебных программ мы стремимся к широкому применению интерактивных учебныхУЯ-продуктов, задействуют сразу все способы подачи информации, за счет чего ее усвоение слушателями происходит намного быстрее и более качественно.

Преимущество виртуального образовательного продукта (УЯ-тренажеры, УЯ-лабо-ратории и др.) перед классическим учебником или мультимедийным пособием заключается в степени и глубинной наглядности материала, осуществляемой посредством 3D-графики. Не обладая трехмерным видением, сложно представить и понять схему работы электрической цепи или работу сложных систем. Виртуальная реальность не только воспроизводит сам процесс, но и включает в работу пользователя, что делает усвоение материала эффективным. Технологии виртуальной реальности трансформируют обучение и делают его похожим как на игру, так и на реальные технологические или производственные процессы создания высокотехнологичных продуктов.

Приведем примеры использования современной компьютерной графики в подготовке цифровых дизайнеров на кафедре инженерной графики и дизайна НИУ МИЭТ, разбив их на 5 видов: иллюстративный материал и инфографика; 3D визуализации объектов и процессов — аллегорическое отображение сложных процессов, точная визуализация которых невозможна, или максимально точное воспроизведение процессов и объектов, внешний вид которых известен науке; интерактивная 2D анимация процессов; интерактивные 3D схемы-визуализации. Отдельно стоит выделить, применение электронных компонентов с возможностью виртуальной и дополненной реальности. Эти технологии позволяют визуализировать различные технологические процессы, явления или предметы, которые невозможно показать в учебной аудитории или лаборатории, а также понять из чего состоит объект, как он функционирует, что происходит с течением времени. Применение подобных технологий позволяет обучающимся не только наблюдать, но и в интерактивной среде управлять параметрами объектов и процессов, контролируя полученные результаты [4].

Таким образом, виртуальный мир постигаем и познаваем только в том случае, если методы и инструменты познания обладают теми же характеристиками: виртуальностью, то есть «порождаемостью», актуальностью, интерактивностью и автономностью. Будущие архитекторы цифровых сред и пространств с первых шагов профессиональной подготовки погружаются в тварные виртуальные миры, поскольку только при такого рода погружениях формируются компетенции будущих творцов.

1. Говорунов А. Человек в ситуации виртуальной реальности [Электронный ресурс] // Anthropology: web-кафедра философской антропологии. 2006. URL: http://anthropology.ru/ru/text/govoru-

nov-av/chelovek-v-situacii-virtualnoy-realnosti (дата обращения 03.06.2021).

2. Йентофт М. Московское метро — подземное зеркало истории России: [Электронный ресурс] // ИноСМИ.ги: сетевое издание, 2016. URL: https://inosmi.ru/social/20160419/236190149. html (дата обращения 03.06.2021).

3. Носов Н. А. Виртуальная психология. М.: Аграф. 2000. 430 с.

4. Михайлиж Е.Н. Виртуальная реальность как новый способ взаимодействия с реальностью // Компьютер и визуальная культура дизайна в контексте эстетических, онтологических, аксиологических проблем и проектных технологий (Цифровая революция — 2017): сб. трудов Всероссийской научно-практической конференции. 2017. С. 147—151.

5. Hsu J. 4 Things I learned Designing User Interfaces for VR at Disney [Электронный ресурс] // Medium: open platform. URL: https://medium.com /startup-grind/4-things-i-learned-designing-user-in-terfaces-for-vr-cc08cac9e7ec (дата обращения 03.06.2021).

Соколова Татьяна Юрьевна — канд. техн. наук, доцент, зав. кафедры инженерной графики и дизайна, Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники» (Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шо-кина, 1), fgi1971@gmail.com

Фазылзянова Гузалия Ильгизовна — доктор культорологии, профессор, профессор кафедры инженерной графики и дизайна, Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники» (Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1), fgi1971@gmail.com

Евграфова Екатерина Евгеньевна — старший преподаватель, доцент, кафедра инженерной графики и дизайна, Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники» (Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1), Член Союза Дизайнеров России, fgi1971@gmail.com

Астапович Екатерина Владиславовна — магистрант, кафедра инженерной графики и дизайна, Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники» (Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шо-кина, 1), Член Союза Дизайнеров России, fgi1971@gmail.com

1. Govorunov A. Chelovek v situacii virtual’noj real’nosti [Jelektronnyj resurs] // Anthropology: web-kafedra filosofskoj antropologii. 2006. URL: http://anthropology.ru/ru/text/govorunov-av/chelo-vek-v-situacii-virtualnoy-realnosti (data obrashhenija 03.06.2021).

2. Jentoft M. Moskovskoe metro — podzemnoe zerkalo istorii Rossii: [Jelektronnyj resurs] // InoSMI.ru: setevoe izdanie, 2016. URL: https:// inosmi.ru/social/20160419/236190149.html (data obrashhenija 03.06.2021).

3. Nosov N. A. Virtual’naja psihologija. M.: Agraf. 2000. 430 c.

4. Mihajlina E.N. Virtual’naja real’nost’ kak novyj sposob vzaimodejstvija s real’nost’ju // Komp-‘juter i vizual’naja kul’tura dizajna v kontekste jestet-icheskih, ontologicheskih, aksiologicheskih problem i proektnyh tehnologij (Cifrovaja revoljucija — 2017): sb. trudov Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj kon-ferencii. 2017. S. 147—151.

5. Hsu J. 4 Things I learned Designing User Interfaces for VR at Disney [Jelektronnyj resurs] // Medium: open platform. URL: https://medium.com/ startup-grind/4-things-i-learned-designing-user-in-terfaces-for-vr-cc08cac9e7ec (data obrashhenija 03.06.2021).

Fazylzyanova G. I., Doctor Culture Science, professor, Professor of engineering graphics and design Department, National Research University of Electronic Technology (MIET), (Russia, 124498, Moscow, Zelenograd, pl.

Shokina, 1), fgi1971@gmail.com

Evgrafova E. E., Senior Lecturer, Associate Professor, Department of Engineering Graphics and Design, National Research University «Moscow Institute of Electronic Technology» (Russia, 124498, Moscow, Zelenograd, Shokina square, 1), Member of Designers Union of Russia, fgi1971@gmail.com

Astapovich E. V., Master’s Student, Wydzial Grafiki Inzynierskiej i Projektowania, Naro-dowy Uniwersytet Badawczy «Moskiewski In-stytut Technologii Elektronicznej» (Rosja, 124498, Moskwa, Zelenograd, Shokina sq. 1), Czlonek Rosyjskiego Zwi^zku Projektantow, fgi1971@gmail.com

Sokolova T. Yu., Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Head of Department of Engineering Graphics and Design, National Research University «Moscow Institute of Electronic Technology» (Russia, 124498, Moscow, Zelenograd, Shokina sq. 1), fgi1971@gmail.com

Настоящая виртуальная реальность

Настоящая виртуальная реальность

Еще пару десятилетий назад погружение в мир виртуальной реальности казалось фантастикой. Но техника на месте не стоит, и сегодня люди пользуются возможностями технологий VR/AR практически ежедневно, от игр в смартфоне до использования очков виртуальной реальности.

Подобно большинству информационных технологий, дополненная и виртуальная реальность зародилась в недрах военно-промышленного комплекса. Спустя полвека после первых приложений технологии VR/AR постепенно становятся частью повседневной подготовки военных. Об истории вопроса и о том, как сегодня используется виртуальная и дополненная реальность в Вооруженных силах России, читайте в нашем материале.

Выйти за границы реального

Для начала определимся с понятиями, которые необходимо различать при обращении к теме. Виртуальная реальность (VR, virtual reality) – это полностью искусственный мир, созданный с помощью компьютерных технологий. Дополненная реальность (AR, augmented reality) – это технология объединения реального и виртуального мира, когда элементы виртуальной реальности накладываются на объекты реального мира. Кроме того, существует смешанная реальность (MR, mixed reality), в которой возможны различные комбинации реального мира, AR и VR.

MOL_8849.jpg

По мнению экспертов, дополненная и виртуальная реальность станут одними из ключевых технологий четвертой промышленной революции, на пороге которой находится сейчас наша цивилизация. И эти технологии уже шаг за шагом все плотнее входят в нашу жизнь. Давайте коротко разберемся, как они работают и откуда возникли.

Примерно 70% воспринимаемой нами информации мы получаем через зрение. При этом, как доказали научные эксперименты, наш мозг фактически не может отличить виртуальные элементы от реальных − реакция человека на качественно созданные виртуальные события аналогична реакции на события реальные. На этих знаниях основано воздействие виртуальной реальности, технические возможности для воплощения которой появились во второй половине XX века.

Кино, игры и. оружие

Если для виртуальной реальности нужны были сложные электротехнические устройства, то прообразы дополненной реальности существовали довольно давно. Первым применением AR можно, пусть и с натяжкой, назвать коллиматорные оптические прицелы, известные еще с 1900-х годов, в которых видимая цель соединяется с прицельной маркой. Следующим шагом стало развитие авиационных тренажеров, где имитировались элементы машины и окружающей пилотов обстановки.

DSC_4675.jpg

Параллельно с военными к идее виртуальной реальности подступались те, кто профессионально умел погружать человека в выдуманный мир, – представители индустрии развлечений, создатели кино и игр. В 1957 году в США Мортон Хейлиг создает первый виртуальный симулятор «Сенсорама», позволявший проехаться на мотоцикле по улицам виртуального Бруклина. В 1968 году появился первый шлем виртуальной реальности Айвана Сазерленда, изображение в котором менялось с поворотом головы. В следующем году Томом Фернессом для летчиков ВВС США были созданы первые визуальные системы, на которые выводилась информация о полете, однако распространение подобные устройства получили только в конце 1980-х.

Стоит отметить, что первые устройства для VR были несовершенны и часто вызывали у пользователей побочные эффекты в виде головокружения или тошноты, а себестоимость их была очень высока. Сегодня VR- и AR-технологии помогают военным проектировать и производить технику, обучают взаимодействию со сложными устройствами, ремонту и обслуживанию. С их помощью создается виртуальная среда для подготовки и тренировок, которые в реальности сопряжены с высоким риском.

Всевидящий шлем

Современный мировой рынок VR и AR для военного применения исчисляется миллиардами долларов. В 2018 году индустрия шагнула на новый уровень, когда Министерство обороны США и компания Microsoft заключили беспрецедентный договор на поставку 100 тыс. шлемов виртуальной реальности стоимостью 480 млн долларов.

В авиации шлемы с дополненной реальностью используются уже несколько десятков лет. Прообразом этой технологии послужили индикаторы, выводившие важную информацию о полете прямо на лобовое стекло. Первым самолетом с индикатором лобового стекла в Советском Союзе стал истребитель МиГ-27К, выпускавшийся в 1970-е годы. Затем появилась нашлемная система целеуказания, которой впервые были оборудованы истребители МиГ-29 и Су-27.

КРЭТ продемонстрирует более 80 экспонатов на HeliRussia 2018

Позже все важные функции были объединены в НСЦИ − нашлемную систему целеуказания и индикации, которая сегодня получает распространение в авиации. Данные с приборов и видеокамер накладываются на очки – пилот видит информацию о машине, о ходе полета, может видеть обстановку со всех сторон самолета и эффективно наводить орудия на цель в любое время суток. В американском истребителе пятого поколения F-35 Lightning II применяется шлем HMDS (Helmet Mounted Display System), британцы разработали цифровой нашлемный дисплей Striker II, аналогичная система для российского Су-57 сейчас проходит испытания в Объединенной авиастроительной корпорации Ростеха.

Реальная польза виртуальных тренировок

За последние годы технология виртуальной реальности достигла уровня, пригодного для использования в процессе подготовки пилотов воздушных средств. Основной проблемой, по мнению экспертов, является отсутствие адекватных средств имитации тактильных ощущений пилота при взаимодействии с кабиной. Существуют наработки по применению смешанной реальности для обучения, например шлем Varjo MR HMD, в котором виртуальное изображение внекабинной обстановки накладывается на элементы реальной кабины.

Ростех создаст VR-тренажер для подготовки авиатехников
Фото: Марина Лысцева / Пресс-служба ОАК

Центр научно-технических услуг «Динамика» (входит в холдинг «Технодинамика» Ростеха) − разработчик тренажеров для большинства российских самолетов и вертолетов − внедряет виртуальную реальность в обучающие процессы уже несколько лет.

Симуляторы с применением VR-технологий разрабатываются ЦНТУ «Динамика» совместно с дочерней компанией «Константа-Дизайн» − разработчиком специального программного обеспечения. На авиакосмическом салоне МАКС-2021 компания «Сухой» в кооперации с ООО «Константа-Дизайн» представила стенд с виртуальными симуляторами полетов на истребителях Су-35 и Су-57, который пользовался большой популярностью у посетителей.

Для подготовки парашютистов «Динамикой» создан учебно-тренировочный комплекс воздушно-десантной подготовки, включающий VR-очки. За детальную картинку окружающей среды отвечает система визуализации «Зарница», а специальные эффекты позволяют парашютисту визуально определять скорость и направление ветра, видимость рельефа и объектов в различных условиях.

Видео: Минобороны

Рязанский радиозавод, входящий в холдинг «Росэлектроника», создал VR-очки, которые применяются для подготовки и тренировок связистов. С помощью устройства бойцы отрабатывают навыки работы в радиосетях. В основе разработки – российское ПО. В состав комплекса входят очки виртуальной реальности, датчики движения для рук и ног, а также компьютер, помещенный в специальный рюкзак для свободного перемещения курсанта в пространстве.

Летом 2021 года Рязанский радиозавод стал резидентом военного инновационного технополиса «ЭРА». В новом статусе предприятие Ростеха реализует проект «Аватар» на основе технологии гибридной реальности , который будет использоваться для обеспечения контроля и оценки действий военнослужащих и изменения состояния объектов военной техники. Также комплекс может применяться при проведении занятий по боевому слаживанию подразделений, одиночной и групповой подготовке военнослужащих.

Предприятие «Росэлектроники» создаст «Аватара» в технополисе «ЭРА»
Фото: «Росэлектроника»

Объединенная авиастроительная корпорация также разрабатывает VR-тренажеры , которые будут использоваться для подготовки авиационных техников. В первую очередь комплекс предназначен для отработки процессов обслуживания самолетов пятого поколения Су-57 и поколения 4++ – Су-35, то есть самых сложных и высокотехнологичных боевых самолетов на данный момент. Новый тренажер позволит упростить и ускорить обучение техников, подготовив их к работе с реальными машинами.

Стремительное развитие VR/AR способствует активному продвижению технологий виртуальной и дополненной реальности в разработке технических средств обучения Вооруженных сил РФ. Эти технологии позволяют не только значительно сократить расходы на процесс обучения, но и повысить его качество. Следующий этап – это объединение в одну систему различных тренажеров и устройств виртуальной и дополненной реальности для проведения масштабных тренировок и учений, объединяющих разные рода войск.

События, связанные с этим

К 90-летию Геннадия Денежкина

«Было тяжело, но приходилось держаться»

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *