Виртуальная реальность — всё по этой теме для программистов


Оглавление (нажмите, чтобы открыть):

Как стать специалистом по AR и VR?

Получайте новости почтой:

По мере развития технологий виртуальной и дополненной реальности появляется всё больше образовательных программ в этой области. Об интересных возможностях рассказывают директор образовательных программ по игровой индустрии в Высшей школе бизнес-информатики НИУ ВШЭ Вячеслав Уточкин и сооснователь клуба виртуальной реальности Virtuality Club Максим Чижов.

Онлайн-курсы

Самой популярной и бесплатной русскоязычной программой является онлайн-курс по разработке VR-приложений от Microsoft. Если порыться на YouTube, то можно еще найти много бесплатных иностранных видеоуроков: например, курсы NurFACEGAMES или отдельных авторов.

Курсы в университетах

Технологии виртуальной реальности нередко являются частью образовательных программ в сфере игровой индустрии. Так, студенты программы «Менеджмент игровых интернет-проектов» в Высшей школе бизнес-информатики НИУ ВШЭ создают игры в сфере мобильного VR, ездят на хакатоны виртуальной реальности и участвуют в индустриальных мероприятиях. Для студентов организованы лекции и тестирование различных проектов, проводятся мастер-классы по разработке приложений от представителей профессионального сообщества и даже есть отдельная дисциплина «Виртуальная реальность», читает которую основатель и генеральный директор компании Fibrum Илья Флакс.

Кроме этого, в Волгатехе для программистов совместно с норвежским университетом HiMolde проводятся курсы по виртуальной реальности и проектированию игр. В программе подготовки — создание игр и тренажеров в виртуальной реальности, в том числе в виртуальной среде vAcademia.

Интенсивы от компаний

Есть и специализированные структуры, проводящие регулярные короткие платные курсы по виртуальной реальности. Например, это Академия Реальностей и Real Time School. Компания EligoVision является одной из немногих российских высокотехнологичных компаний, занимающихся разработками в области интерактивной 3D-визуализации и программного обеспечения. По своей платформе создания приложений дополненной реальности EV Toolbox они часто проводят занятия на разных площадках, включая школы.

Клубы

Развлекательно-игровой клуб виртуальной реальности Virtuality Club запустил программу поддержки независимых разработчиков компьютерных игр. Программисты могут реализовать свои идеи и опробовать их на сотнях постоянных посетителей клуба. Также у разработчиков есть возможность использовать оборудование клуба, консультироваться со специалистами в области VR и представить проект крупным российским игровым студиям.

Конференции и встречи

В рамках самообразования стоит обратить внимание на конференции и митапы по виртуальной и дополненной реальности.

Самыми крупными московскими мероприятиями являются MixAR(осень), AR-Conference (зима), AR/VR GameDev Moscow (лето). Следить за событиями можно в специализированных сообществах в социальных сетях, в частности, Facebook и Вконтакте.

Вячеслав Уточкин, Максим Чижов

Время программировать VR/AR пришло

Посетители MWC 2020 были готовы потратить немало времени, чтобы всего на несколько минут погрузиться в виртуальную реальность
Виртуальная реальность ближе, чем мы думаем, уверяет Дмитрий Сошников
На сайте, посвященном проекту по обучению программированию виртуальной реальности, можно также загрузить VR-приложения и выбрать шлем разной ценовой категории
Чтобы виртуальный 3D-мир трансформировать в виртуальную реальность, нужно внести в проект на Unity совсем небольшие изменения
Проникновение технологий VR/AR в бизнес открывает широкие возможности для профессионального роста (Источник: Goldman Sachs)
Комбинируя реальную и виртуальную среды, можно формировать смешанную реальность
Специальное AR-приложение IKEA позволяет увидеть, как будет смотреться в вашей квартире тот или иной предмет мебели
Очки дополненной реальности HoloLens – первый носимый голографический компьютер
Если, как прогнозирует Gartner, VR/AR-технологии могут стать мейнстримом через три-пять лет, то начинать осваивать их нужно уже сейчас

Барселона, Mobile World Congress 2020. Нескончаемые очереди за тем, чтобы на несколько минут испытать ощущения от погружения в виртуальную реальность (VR). Причем неважно, как именно: полетать в космосе, поплавать с рыбками, сделать ставку в виртуальном казино, сразиться с кем-нибудь, пообщаться в социальной сети или хотя бы просто просмотреть презентацию про искусственный интеллект. Главное — успеть попробовать. Потому что стендов, на которых демонстрировали подобные новинки, на всей огромной выставке было не так уж много, и даже всё видевшие-перевидевшие профессионалы (а обычной публики на MWC практически не бывает) готовы были потратить немало времени, чтобы получить личные впечатления от входящих в моду технологий.

Да, виртуальная реальность стала хитом этого сезона. Угадайте, что будет через два-три года? Правильно, все будут считать, что, если вы не занимаетесь виртуальной или дополненной (AR) реальностью, значит вас вообще нет на рынке. Но кто-то же должен все эти приложения написать! Следовательно, всем будут нужны разработчики. А где их взять?

Такая же история совсем недавно происходила с мобильностью — разработчики мобильных приложений оказались в жутком дефиците, когда всем вдруг понадобилось перенести свои продукты на смартфоны и планшеты. А сейчас даже школьники пишут код под все популярные мобильные платформы — iOS, Android, Windows. Вскоре они выйдут на работу в компании, и конкуренция на рынке труда в области разработки мобильных приложений изрядно усилится. Сегодня мобильность как таковая перестала быть инновацией и перешла в разряд «рабочих лошадок», а умение программировать в мобильной среде на наших глазах из мощного конкурентного преимущества разработчика на рынке труда превращается в обязательный навык. Как программисту повысить свою ценность? Как обычно — изучать и осваивать новые технологии, находящиеся на пороге массового спроса, чтобы успеть набраться опыта к моменту, когда они станут мейнстримом.

С чего начать погружение в VR/AR

Чтобы вдохновиться, можно пересмотреть «Матрицу» или перечитать главы о фантоматике из книги Станислава Лема «Сумма технологии». Для особо продвинутых — освежить в памяти курс высшей математики, потому что подо всей этой VR-историей лежат довольно сложные вещи: углы Эйлера, гиперкомплексные числа, квартернионы Гамильтона, расчеты дисторсии и много чего еще. Для тех, кто отдает предпочтение не теории, а практике, есть хорошая новость: современные средства разработки, такие как Unity, позволяют создавать трехмерные виртуальные миры без хитрых формул, просто оперируя объектами и их свойствами.

Взглянуть же на проблемы создания приложений виртуальной и дополненной реальности с технической стороны можно при помощи бесплатного интерактивного онлайн-курса Microsoft Virtual Academy. Пройдя его, вы научитесь создавать приложения виртуальной реальности для Windows на Unity с использованием плагинов Fibrum SDK или ALPS-VR, узнаете об особенностях навигации и управления в VR, а также о высокоэффективных приемах программирования на DirectX/C++.

Основы виртуальной реальности

В кратком введении технологический евангелист компании Microsoft Дмитрий Сошников рассказывает об истории и основных принципах построения VR. Оказывается, эта идея витала в воздухе аж с годов, но не было технической возможности ее реализовать. Постепенно технологии подтянулись — появились качественные шлемы виртуальной реальности и программные среды для быстрой разработки приложений. «Виртуальная реальность ближе, чем мы думаем», — заключает лектор.

По окончании курса вы сами убедитесь — многое из того, что когда-то могло существовать лишь в воображении фантастов, в принципе уже реализуемо. Конечно, до «Матрицы» нам еще далеко: современные технологии пока могут «обмануть» лишь два из пяти человеческих чувств — зрение и слух, а обоняние, осязание и вкус пока удерживают нас в этом мире и помогают распознать иллюзию. Но все равно значительный прорыв в создании подлинно виртуальной реальности уже произошел. И будущее вовсе не обязательно должно оказаться таким мрачным, как показано в голливудских фильмах: у вас есть шанс поучаствовать в его создании и сделать его более позитивным.

Игры на Windows как стартовая площадка для изучения VR

Первое, что приходит на ум, когда мы говорим о виртуальной реальности, это компьютерные игры. Без всяких аналитиков ясно, что спрос на игры с полным погружением будет расти настолько быстро, насколько производители оборудования смогут обеспечить пользователей мощными и доступными по цене устройствами. Самой популярной платформой для игр по-прежнему остается ПК под Windows, а для того, чтобы перейти в VR-режим, достаточно подключить к нему шлем Oculus или аналогичный. Как правило, VR-шлемы используют графику высокого разрешения 1080p с частотой 90 Гц, для чего нужна мощная видеокарта и процессор. Сегодня стоимость игрового комплекта, включающего ПК и Oculus Rift составляет около 3000 долл., что довольно дорого для массового рынка, но тенденция к ее снижению есть.

Вышедшая недавно Windows 10 значительно упрощает подключение и настройку виртуальной реальности, что позволит получить невероятные впечатления от игр. Объявленная Microsoft программа бесплатного обновления до Windows 10 оказалась чрезвычайно успешной — за три месяца после состоявшегося 29 июля 2015 г. выпуска новая ОС была установлена на 110 млн. устройств, а к 2020 г. вендор планирует увеличить эту цифру до 1 млрд., т. е. желающих поиграть найдется достаточно, поэтому имеет смысл вкладываться в разработку VR-игрушек. На конец прошлого года насчитывалось уже 200 тыс. зарегистрированных пользователей Oculus Developer Center, и о своих планах по созданию VR-контента объявили известные поставщики: Microsoft (Minecraft), Netflix, 20th Century Fox, CNN и многие другие.

В декабре 2015 г. прошел первый в России хакатон по разработке приложений виртуальной реальности, организованный Microsoft. Он собрал 235 участников. Подробнее о нем можно узнать на сайте, посвященном проекту по обучению виртуальной реальности. Здесь же можно загрузить VR-приложения и выбрать шлем стоимостью от 500 до нескольких тысяч рублей и получить разнообразную информацию о разработке приложений VR для Windows.

Шлемы виртуальной реальности

Первый шлем виртуальной реальности был сделан в 1968 г. «Это было большое, очень тяжелое устройство, которое опускалось с потолка на подвеске к вам на голову и показывало в глаза некоторую очень условную модель виртуального окружения на основе wire frame’ов», — рассказывает Дмитрий Сошников.

С тех пор технологии значительно продвинулись, однако коммерчески успешные шлемы для виртуальной реальности появились совсем недавно. Увидев потенциал рынка, вендоры активизировались. Теперь выбор промышленных VR-шлемов увеличился, однако, несмотря на бурный рост предложения, цена на VR-устройства для обычного пользователя пока еще кусается. Но каждый сам может сделать себе шлем своими руками, просто вырезав заготовку из картона и сложив ее по инструкции. Нужно лишь линзы.

Конструируем и используем VR-шлем

Если у вас есть доступ к 3D-принтеру, то шлем можно и напечатать — компания Durovis, один из пионеров в области VR, выложила в открытый доступ чертежи своего шлема виртуальной реальности.

Трансформируем обычную 3D-игру в формат VR

Сегодня мы уже имеем готовые виртуальные 3D-миры, многие из которых написаны на движке Unity. Обычный компьютер позволяет нам лишь заглянуть в них через окно дисплея, а чтобы «нырнуть» в режим виртуальной реальности, нужно всего-то поменять точку зрения и вместо одной камеры использовать две, работающие синхронно — как пара глаз. Тогда получится стереоскопическое изображение и круговой обзор. Для этого потребуется внести в проект на Unity совсем небольшие изменения и — вуаля! — ваша первая VR-игра готова.

Более подробно об этом рассказано в видеолекции.

Принципы создания VR с примерами на Unity

Разумеется, это только начало. Если бы все было так просто, то магазины приложений уже ломились бы от игр в формате VR, однако этого мы пока не наблюдаем. На самом деле полноценная миграция в виртуальную реальность происходит сложнее и требует большего внимания к деталям. Например, из-за того, что пользователь смотрит на экран через линзы, возникает дисторсия и хроматическая аберрация, которые нужно корректировать специальными фильтрами. Датчики, с помощью которых программа отслеживает положение головы и направление взгляда, дают ошибки, имеющие свойство накапливаться, и нужно их компенсировать. Поэтому при разработке VR-приложений лучше использовать специализированные фреймворки, такие как ALPS-VR (доступен в исходных кодах) или Fibrum SDK. О том, как с ними работать, рассказывается в следующих двух лекциях.

Создание VR на Unity с ALPS-VR

Создание VR на UNITY с Fibrum SDK

Создаем аватар игрока

ОК, мы можем показать пользователю виртуальный мир во всей красе и даже позволить в нем перемещаться с помощью наклонов и поворотов головы. Но для создания полноценных игровых механик этого мало. Как быть? Клавиатуру и мышь ведь с собой не захватишь. Наш пользователь в виртуальном пространстве пока остается бестелесным существом, у которого есть только глаза и уши. Чтобы вернуть ему возможность управлять игрой, нужно дать какие-то инструменты. Иначе говоря, нам предстоит заново спроектировать пользовательский интерфейс приложения с учетом особенностей взаимодействия с пользователем в виртуальной реальности — об этом следующий раздел видеокурса.

Особенности взаимодействия с пользователем в виртуальной реальности

По словам Дмитрия Сошникова, существуют разные способы взаимодействия пользователя с VR-системой: можно отдавать команды голосом, использовать джойстик (но вслепую) либо специализированные контроллеры типа Razer Hydra. Однако более удобный интерфейс получается в том случае, если у вас есть датчики захвата движения.

Артем Печеный из VRARLab также считает, что лучший вариант — это когда действия пользователя в физическом и виртуальном мире совпадают. Если вы просто двигаете рукой и берете какой-то виртуальный объект, — это естественно. А если для того, чтобы взять вещь, нужно нажать специальную кнопку, — то нет. В общем, в виртуальном пространстве вам нужны ваши руки и ноги, а для этого приходится использовать специальные датчики захвата движения, например Leap Motion, который устанавливается прямо на шлем Oculus Rift. Кроме этого можно использовать устройства на основе технологии Intel RealSense или классику жанра — Microsoft Kinect.

Использование сенсоров для взаимодействия с пользователем в виртуальной реальности

Подход к разработке, как его описывает Артем Печеный, очень прост: с помощью сенсоров получаем скелет, снимаем координаты с нужных костей, интерпретируем сообразно механике игры.

Не только играми будет прирастать рынок VR/AR

Это может показаться неожиданным, но суммарно компьютерные игры займут только треть рынка VR/AR. А остальное? Две трети поделят между собой разные бизнес-приложения, как развлекательные, так и вполне серьезные. Причем на текущий момент в этих отраслях (за исключением проектирования) нет специалистов по 3D и тем более по VR/AR. С другой стороны, разработчики с опытом создания игр ничего не понимают в бизнес-процессах и требованиях функционального заказчика.

Илья Курилин, генеральный директор компании Octopod, занимающейся разработкой VR/AR-приложений для бизнеса, говорит, что все же проще научить разработчиков с игровым бэкграундом каким-то азам в предметной области, чем профильным специалистам освоить весь стек 3D-технологий. Потому что клиентские части бизнес-приложений в среде виртуальной и дополненной реальности создаются с использованием игровых механик, которые разработчикам игр хорошо знакомы — надо только научиться применять их в других сценариях. Так что, может, стоит расстаться с игрушками и заняться более серьезными вещами — проникновение технологий VR/AR в бизнес открывает широкие возможности для профессионального роста.

Дополненная и другие реальности

Виртуальная реальность не приходит одна. На пару с ней обычно на горизонте разработчика возникает и дополненная реальность. Вместе они образуют реально-виртуальный континуум, порождая различные замысловатые комбинации, например, дополненную виртуальность — это когда в вашем виртуальном мире вдруг появляются реальные объекты.

О различных комбинациях реальной и виртуальной сред — так называемой смешанной реальности (mixed reality) — в одном из видеокурсов рассказывает Александр Кондратов, технический директор компании MA-AS (maas.agency). Чтобы создавать приложения смешанной реальности, вам нужны алгоритмы компьютерного зрения, 3D-движок и платформа, на которой все это будет собираться вместе.

Смешанная реальность. Среда, где обитают голограммы

Простейшим устройством дополненной реальности может стать любой смартфон — у него есть камера, смотрящая на реальный мир, и софт для моделирования виртуальных объектов поверх изображения. Наглядный пример — выпущенное IKEA приложение дополненной реальности, которое позволяет увидеть, как будет смотреться в вашей квартире тот или иной предмет мебели — для этого нужно всего лишь положить на пол страницу из каталога IKEA и навести на это место камеру гаджета.

В качестве инструментов для разработки Александр Кондратов предлагает использовать Vuforia 5 совместно с Unity 5 и Cardboard Unity SDK. Дальше создаем проект в Unity, подключаем AR-камеру от Vuforia, немного модифицируем префаб CardboardMain. После всех манипуляций с кодом и сборки мы получим простое приложение для Cardboard, способное переключаться между двумя режимами AR и VR при наведении на маркер.

Создание приложений смешанной реальности AR/VR, адаптированных для кардбордов

Дальше можно экспериментировать самостоятельно.

Microsoft HoloLens

На конференции для разработчиков Microsoft Build 2020 всем желающим были доступны для ознакомления очки дополненной реальности HoloLens. Гарнитура имеет слегка затемненный прозрачный дисплей и систему объемного звучания, что позволяет не только видеть голограммы, но и слышать их. Очки поддерживают голосовое управление с помощью функции Cortana. Разрешение изображения — 720p. В настоящий момент устройство находится на этапе разработки, поэтому техническое исполнение будет только улучшаться. С помощью HoloLens можно также просматривать фотографии, видео, переходить по ссылкам в браузере.

Вроде бы, ничего особенного — еще одно устройство дополненной реальности, которых на рынке и так немало. Почему же все говорят про это? HoloLens — это первый носимый голографический компьютер, это действительно прорыв в области создания смешанной реальности, который еще предстоит осознать, когда устройство поступит в продажу и для него будет написано достаточное количество приложений. Это вещь, к которой разработчику нужно обязательно присмотреться.

«Мобильны люди, а не устройства. Мы готовы к технологиям, чтобы оставить позади устройства, экраны, пикселы и все нынешние цифровые барьеры», — говорит Алекс Кипман, соавтор таких важных для компании устройств и технологий, как Kinect и HoloLens.

Впрочем, лучше все увидеть своими глазами — посмотрите выступление Алекса Кипмана на конференции TED.

Алекс Кипман на TED-2020

В комментариях по поводу показанной Кипманом «голопортации» неоднократно звучала тема «Звездных войн». Похоже, Алекс когда-то очень вдохновился этой идеей и наконец-то реализовал ее. Астронавты на МКС уже опробовали HoloLens в рамках проекта NASA Sidekick. Цель проекта в том, чтобы обеспечить лучшую координацию работы астронавтов с наземным персоналом во время проведения ремонтов и технического обслуживания оборудования станции (подробнее здесь).

Начать разрабатывать голографические приложения можно даже не имея самого устройства — скачайте SDK и эмулятор HoloLens, который запускается в виртуальной машине Windows Holographic. Пакет установки включает шаблоны проектов Visual Studio с голографическим DirectX, там же вы найдете обучающие материалы и сможете заказать комплект разработчика.

Самый подходящий момент, чтобы освоить VR/AR

Аналитики Gartner считают, что технологии виртуальной и дополненной реальности могут стать мейнстримом через три-пять лет. Допустим, они правы. Что тогда?

Проведем нехитрый обратный отсчет: если через три года вам надо быть на рынке со своим приложением VR, AR или Mixed Reality, то отсчитываем год на продвижение, год на разработку (это в лучшем случае) и год на освоение технологий и прототипирование. Получается, времени, чтобы успеть снять сливки с нового рынка, практически не осталось! В общем, начинать разбираться с VR/AR надо прямо сейчас, чтобы потом не получилось, как говорил капитан Джек Воробей: «Если ты ждал подходящего момента, то это был он».

5 советов для начинающего VR-разработчика. Или изучение себя изнутри

Студия NMAS делится с новичками реальным опытом.

Недавно мы рассказали о десяти реальных способах заработать на виртуальной и дополненной реальностях, а также получили ожидаемый фидбек от читателей. Большинство из вас обратило внимание на направление создания контента для VR и AR, которое многие уже сегодня выбрали в качестве стиля жизни и основного средства дохода.

Решили погрузиться в виртуальный мир еще глубже — именно с позиции разработчика. Для этого посетили студию NMAS, которая занимается созданием тематического медицинского контента. Пообщались с ее сооснователем и арт-директором Юрием Свидиненко и выделили вместе с ним несколько дельных советов для начинающих VR-разработчиков.

В гостях у Nanobotmodels Medical Animation (NMAS) — здесь живут клетки

Студию медицинской анимации NMAS в 2007 основали несколько энтузиастов, которые хотели внести личный вклад в медицинскую визуализацию и анимацию. За годы работы они получили бесценные знания и опыт, которые позволили сильно продвинуться в неординарной активно развивающейся отрасли — в том числе и в направлении виртуальной реальности, в чем не последнюю роль сыграл этот обучающий курс.

Среди клиентов Nanobotmodels Medical Animation — крупнейшие анимационные студии, институты, медицинские научно-исследовательские организации, региональные представительства крупнейших фармацевтических компаний в США, Австралии, Великобритании, России, Украине, Белоруссии, Казахстане и не только.

Во время создания очередного видео-ролика или интерактивного медицинского приложения Юрий видит что-то непонятное даже IT-журналисту:

Если перенести это на устройство виртуальной реальности, получится нечто подобное:

А примерно так эта демонстрация выглядела для меня в VR-шлеме:

С помощью трехмерной анимации от NMAS я совершил путешествие по простым герпесвирусам внутри нервной клетки в теле человека, увидел работу синапсов головного мозга и формирование иммунного ответа — красиво, интересно и, как я понял, научно достоверно. Думаю, к каждому совету создателя чего-то подобного нужно прислушаться.

1. Расскажите интересную историю — не надо никаких американских горок

Опыт работы в направлении виртуальной реальности не имеет первостепенного значения. Сегодня на рынке различного VR-контента предостаточно, но действительно интересных проектов очень немного. Поэтому в первую очередь определитесь с идеей — она должна быть максимально увлекательной и необычной.

Каких-то безумных американских горок в VR сегодня хватает — ими уже никого не удивишь. А вот захватывающих логических головоломок, если мы говорим об играх, практически нет — по крайней мере, ничего действительно стоящего в данном направлении пока не сделали.

Перед началом творческого процесса лучше ознакомьтесь с основами работы с виртуальной реальностью, которые отлично изложены в данном видео:

2. Выберите правильную платформу — начните с мобильной

Принципы создания контента для виртуальной реальности сегодня практически не отличаются от платформы к платформе. Более того, созданный для одного из доступных сегодня устройств материал можно без больших проблем портировать на другое — главное, чтобы у него производительности хватило.

Новичкам Юрий рекомендует начать с мобильной виртуальной реальности, для работы с которой будет достаточно мало-мальски производительного компьютера, современного смартфона, а также простого недорого VR-кейса — подойдут Gear VR, Mattel View-Master или самый обычный Cardboard от Google.

В этом видео отлично раскрыт вопрос различных устройств для входа в виртуальную реальность — тут же показывают, как сложить свой первый Cardboard из картона:

3. Изучите движок и заинтересуйте — не переставайте удивлять

В студии NMAS уверены, что у разработчика есть не более 15 минут, чтобы заинтересовать пользователя трехмерной видеозаписью или интерактивным приложением в виртуальной реальности. Больше времени даже самый пытливый просто не вытерпит, поэтому нужно начать удивлять уже с самого начала.

Более того, в виртуальном мире должны быть четко выделены маркеры внимания, чтобы пользователь не пропустил самое интересное, соблюдена непрерывность повествования и определены точки входа-выхода в каждое из показываемых ему пространств.

Чтобы данный вопрос стал более прозрачным, рекомендуем ознакомиться с записью, в которой как нельзя лучше раскрыты основные вопросы работы с самым популярным VR-движком — Unity:

4. Сконцентрируйтесь на качестве — пользователей не должно укачать

Юрий советует сконцентрироваться не на количественных показателях, а на качественных. Чем лучше продуманным и детальней прорисованным окажется окружающий пользователя виртуальный мир, тем больше времени он в нем с удовольствием проведет.

Тем не менее, в данном случае нужно учитывать ограничение производительности разных платформ. Ее сегодня крайне недостаточно, поэтому чем-то в любом случае придется жертвовать — качеством текстур, размером локаций и так далее. Главное, во время изучения виртуального мира не должно быть лагов или глюков — это сразу вызовет тошноту и головокружение у пользователя.

Быть может, ключевой фишкой вашего первого проекта, которая заставит закрыть глаза на качество реализации, окажется смешанная реальность — информация о ней лучше всего подана в этом видео:

5. Наберитесь терпения и не упустите момент — начните прямо сейчас

Лучшее время для любого начинания — сегодня. Чем раньше к изучению виртуальной реальности в принципе и разработки контента для нее в частности вы приступите, тем лучше. В NMAS уверены, что за VR и AR будущее, поэтому студия для своей медицинской специфики давно сконцентрировалась на создании именно таких материалов.

Более того, Юрий просит всех нас как можно скорее вылезти из информационного вакуума и начать общаться друг с другом. Именно таким образом он регулярно заводит новые полезные знакомства и получает огромное количество необходимой для работы информации.

А в перерывах между друзьями и коллегами лучше всего продолжить изучение VR-разработки с помощью продвинутых C++ и DirectX:

NMAS! Спасибо за экскурсию в странный виртуальный мир!

Думаю, в конце концов нужно посоветовать каждому получать неподдельное удовольствие от любого дела. Пусть сегодня это будет создание контента для виртуальной реальности, а завтра должность главного дизайнера в Tesla — это не имеет никакого значения.

Чтобы в конце концов понять, стоит ли планировать серьезную работу с виртуальной реальностью, лучше начать с данного бесплатного обучающего онлайн-курса. А дальше уже видно будет.

(5.00 из 5, оценили: 1)

Виртуальная реальность

Что вы думаете о том, когда слышите слова «виртуальная реальность» (Virtual Reality, VR)? Вы представляете себе кого-то носящего неуклюжий шлем, подключенный к компьютеру толстым кабелем? Вы думаете Нео и Морфеус тащатся от Матрицы? Или вы вздрагиваете только лишь от одного термина?

Если последнее относится к вам, то вы, вероятно, учёный-компьютерщик или инженер, многие из которых в настоящее время попросту избегают слов «виртуальная реальность», даже когда они работают над технологиями, которые напрямую связаны с этим. Сегодня вы, скорее всего, чаще слышите термин «виртуальная среда» (Virtual Environment, VE), который люди используют для обозначения того, что общественность знает как виртуальная реальность. В сегодняшней свежей статье я буду использовать взаимозаменяемые термины.

Виртуальная реальность. Что это такое

Именование технологии расходится в разные стороны, но концепция остаётся той же — используя компьютерные технологии, создаётся имитация трёхмерного мира, которым пользователь может управлять и исследовать, чувствуя себя как в настоящей реальности. Учёные, теоретики и инженеры разработали десятки устройств и приложений для достижения этой цели. Существуют различные мнения о том, что именно представляет собой истинный экспириенс виртуальной реальности (VR), но в целом она должна включать в себя следующее:

  • Трёхмерные изображения, которые кажутся в натуральную величину с точки зрения пользователя
  • Возможность отслеживать движения пользователя, в частности голову и движения глаз, и, соответственно, корректировка изображения на дисплее пользователя, чтобы отразить изменение в перспективе

В этой статье мы рассмотрим определяющие характеристики виртуальной реальности, некоторые технологии, использующиеся в системах виртуальной реальности, несколько приложений, а также некоторые опасения по поводу виртуальной реальности и краткую историю дисциплины. В следующем разделе я расскажу вам, как специалисты определяют действительные виртуальные среды, и начнём мы с погружения.

Виртуальная реальность. Погружение

В окружающей среде виртуальной реальности пользователь испытывает так называемое погружение или чувство того, что он находится внутри чего-то и являются частью того мира. Также человек, находящийся в виртуальной реальности, способен взаимодействовать со своим окружением в значимых отношениях. Сочетание чувства погружения и интерактивности называется телеприсутствием. Компьютерный учёный Джонатан Стиор определил его, как «степень, в которой чувствуешь присутствие в опосредованной среде, а не в непосредственной физической среде». Другими словами, эффективный опыт VR заставляет вас становиться не сознающими свою реальную среду и сосредоточить внимание на существовании внутри виртуальной среды.

Программист предложил два основных компонента погружения: глубина информации и широта информации. Глубина информации относится к количеству и качеству данных в сигналах, которые пользователь получает, взаимодействуя в действительной виртуальной среде. Для пользователя это — разрешение картинки, сложность графики окружающей среды, изощрённость звукового выхода системы и так далее. Стиор определяет объём информации, как «количество одновременно представленных сенсорных измерений». Опыт виртуальной среды имеет широкий объём информации, если она стимулирует все чувства человека. Большинство действительных событий виртуальной среды располагает по приоритетам визуальные и аудио компоненты по другим сенсорно-стимулирующим факторам, но всё большее количество учёных и инженеров изучают способы интеграции осязания пользователя. Системы, которые предоставляют пользователям обратную связь и взаимодействия с сенсорным экраном называют тактильной системой.

Для эффективного погружения необходимо, чтобы пользователь мог изучить то, что оказывается в натуральную величину в виртуальной среде и быть в состоянии изменить перспективы органично. Если виртуальная среда состоит из одной подставки в центре комнаты, у пользователя должна быть возможность просмотреть это место из любого угла и точка зрения должна смещаться в зависимости от того, куда смотрит пользователь. Доктор Фредерик Брукс, пионер в технологии и теории VR, говорит, что дисплеи должны проецировать изображения с частотой кадров не менее 20-30 кадров в секунду, чтобы создать убедительный пользовательский опыт.

Виртуальную реальность называют многими другими названиями, кроме виртуальной среды. Другие термины для виртуальной реальности включают в себя киберпространство (слово придумано писателем-фантастом Уильямом Гибсоном), искусственную реальность, дополненную реальность и телеприсутствие.

Виртуальная реальность. Окружающая среда

Другие сенсорные выходные данные из системы виртуальной среды следует корректировать в режиме реального времени, в то время как пользователь исследует окружающую среду. Если окружающая среда включает в себя трёхмерный звук, пользователь должен быть убеждён, что ориентация звука изменяется естественным способом, поскольку он маневрирует через окружающую среду. Сенсорная стимуляция должна быть последовательной, если пользователь хочет чувствовать себя погруженным в виртуальную среду.

Время между тем, когда пользователь совершает какое-либо действие и когда виртуальная среда начинает отображение этого действия, называется задержкой. Задержка обычно подразумевает собой задержку между моментом, когда пользователь поворачивает голову или перемещает свой взгляд, изменяя тем самым точку зрения, хотя этот термин может быть использован для задержки в других сенсорных выходных данных. Исследования с авиационными тренажёрами показывают, что люди могут обнаружить задержку более чем за 50 миллисекунд. Когда пользователь обнаруживает задержку, она заставляет его осознать нахождение его в искусственной среде и разрушает тем самым чувство погружения.

Мастер Йода рекомендует:  Бесплатные игровые движки на HTML5 и JavaScript

Виртуальная реальность. Интерактивность

Погружение в виртуальную среду — это одно, но для пользователя, чтобы чувствовать себя по-настоящему частью этого несуществующего пространства, также должен присутствовать элемент взаимодействия. Приложения с использованием системы виртуальной среды, находящиеся на ранней стадии, на данный момент позволяют пользователю иметь относительно пассивный опыт.

Сегодня вы можете найти виртуальные американские горки, к примеру, которые используют тот же самый вид технологии. DisneyQuest в Орландо, штат Флорида, обладает своими кибепространственными горами, где люди могут разрабатывать собственные американские горки, а затем с помощью специального оборудования испытывать свои творения. Система на самом деле очень захватывающая, но кроме начальной стадии проектирования нет никакого взаимодействия, поэтому данный случай не является примером настоящей и полноценной виртуальной среды.

Интерактивность зависит от многих факторов. Стиор предполагает, что те самые три фактора — это скорость, дальность и картография. Учёный определяет скорость как уровень, включающий действия пользователя в компьютерную модель и отображающий виртуальный мир таким образом, которым может чувствовать сам человек. Диапазон всего этого относится к тому, сколько возможных исходов могло следовать из любого пользовательского действия. Картография — способность системы привести к естественным результатам в ответ на действия пользователя.

Навигация в виртуальной среде является одним из видов интерактивности. Если пользователь может направить своё движение в киберпространстве — это можно назвать интерактивным опытом. Большинство виртуальных сред включают в себя другие формы взаимодействия, так как пользователям может легко стать скучно после нескольких минут использования одной из этих форм. Учёный Мэри Уиттон указывает, что плохо разработанная форма взаимодействия может резко снизить чувство погружения, в то время как поиск путей возможного решения и налаживания данной проблемы могут увеличить его. Когда виртуальная среда по-настоящему интересна и привлекательна, пользователь в большей степени готов убрать своё недоверие на второй план и погрузиться в этот нереальный мир.

Истинная интерактивность также включает в себя возможность изменять окружающую среду виртуального мира. Хорошая виртуальная среда будет реагировать на действия пользователя таким образом, что имеет смысл, даже если это имеет смысл только в пределах действительной виртуальной среды. Если виртуальная среда изменяется диковинными и непредсказуемыми способами, она рискует разрушить чувство телеприсутствия пользователя.

В следующем разделе мы рассмотрим некоторые из аппаратных средств, используемых в системах виртуальных сред.

Погружение против взаимодействия
Разработчики обнаружили, что пользователи испытывают более сильное чувство телеприсутствия тогда, когда взаимодействие осуществляется легко и интересно, даже если виртуальная среда не фотореалистична, в то время как реалистичные киберпространства, которые не имеют возможности для взаимодействия с пользователем, вызывают совершенную потерю интереса относительно быстро.

Виртуальная реальность. Аппаратные системы

В настоящее время большинство систем VE рассчитаны на управление нормальными персональными компьютерами. Персональные компьютеры достаточно сложные, чтобы разработать и запустить программное обеспечение, необходимое для создания виртуальных сред. Графика, как правило, обрабатывается мощными видеокартами, изначально предназначенными для тяжёлых трёхмерных игр. Та же видеокарта, которая позволит игроку играть в World of Warcraft, вероятно, подойдёт и для продвинутого киберпространства.

Также системам виртуальной реальности необходимы способы отображения изображений для пользователя. Многие системы используют HMD (Head-Mounted Display или, говоря простым языком, «одеваемые на голову дисплеи», также известные ещё более сухим языком как шлемы виртуальной реальности). Обычно такие системы представляют из себя неуклюжие штуки, в которые встроены два дисплея (два дисплея для двух глаз, соответственно). Таким образом, создаётся полноценный стереоскопический эффект с иллюзией глубины. Старые модели шлемов виртуальной реальности использовали катодно-лучевые трубки (Cathode Ray Tube, CRT) — традиционный тип проекторов. Это дисплеи, которые по своим размерам были громоздкие, но выдавали хорошего качества и разрешения картинку. Помимо них использовались ещё жидкокристаллические дисплеи (Liquid Crystal Display, LCD). Последние были значительно дешевле, но были не в состоянии конкурировать с качеством LRT-дисплеев. Сегодня ЖК-дисплеи гораздо более продвинутые, с улучшенными разрешением и насыщенностью цветов, и стали более распространёнными, чем LRT-дисплеи.

Другие системы VE проецируют изображения на стенах, полу и потолке комнаты. Называются подобные системы аббревиатурой CAVE (Cave Automatic Virtual Environments, ПЕЩЕРА) — это иммерсивная виртуальная реальность, где прожекторы направлены на три, четыре, пять или шесть стен размером с комнату куба. Название является отсылкой на аллегорию пещеры в «Государстве» Платона, в котором философ созерцал восприятие, реальность и иллюзию.

Университет штата Иллинойс, Чикаго, разработал первый в мире дисплей CAVE, используя проекционную технику для перевода изображений на стену, пол и потолок маленькой комнаты. Пользователи могут перемещаться по «пещере», и при этом должны носить специальные очки, чтобы создать завершенную иллюзию перемещения через виртуальную реальность. Системы CAVE предоставили пользователям гораздо более широкое поле зрения, что помогает при погружении в киберпространство. Конечно, и без минусов не обошлось — «пещеры» очень дорогие и требуют существенно больше места, чем другие системы.

Тесно связанными с технологией отображения являются системы слежения. Системы слежения анализируют ориентацию точки зрения пользователя так, что компьютерная система посылает правильные изображения визуального отображения. Большинство подобных систем требует от пользователя привязки в буквальном смысле к кабелям с блоком обработки, ограничивая таким образом диапазон движения, доступных ему. Разработки технологий слежения имеют тенденцию отставать от других технологий VR, потому что рынок таких технологий, главным образом, сосредоточен на VR. Поэтому нет такого же интереса к развитию подобных технологий и вообще новых способов отслеживания данных.

Устройства ввода также важны в системах виртуальной реальности. В настоящее время устройства ввода варьируются от контроллеров с двумя или тремя кнопками для электронных печаток до программного обеспечения для распознавания голоса. Не существует стандартной системы контроля по дисциплине. Учёные и инженеры, посвятившие свою жизнь виртуальной реальности, постоянно изучают способы сделать внедрение человека в виртуальную реальность как можно более естественной, чтобы увеличить чувство телеприсутствия. Некоторые из наиболее распространённых форм устройства ввода:

  • Джойстики
  • Трекболы
  • Палочки-контроллеры
  • Электронные перчатки
  • Распознавание голоса
  • Трекеры движения
  • Беговые дорожки

Виртуальная реальность. Игры

Учёные также изучают возможность разработки биосенсоров для использования VR. Биосенсоры можно обнаружить и интерпретировать нервы и мышечную активность. При правильной калибровке биосенсора, компьютер может интерпретировать как пользователь движется в физическом пространстве и перевести соответствующие движения в виртуальную реальность. Биосенсоры могут быть присоединены непосредственно к коже человека, или могут быть интегрированы в перчатки или трико. Одним из ограничений для биосенсора являются костюмы — они должны создаваться на заказ для каждого человека или датчики попросту не будут выстраиваться на теле пользователя правильно.

Мэри Уиттон из UNC-Chapel Hill считает, что индустрия развлечений будет стимулировать большинство технологий VR идти вперёд. Индустрия видеоигр в частности способствовала достижению графических и звуковых возможностей, что инженеры могут использовать в конструкции систем виртуальной реальности. Единственное, что является интересным по мнению Уиттона — палочка-контроллер в игровой консоли Nintendo Wii. Контроллер находится в свободной продаже, обладает некоторым набором функций слежения и привлекает к себе людей, которые обычно не играют в видеоигры. С отслеживающим устройством ввода, которые традиционно отстают от других технологий виртуальной реальности, этот контроллер может быть первым из новой волны технологических достижений, полезных для систем виртуальной реальности.

Некоторые программисты фантазируют на данную тему, представляя развитие Интернета в трёхмерном виртуальном пространстве, где необходимо переходить виртуальные ландшафты для доступа к информации и развлечениям. Веб-сайты могут принимать трёхмерные формы, что позволяет исследовать интересности пользователям гораздо более буквальным образом, чем раньше. Кроме того, программисты разработали несколько различных языков программирования и веб-браузеров для достижения этого необычного видения. Некоторые их них включают:

  • Язык моделирования виртуальной реальности (Virtual Reality Modeling Language, VRML) — самый первый трёхмерный язык моделирования для всемирной паутины.
  • 3DML — трёхмерный язык моделирования, где пользователь может посетить место (или веб-сайт) через большинство интернет-браузеров после установки плагина.
  • X3D — язык, который заменил собой VRML в качестве стандарта для создания виртуальных сред в Интернете.
  • Совместная проектная деятельность (Callaborative Design Activity, COLLADA) — формат, используемый для превращения файлов в трёхмерные программы.

Конечно, эксперты по VE утверждают, что без систем HMD (шлемов виртуальной реальности), системы на основе Интернета не являются настоящими виртуальными средами. Им не хватает важных элементов погружения, особенно отслеживания и отображения изображений в натуральную величину.

Виртуальная реальность. Сферы применения

В начале 1990-х годов экспозиция общественности относительно виртуальной реальности редко выходила за пределы относительно притивной демонстрации нескольких угловатых цифер, гонящихся вокруг шахматной доски — всё это было ещё совсем сыро. В то время как индустрия развлечений по-прежнему заинтересована в приложениях виртуальной реальности, играх и театральных впечатлениях, по-настоящему интересные варианты использования систем VR можно обнаружить в других областях.

Некоторые архитекторы создавали и создают по сей день виртуальные модели своих строительных планов, чтобы люди могли, хоть и виртуально, ощутить структуру до её основания. Клиенты могут передвигаться через экстерьеры и интерьеры, задавать интересующие вопросы или даже предложить какие-либо изменения в дизайне. Виртуальные модели могут дать вам гораздо более точное представление о том, как здание или комната будет выглядеть в конечном варианте.

Автомобильные компании используют технологию VR для построения виртуальных прототипов новых моделей автомобилей, тщательно проверяя их, прежде чем производить физическую модель. Дизайнеры могут вносить изменения, не имея кучу металлолома вокруг. Процесс разработки становится более эффективным и менее дорогим в качестве результата.

Виртуальные среды используются и в учебных программах для военных, космических программах и даже для студентов-медиков. Военные уже давно стали сторонниками технологии VR и её развития. Учебные программы могут включать в себя всё: начиная от моделирования транспортных средств и заканчивая боевым оружием. В целом, системы виртуальной реальности существенно безопаснее и, в конечном счёте, дешевле, чем альтернативные методы обучения. Солдаты, которые прошли через интенсивную подготовку VR, оказались столь эффективны, как те, кто обучается в традиционных условиях.

В медицине сотрудники могут использовать виртуальные среды для обучения всего: от хирургических процедур до диагностирования пациента. Хирурги используют технологию виртуальной реальности не только чтобы обучать и воспитывать, но и выполнять различные операции удалённо с помощью автоматизированных роботов. Первый робот-хирург был выпущен в 1998 году в больнице в Париже. Самой большой проблемой при использовании технологии VR в данном случае является задержка передачи изображения, а это не положительно может сказаться вообще на процессе операции и, соответственно, её итоге. Таким системам необходимо предоставлять тонко настроенную сенсорную обратную связь к хирургу.

В следующем разделе мы рассмотрим некоторые аспекты и трудности с технологией виртуальной реальности.

Виртуальная реальность. Аспекты и трудности

Проблем в области виртуальной реальности много, и они очень серьёзные — это и системы слежения, и поиск более естественных способов предоставления пользователям взаимодействия с виртуальной средой, и сокращение времени построения виртуальных пространств, и многое другое. Есть несколько компаний, специализирующихся на трекинговых системах, которые занимались развитием технологии виртуальной реальности с первых дней её существования. Большинство из них — это небольшие фирмы и продержались они на плаву недолго. Вообще создание виртуального пространства очень сложный процесс, поэтому нередко для очередного творения необходима команда программистов, и времени это может занять более чем год, чтобы дублировать реальные объекты в точности в виртуальную реальность.

Ещё одной проблемой для разработчиков систем виртуальной реальности является создание системы, которая была бы лишена плохой эргономики. Многие системы опираются на специальное оборудование, различную технику, тем самым обременяя пользователя или ограничивая свои возможности с помощью физических тросов. Без тщательно продуманных аппаратных средств пользователь может иметь проблемы с равновесием, инерцией, потерять чувство телеприсутствия или даже испытывать киберсикнесс — эдакая киберболезнь, симптомы которой могут включать в себя полную дезориентацию и тошноту. Не все пользователи могут заболеть киберсикнессом — некоторые люди способны исследовать виртуальные миры часами без каких-либо последствий, в то время как другие могут чувствовать тошноту после того, как побывали в киберпространстве всего несколько минут.

Некоторые психологи озабочены тем, что погружение в виртуальную среду может психологически повлиять на человека. Они предполагают, что системы виртуальной реальности могут ставить пользователя в ситуации с применением насилия, а также могут привести человека к бесчувственности. По сути, психологи говорят очевидное — развлекательные, на первый взгляд, системы виртуальной реальности могут породить поколение психопатов. Кроме того, психологи утверждают, что некоторым людям не стоит беспокоится о десенсибилизации, но предупреждают, что настоящий, истинный экспириенс VE может привести к своего рода кибернаркомании.

Другая проблема — уголовные деяния. В виртуальном мире определяющие действия, такие как убийства или сексуальные преступления, проблематичны. Получается, если у человека не выходит сделать желаемое в киберпространстве, он постарается сделать это в настоящем мире — разве такое не может произойти? Исследования показывают, что люди могут иметь реальные физические и эмоциональные реакции на раздражители в виртуальной среде, и поэтому вполне возможно, что сделав виртуальное нападение человек может получить по-настоящему эмоциональную травму. Следующий раздел расскажет вам историю технологии виртуальной реальности. Что ж, погрузимся же в историю столь удивительного творения человеческого разума.

Виртуальная реальность. История

Концепция виртуальной реальности возникала в течение десятилетий. Обществу стало известно об удивительной технологии в начале 1990-х годов. В середине 1950-х годов кинематографист по имени Мортон Хейлиг предположил театральный опыт, который будет стимулировать чувства всех зрителей. Он создал единственную консоль в 1960 году и назвал её Sensorama — она включала в себя стереоскопический дисплей, вентиляторы, эмитенты ароматов, стереоспикеры и движущиеся стулья. Он также изобрёл свой эдакий шлем виртуальной реальности, только человек не полностью погружался в киберпространство, а мог просто смотреть телевизор в формате 3D.

Инженеры Philco Corporation разработали первый в мире шлем виртуальной реальности («одеваемый на голову дисплей», Head-Mounted Display, HMD). Продукт получил название «Headsight». Шлем состоял из экрана и системы слежения, которая была связана с закрытой системой камер инженеров. Они предназначены в HMD для использования в опасных ситуациях — пользователь может наблюдать реальную среду дистанционно, регулируя угол камеры просто поворачивая голову. Лаборатория Bell Laboratories использовала подобную систему HMD для пилотов вертолётов. Работа шлемов была интегрирована с инфракрасными камерами, прикреплёнными к нижней части вертолётов, что позволяло пилотам иметь чёткое поле зрения по время полёта в темноте.

В 1965 году учёный по имени Иван Сазерленд изобрёл то, что он назвал «Ultimate Display». С помощью этого дисплея человек мог заглянуть в виртуальный мир, который выглядел как реальный, физический мир. Это видение исходило из практически всех разработок в области виртуальной реальности. Концепция Сазерленда состоит из:

  • Виртуальный мир, который кажется реальным, трёхмерная звуковая система и тактильные раздражители
  • Компьютер, который поддерживает модель мира в реальном времени (только представьте себе мощность этого компьютера в те годы)
  • Манипулирование виртуальными объектами в реальном мире — интуитивно понятный способ

В следующем 1966 году Сазерленд создал шлем виртуальной реальности, который был привязан к компьютерной системе. Компьютер предоставлял все графики для дисплея (до этого момента работа шлемов VR могла быть интегрирована только с камерами). Он использовал специальную систему подвеса и провёл её к HMD, так как сама конструкция слишком тяжела для комфортного пользования человеком. HMD мог отображать изображения с эффектом стерео, создавая иллюзию глубины, и также отслеживались движения головы пользователя, поэтому поле зрения менялось соответствующим образом.

Заключительный раздел коснётся тематики развития технологии и её будущего.

Виртуальная реальность. Развитие и будущее технологии

Национальное управление по воздухоплаванию и исследованию космического пространства (НАСА), Министерство обороны и Национальный научный фонд финансируют большую часть исследований и разработок для проектов виртуальной реальности. Также Центральное разведывательное управление (ЦРУ) выделило 80000 исследовательских долларов для проектов и разработок Ивана Сазерленда.

В течение многих лет технология VR оставалась вне поле зрения общества. Почти все развитие сосредоточено на транспортном моделировании до 1980-х годов. Тогда, в 1984 году, учёный по имени Майкл Макгриви начал экспериментировать с технологией VR в качестве способа интеграции человека в компьютерный интерфейс (Человеко-компьютерное взаимодействие, Human-Computer Interaction, HCI). Человеко-компьютерное взаимодействие по-прежнему играет большую роль в исследовании VR.

Джарон Ланье ввёл термин «Virtual Reality» в 1987 году. В 1990-х годах средства массовой информации прицепились к концепции виртуальной реальности и побежали за ней. В результате шумиха дала людям нереальные ожидания о том, на что способны технологии виртуальной реальности. Как общественность поняла, что виртуальная реальность ещё не была так сложна, интерес со временем ослаб. Термин «виртуальная реальность» начал исчезать с ожиданиями публики. Сегодня разработчики VE стараются не преувеличивать возможности или применения систем виртуальной реальности, и тенденция избегать термина «виртуальная реальность», как вы уже могли догадаться, старым порядком никуда не делась.

Основы создания виртуальной реальности

В школьные годы я ездил на экскурсию в Лондон, и там впервые познакомился с виртуальной реальностью (VR) в игре Zone Hunter. Технология моментально меня зацепила, и я понял – в будущем хочу работать в этой сфере! Теперь, вот уже более 12 лет, я занимаюсь виртуальными промышленными тренажёрами и написанием ПО для VR-систем.

Я основатель и президент компании с названием «i’m in VR». Мы предлагаем средства для создания VR-приложений, такие, как MiddleVR – связующее ПО, позволяющее 3D-приложениям (например, основанным на Unity) запускаться в любой VR-системе (комнаты виртуальной реальности, шлемы и другое). У меня есть блог про виртуальную реальность, который я начал вести задолго до того, как она стала популярной, и вы можете найти меня в твиттере.

Сегодня вы можете подумать, что создавать VR-приложения проще некуда – нужно просто согласовать движение камеры с отслеживателем Oculus Rift и готово. Иногда этого действительно хватает, но для подавляющего большинства случаев такой подход не сработает.

Главное в виртуальной реальности – эффект присутствия. Если человек не может погрузиться в игру, значит, вы что-то сделали неправильно. Можно обмануть разум, заставляя его воспринимать происходящее, как иной мир, но это не так просто, как кажется. Эффект присутствия – очень зыбкое чувство.

Тексты на тему VR зачастую слишком углубляются в технические аспекты. Я думаю, что в первую очередь здесь главное то, что происходит с разумом пользователя. В этой статье я хочу осветить некоторые базовые моменты погружения в виртуальный мир и высказаться о важности разработки приложений с прицелом на эту технологию.

Виртуальная реальность в 2013-м

Виртуальная реальность погружает человека в трёхмерное окружение с помощью специальных шлемов, очков или других систем погружения. Поэтому мы часто используем термин iVR (immersive VR – виртуальная реальность с погружением), чтобы обособиться от виртуальных миров вроде Second Life или World of Warcraft. В начале 90-х эти технологии приковали к себе всеобщее внимание, но не смогли предоставить ожидаемых ощущений.

Однако, они продолжили своё развитие на фронте серьёзных игр, и сегодня превратились в полезные средства, применяющиеся в нескольких областях:

  • Обучение в виртуальных симуляторах на порядок эффективнее реальной практики: можно с высокой точностью управлять имитируемой средой, просматривать повторы и безбоязненно отрабатывать реальные манипуляции во множестве потенциально опасных ситуаций. На таких тренажёрах обучают хирургов, военных, полицейских, пожарных, стоматологов и даже рабочих по наружной отделке зданий! Это позволяет предприятиям экономить на дорогостоящих материалах и избегать различных рисков, давая более прозрачное представление о способностях практикантов.
  • У всех ведущих автопроизводителей есть VR-системы для тестирования дизайна и эргономики продуктов, которые ещё не увидели свет, позволяющие быстрее перебирать разные вариации по сравнению с реальными макетами. Это применяется и в производстве катеров, самолётов, тракторов, производственных линий, фабрик и даже кухонь! Взгляните на VR-приложения и системы от Peugeot или Ford!
  • Цифровые модели выглядят очень правдоподобно: вы можете со всех сторон рассмотреть свой будущий дом или оценить городскую планировку задолго до начала строительства. Для примера посмотрите демонстрационное видео от Enodo.
  • VR – полезное средство для исследования рынка в области розничной торговли: вы можете вживую взглянуть на внешний вид своего магазина до его постройки или переноса, проследить за движением посетителей и за направлением их взгляда. Это полезно при оценке расстановки фурнитуры и позволяет убедиться, что ваш дизайн выделяется среди прочих.
  • Виртуальная реальность – хороший способ лечения фобий: при боязни высоты можно перенестись на смоделированный утёс и прочувствовать свой страх. В этом случае помощь терапевта будет более эффективной, чем в реальных условиях на настоящей скале. То же самое относится и к боязни перелётов, пауков, собак и выступлений на публике. Таким, к примеру, занимается Стефан Бушар (Stéphane Bouchard) в Лаборатории киберпсихологии Университета Квебека в Оттаве.

И конечно же, виртуальную реальность можно использовать в играх! Но с середины 90-х таких игр было очень мало и создавались они, как правило, либо в исследовательских лабораториях, либо энтузиастами. Для сборки VR-системы и программирования самой игры требуются соответствующие навыки и оборудование. Насколько мне известно, за последние 10 лет не вышло ни одной коммерческой VR-игры.

Вот скромный пополняющийся список известных VR-игр. Но так было до появления Oculus Rift, теперь же праздник на нашей улице будет каждый день! И мы уже становимся свидетелями новых виртуальных забав (гильотина, например).

Когда (не) стоит добавлять VR в игры

В первую очередь, нужно ответить на вопрос, действительно ли вашей игре нужна виртуальная реальность. Это как с 3D. Не каждое занятие автоматически становится интереснее в трёхмерном представлении, и что-то неподходящее будет ещё хуже выглядеть в VR.

В таком случае, где VR будет уместной идеей?

Задача виртуальной реальности – заставить вас почувствовать себя в другом мире, будь он реалистичным или не очень. Вообще, для меня эффект присутствия – это определение VR. Нет чувства присутствия – нет VR!

Очевидно, среди жанров, отлично подходящих для VR, будут игры с видом от первого лица. Вообразите Mirror’s Edge или Call of Duty в VR! В некоторые играх (Assassin’s Creed, Splinter Cell, или Gears of War) вид из-за спины потенциально можно переделать в вид из глаз, чтобы мы могли почувствовать себя в теле героя. Полагаю, мы увидим возрождение квестов и бродилок. Вероятно, виртуальная реальность появится и в совершенно других играх. Симуляторы Бога? Guitar Hero?

Но я считаю, что больше всех от VR выиграют игры, давящие на эмоции.

Хорроры могут быть очень впечатляющими. Ещё можно вспомнить про Heavy Rain. Отличная игра, я по-настоящему погружался в неё и сильно переживал. Однако, временами всё портилось неестественным взаимодействием, к тому же, там нет элемента физического присутствия. И вот тут может помочь виртуальная реальность!

VR как новый формат медиа

Тут я сразу должен предупредить: добавлять виртуальную реальность в игры может быть непростым делом, если её поддержка не задумывалась изначально. VR – это как радио или ТВ на раннем этапе развития: сначала по радио передавали только оперы, а по телевизору показывали одни спектакли. Понемногу люди стали создавать наполнение специально для этих новых форматов. Так операторская работа и монтаж стали базовыми понятиями для киносъёмки.

С виртуальной реальностью будет точно так же! Сначала пойдут адаптации уже существующих игр, не использующие эффект присутствия на полную. Пользы для новой области от них будет немного: даже, если дисплей позволяет добиться новой степени погружения, неудобное управление и неподходящий геймплей могут привести к адаптации, проигрывающей оригиналу.

Мне приятно видеть, что многие инди-разработчики изначально планируют VR в своих играх, то есть, делают всё, как положено. А почему бы и нет? VR– это запредельные впечатления! Если кто-то из читателей работает в этом направлении, не стесняйтесь писать мне, мы будем рады поделиться мнением о вашей игре.

Эффект присутствия

Как я и говорил, для меня определение VR – эффект присутствия. Без чувства, что вы оказались в каком-то другом месте игра останется обычной интерактивной трёхмерной средой, а не настоящей VR-средой – даже, если в неё вложены миллионы долларов. Уж поверьте, я опробовал несколько таких, и это просто беда.

При наличии эффекта присутствия игрок будет демонстрировать естественные реакции и эмоции. На высоком обрыве вы испытаете страх высоты (гарантированно). Если вам бросят виртуальный мяч, вы попытаетесь поймать его. Если нарисованный человек спасёт вас от неминуемой смерти, вы ему улыбнётесь. Я серьёзно!

Эффект присутствия – это сложная и деликатная тема. На данный момент самые интересные его исследования проводит Мэл Слэйтер (Mel Slater). В довольно известной статье он разделят ощущение присутствия на два типа: когнитивное (разум) и персептивное (чувства).

Люди нередко говорят, что чувство присутствия у них вызывают игры, фильмы, книги и даже просто кем-то рассказанная история (как глубоки корни VR!). Это когнитивное присутствие – в иные миры вас переносит воображение.

Персептивное присутствие

Вышеперечисленные способы погружения не подразумевают персептивного присутствия, которое в самом деле реалистично обманывает ваши чувства. Зрение, слух, осязание, обоняние, проприоцепция ( от лат. proprius — «собственный, особенный» и receptor — «принимающий»; от лат. capio, cepi — «принимать, воспринимать»), глубокая чувствительность — ощущение положения частей собственного тела относительно друг друга, далее гугли википедию)… Не забывайте, что человеческое восприятие не идеально: человеческий мозг многое упрощает. Знание этих ограничений – являющееся основой теории VR – позволяет вам создавать персептивные иллюзии, вроде ходьбы в неправильном направлении или пространств с невозможной геометрией.

Как же этого добиться?

Я считаю, самый простой способ добиться эффекта персептивного присутствия – отслеживать движения головы. Поворот головы и поворот камеры в трёхмерном мире – основа для цикла «действие – восприятие».

Значит, вам нужна возможность совершать движения, и эти движения должны отражаться в виртуальном мире. Ваше тело вовлекается в процесс. Как сказал Антонио Дамасио: «Разум заключён в теле, а не в одном лишь мозге».

Прерывание эффекта присутствия

В свою очередь, это означает, что если действие не приводит к ожидаемому результату, разум чувствует неладное. Это называется прерыванием присутствия.

Если вы задаётесь хотя бы одной целью, создавая VR, этой целью должно быть поддержание эффекта присутствия. Чувствовать себя по среди пустой комнаты – это VR. Не чувствовать себя посреди Gears of War– это не VR.

Минимальная VR-система

Я бы рекомендовал отслеживание движений головы (повороты и смещения), хотя бы одной руки (повороты и смещение) и джойстик с парой кнопок. По личному опыту могу сказать, что такой минимум позволяет переступить определённый порог и мозг принимает другую реальность гораздо проще.

Для меня это значит, что сам по себе OculusRift– это (пока) не минимальная VR-платформа. Ему не хватает полноценного отслеживания головы, а отслеживания рук нет вообще. Я знаю, что всё это можно исправить своими силами, с помощью таких устройств, как Razer Hydra. Но пока у нас нет всеобъемлющей VR-платформы, производители не смогут спокойно полагаться на единый стандарт оборудования.

Задержки

Для виртуальной реальности враг номер один – это задержки и лаги. Если после поворота головы изображение меняется через целую секунду, мозг не воспримет это как реальность. Более того, у вас может начаться тошнота.

Джон Кармак (John Carmack) говорит, что «при задержках менее 20 миллисекунд начинается настоящая магия – трёхмерный мир кажется незыблемым!»

Некоторые исследователи и вовсе советуют добиваться задержки менее 4 мс от момента начала движения до вывода необходимого изображения на экран. Для наглядного представления скажу, что при игре с фреймрейтом 60 fps между кадрами проходит 16 мс. Добавьте к этому задержку устройства ввода, которая может варьироваться от нескольких миллисекунд до более 100 мс в случае с Kinect, и задержку дисплея, которая тоже может быть как невысокой, так и более 50 мс у потребительских моделей VR-гарнитур.

В случае со стереоизображением нужно учитывать, что игра потребует обработки двух картинок одновременно. Будучи разработчиком, вы не можете ничего поделать с задержками ввода и дисплея, но вы должны обеспечить высокую производительность игры!

Последовательный мир не обязательно должен быть реалистичным

Мы разобрались, что персептивное присутствие – это реалистичный обман органов чувств. Когнитивное – обман разума, но не чувств – истекает из ощущения, что вы можете влиять на виртуальный мир и что события в нём происходят на самом деле. Это означает, что вы должны поверить в «правила» симуляции. Для этого нужно убедиться, что ваш мир будет не столько реалистичным, сколько связным и последовательным. К примеру, непоследовательность может проявляться в том, что игрок может взять со стола один стакан, но не может взять другой. Прерванный эффект когнитивного присутствия восстановить очень сложно. Игрок постоянно вспоминает, что вокруг не настоящий мир, и чтобы он снова показался реальным, потребуется время.

Если вы надумали создать визуально правдоподобное окружение, вероятность прерывания присутствия будет очень высока. Это из-за того, что мозг будет требовать от виртуальной реальности того, чего мы пока не можем достичь технически: реалистичную физику, обратную связь – чтобы рука не проходила сквозь предметы, разрушаемость объектов, запахи и прочее. В мире, не претендующем на реалистичность, ожидания будут занижены изначально, так что эффект присутствия будет более стойким.

Если вы смогли добиться когнитивного присутствия и разум игрока уже обманут, события симуляции начнут обманывать его чувства. Если привлекательный персонаж взглянет в глаза стеснительному игроку, его пульс повысится, он покраснеет и так далее. Люди с боязнью публичных выступлений будут говорить перед виртуальной аудиторией с тревогой в голосе.

Вот почему я считаю, что наиболее сильное погружение из всех увиденных мной приложений достигнуто в Verdun 1916-Time Machine. Оно обманывает множество чувств за раз: зрение, обоняние, осязание… Но что самое интересное: для наилучших впечатлений там специально ограничили взаимодействие с миром. Вы можете только крутить головой, поскольку вы – раненый солдат.

Учитывая это жёсткое ограничение, будет очень просто удержать игрока от прерывания присутствия. Вы не можете шевелить руками, так что и сквозь объекты они не провалятся; вас не заставляют двигаться с помощью неестественных нажатий на кнопки. Было не раз замечено, что люди улыбались, когда видели подбегающего на помощь виртуального товарища!

Измерение присутствия

Проблема в том, что очень сложно вычислить степень погружения игрока в виртуальный мир. Сейчас нет никаких абсолютных показателей, выявляющих это. Можно следить за пульсом или уровнем проводимости кожи для отслеживания тревоги. Но это работает только со стрессовыми ситуациями.

Впрочем, вы можете попробовать оценить, насколько естественны реакции игрока. Мы уже упоминали о некоторых из них – попытка поймать мяч, страх высоты, страх за своё здоровье при угрозе нападения, попытка избежать столкновения…

Советы по VR-играм

На этом закончим с философскими размышлениями и перейдём к практическим советам:

Масштабируйте 1 к 1

Масштаб игрового мира должен быть реальным. Камера должна располагаться на высоте, соответствующей нормальному человеческому росту (если, конечно, вы не хотите играть ребёнком, как в Among the Sleep). Движения головы не должны усиливаться (если вы не используете техники перенаправления).

Самый простой способ добиться реального масштаба: единица длины в виртуальном мире должна соответствовать реальной — 1 виртуальный метр равен 1 метру реальному. Поле зрения должно идеально совпадать с углами обзора вашего дисплея. В идеальном виртуальном мире (или большом промышленном VR-тренажёре) расстояние между глазами должно быть подсчитано с высокой точностью. Мозг будет обрабатывать все эти сигналы; вы можете не добиться эффекта присутствия или он будет нестабильным – к тому же пользователи могут почувствовать тошноту – если строго не следовать этому правилу.

Ознакомьтесь с аппаратным обеспечением

Ознакомьтесь с возможностями отслеживания: позволяет ли устройство отслеживать смещения или только повороты? Способен ли датчик сообщать данные позиционирования и в каких пределах? Какова его точность? Когда данные отслеживания перестают быть полезными? Ознакомьтесь с полем зрения: следуя совету о масштабе, вы не должны искажать виртуальное поле зрения. При узком поле зрения пользователь будет вынужден чаще мотать головой и рискнёт пропустить важные события на периферии. Ознакомьтесь с разрешением: если пользователь должен прочитать текст, придётся размещать его ближе перед глазами. Как и с разработкой под Android, ваша игра в итоге будет запускаться на большом количестве разных устройств. Вскоре нас может ожидать война множества платформ с разными характеристиками. Такие инструменты, как MiddleVR, помогут вам работать с разными VR-системами.

Не меняйте точку обзора

Если делаете игру от первого лица, избегайте видеороликов и управления транспортом от третьего лица. Это прерывает погружение.

Боритесь с плохими привычками

У многих заядлых игроков есть плохие привычки: надев шлем, они будут сидеть ровно, будто перед телевизором. Те же, кто играет редко, сразу начнут оглядываться по сторонам. Игроков нужно отучать от сегодняшних игровых ограничений. В обучающих миссиях нужно мотивировать игрока оглядываться вокруг и двигать руками. Игра должна извлекать из этого пользу. Например, в одном моём недавнем прототипе враги появлялись справа, слева и сверху, и нельзя было двигаться/осматриваться кнопками или мышкой. Чтобы победить, пользователь вынужден поворачивать голову и целиться рукой. В другом моём недавнем прототипе единственным интерактивным объектом была свеча посреди очень тёмного окружения. Отличный способ заставить игрока исследовать местность: он берёт свечу и идёт в темноту, двигая и поджигая некоторые объекты при решении головоломок.

Мастер Йода рекомендует:  Властелин консоли познай тайны дебаггинга

Поддерживайте активность игроков

В том же Heavy Rain вас почти не отрывают от игрового процесса. Есть множество роликов, похожих на неигровые, но тут, вдруг, вам даётся управление. Если в это время у вас в руках нет контроллера, вы не успеете выполнить действие. Это заставляет всегда быть начеку.

Ещё одна интересная особенность Heavy Rain – события происходят в реальном времени, а значит вам нужно думать и действовать быстро: застрелить парня до того, как он убьёт моего товарища? Вас заставляют быстро принимать решения, и, как и в реальной жизни, вы никогда не узнаете, насколько правильными они были.

Придумывайте реалистичные головоломки

Опять пример из Heavy Rain: вам нужно быстро позвонить в одну из комнат гостиницы. Сможете вспомнить её номер за 15 секунд? Как и в жизни, приходится напрягать память, переживая сильный стресс.

И наконец, как можно усерднее работайте над эффектом присутствия

Создать эффект присутствия непросто. Начинайте с малого, тестируйте почаще. Работайте над присутствием постепенно, вносите небольшие изменения и тестируйте снова. Переживания игрока происходят у него в голове! Вы не создаёте переживания, а провоцируете их. Эффект присутствия должен быть естественным. Изучайте реакции пользователей и вносите изменения. Не месите в кучу все свои хорошие идеи только ради эффектного трейлера. Немало многообещающих роликов на деле оказывались отвратными играми.

Заключение

О разработке VR-приложений можно рассказать гораздо больше, но надеюсь, эта статья заострила ваше внимание на базовых принципах. Оставляю вас с цитатой, которую вы, надеюсь, будете вспоминать почаще:

«Мы относимся к виртуальной реальности, как к чему-то совершенно новому, со своими возможностями и особенностями, позволяющими создавать формы медиа, с которыми люди взаимодействуют всем своим телом, принимая всё происходящее за реальность». – Мэл Слэйтер.

По материалам Gamasutra, автор Себастьен Кунц (Sébastien Kuntz).

«Научи себя сам»: с чего начать, чтобы работать в VR?

Основатель компании MEL Science

Рынок виртуальной реальности существует не так давно, но развивается очень стремительно. Как в любой быстрорастущей отрасли, здесь есть острая нехватка хороших специалистов.

Основатель MEL Science Василий Филиппов рассказал, стоит ли идти в VR и где учиться, чтобы стать профи в индустрии.

Одним из основных драйверов VR будут игры, но даже те приложения, которые играми не являются, очень близки к ним по технологиям разработки. Соответственно, самыми востребованными в этой сфере будут разработчики видеоигр, программисты и дизайнеры.

Помимо этого, VR открывает абсолютно новый видеожанр, и работать в нём будут, скорее всего, режиссёры и видеоблогеры нового формата.

Где учиться

1. Учиться у «старших»

На сегодняшний день наилучшим местом для изучения виртуальной реальности я считаю команды, которые реально работают в этой области. Аналогичная ситуация была около 20 лет назад с программированием в целом.

Академическая программа обучения ещё не сформировалась, зато, находясь среди профессионалов и решая с ними конкретные задачи, начинающий разработчик вовлекается в процесс гораздо быстрее.

Плюсы такого обучения очевидны: ориентируясь на работу специалистов, новичок будет не только воссоздавать наблюдаемые решения, но и оперативно находить и разрабатывать максимально эффективные приёмы.

2. Виртуальные курсы для виртуальной реальности

Неплохим решением для тех, кто пробует свои силы в этой сфере, могут стать виртуальные курсы. В Microsoft запустили пакет занятий по разработке приложений для виртуальной реальности. Udemy предлагает недорогой мастер-класс по разработке игр в Unity 3D для начинающих за 26 долларов. Это лишь один из нескольких курсов по Unity и Unreal, предлагаемых Udemy. Кроме того, у них есть три курса по Oculus Rift, стоимость которых варьируется между 15 и 17 долларами.

3. Научи себя сам

Подобных курсов пока не так много, а возможность обучаться в компании есть далеко не у всех. Поэтому самый реалистичный выход – самообразование. Существующие сегодня ресурсы позволят наработать достойную базу навыков, которые вы сможете применять в будущем, как при прохождении курсов, так и работая в крупной компании. Расскажу поподробнее.

Что читать


UploadVR является хорошей стартовой точкой для начинающих и уже бывалых разработчиков, да и просто для людей, интересующихся этой темой. Я не могу себе представить хоть сколько-нибудь значимую новость в мире виртуальной реальности, о которой не написал бы UploadVR.

Здесь собраны все ресурсы, необходимые для накопления опыта новейших технологий и роста стартапов в этой экосистеме. На сайте можно обсудить свой проект с другими подписчиками, проконсультироваться у экспертов и отслеживать курсы и мастер-классы от ведущих менторов.

С чего начать

Если вы живёте в большом городе, используйте местные календари для виртуальных групп (например, Meetup), чтобы встретиться с другими программистами и больше узнать об индустрии, в которой вы работаете.

В целом всё зависит от того, какое направление больше всего вас интересует. Например, пробовать силы в виртуальном дизайне или программировании можно, имея любой уровень навыков.

Среди движков, с которых лучше начинать, я бы выделил Unity 3D, так как на их основе сейчас создаётся большинство VR-приложений. В использовании самого популярного решения есть бесспорные преимущества – много информации в интернете и поддержка всех VR-платформ. Вы можете быть уверены, что если вдруг Apple, например, создаст свою VR, то Unity 3D точно будет с ней работать, а вы легко экспортируете своё решение и на эту новую платформу.

Перспективы VR

VR – это очень интересная, но нишевая история. С одной стороны, области применения виртуальной реальности огромны: «Игры», «Образование», «Медицина», «Продажа недвижимости», «Дизайн интерьеров». Каждая из этих «ниш» – многомиллиардный бизнес.

Ожидается, что к 2020 году прибыль от программных продуктов вырастет почти в 60 раз.

С другой стороны, VR не изменит нашу жизнь так, как в своё время это сделали компьютеры, а затем интернет и смартфоны. Поэтому перспективы дополненной реальности (AR), которая придёт на смену виртуальной, более оптимистичны. Её клиентская база имеет все шансы насчитывать миллиарды пользователей, ведь очки с AR – это то, что можно использовать постоянно, как мы сейчас используем смартфоны.

У дополненной реальности есть потенциал превратиться в по-настоящему массовую историю, которая изменит нашу жизнь и станет триллионным бизнесом.

Материалы по теме:

В России готовят программу господдержки виртуальной реальности

20 величайших инноваций 2020 года

11 трендов, которые будут определять развитие технологий в 2020 году

Sony, Samsung, HTC, Acer, Facebook и Google объединились в VR-ассоциацию

Какие перспективы ожидают рынок VR?

Названы победители конкурса для российских VR и AR-проектов от AVRA

Нашли опечатку? Выделите текст и нажмите Ctrl + Enter

ТЕХНОЛОГИИ, ИНЖИНИРИНГ, ИННОВАЦИИ

Измеритель диаметра, измеритель эксцентриситета, автоматизация, ГИС, моделирование, разработка программного обеспечения и электроники, БИМ

Виртуальная реальность для образования: обзор технологий и полезные ссылки

В статье рассматриваются идеи и уже существующие примеры использования технологий дополненной и виртуальной реальности (AR и VR) в образовании. В начале статьи дается краткий обзор технологий, даются основные определения, описывается техническая часть. Далее рассматривается существующий опыт применения этих технологий: приложения, организации, исследования. В последнем разделе предлагаются идеи для применения в образовании. В заключении указываются основные проблемы и трудности, которые могут возникнуть в процессе внедрения этих технологий. Итак, виртуальная и дополненная реальности (VR и AR) – это современные и быстро развивающиеся технологии.

Их цель – расширение физического пространства жизни человека объектами, созданными с помощью цифровых устройств и программ, и имеющими характер изображения (Рис. 1).

На рисунке 1а показано изображение, которое видит пользователь через специальные очки виртуальной реальности (далее – VR). Изображение разделено на две отдельные картинки для каждого глаза и специально искажено, чтобы создать для глаз иллюзию трехмерного пространства. Если человек перемещается или просто поворачивает голову, то программа автоматически перестраивает изображение, что создает ощущение реального физического присутствия. С помощью контроллеров (джойстиков и т.п.) пользователь может взаимодействовать с окружающими предметами, например, он может поднять камень и бросить его с горы – встроенная в программу физическая модель просчитает полет этого камня, что еще больше создаст иллюзию реального пространства.

На рисунке 1б показано приложение, использующее технологии дополненной реальности (далее – AR). В этом приложении можно размещать изображения мебели на изображении с камеры телефона, но за счет их деформаций у пользователя создается впечатление, что он видит реальный предмет, располагающийся в комнате. Важно, то, что в этом случае реальность (комната) дополняется виртуальным креслом, и соответствующая технология будет называться дополненной реальностью. Создание дополненной реальности возможно не только с помощью смартфонов, но и других технических средств, например, посредством специальных очков. В этом случае, виртуальное изображение достраивается на поверхности линз очков.

Рисунок 1. Примеры технологии виртуальной (а) и дополненной реальности (б)

В качестве устройств на данный момент используются: очки виртуальной и дополненной реальности, контроллеры, наушники, смартфоны, планшеты. Эти устройства позволяют человеку видеть и слышать цифровые объекты (Рис. 2). В ближайшем будущем, ожидается появление перчаток с обратной связью, позволяющих человеку осязать цифровые объекты (Рис. 3).

Рисунок 2. Устройства для VR и AR: очки с наушниками (а), контроллеры (б), смартфоны и планшеты (в)

Рисунок 3. Прототип перчаток с обратной связью

Программы создаются, как правило, на тех же платформах, на которых разрабатывают компьютерные игры (Unity [1], Unreal Engine [2], и т.д.), с помощью различных инструментов для разработки программ виртуальной и дополненной реальности (Steam VR [3], Google VR [4], Oculus [5], Windows Mixed Reality [6], Google ARCore [7], Apple ARkit [8], Google Tango [9], Vuforia [10] и т.д.).

Прототипы устройств и первые использования терминов VR и AR существовали еще в середине 20 века, но современная терминология была сформирована в начале 90-х годов. Для VR в работе Джарона Ланье (Jaron Lanier) [11], для AR в работе авторов Коделла, Томаса и Мизелла (Caudell, Thomas P., and David W. Mizell) [12].

Вследствие бурного развития технологий, терминология постоянно изменяется. Однако, понятие реально-виртуального континуума (reality-virtuality continuum), предложенное в работе Милгрэма, Поула и др. (Milgram, Paul, et al.) [13] остается актуальным и по сей день и является основополагающим для последующих. На рисунке 4 показана иллюстрация для определения понятия реально-виртуального континуума.

Рисунок 4. Реально-виртуальный континуум.

Все технологии, связанные с расширением реальности посредством цифровых объектов (возможно, что и не только цифровых), располагаются между двумя полярными вариантами возможных реальностей: реальностью (reality), в которой мы с вами живем, и виртуальной реальностью (virtual reality, VR). Реальность — это абсолютное отсутствие дополнительных объектов в физическом пространстве, т.е. само физическое пространство. Виртуальная реальность — это абсолютное отсутствие реальных объектов. Множество этих технологий называется смешанной реальностью (mixed reality, MR). На практике оно часто разбивается на подмножества. Двумя классическими подмножествами являются дополненная реальность (augmented reality, AR) и дополненная виртуальность (augmented virtuality, AV). В первом случае подразумеваются технологии, дополняющие реальность различными объектами, во втором, дополняющие виртуальную реальность реальными объектами.

В качестве примера можно привести технологию, которая погружает вас в Древний Рим. Если эта технология дополняет окружающее вас пространство различными объектами из той эпохи (мечи, доспехи, глиняные кувшины, храмы, арены), то это будет считаться AR технологией, если же вас переносят в древний город, с его архитектурой, людьми, погодой, событиями, и т.д., но, к примеру, лица этих людей будут транслироваться из окружающего мира, то это технология дополненной виртуальности (далее – AV). На сегодняшнем уровне развития, технология AV практически не используется, но в будущем она может стать гораздо более впечатляющей, чем AR и VR.

Говоря о прогнозах развития технологии, часто предполагается смещение существования человека в пространство смешанной реальности (MR), что уже наблюдается вследствие развития интернета и мобильных устройств. В рамках виртуально-реального континуума мобильные устройства можно считать технологией дополненной реальности AR, так как они дополняют окружающий мир дополнительной визуальной, звуковой и отчасти тактильной информацией. В короткометражном фильме антиутопии режиссер Кейши Матсуда (Keiichi Matsuda) [14], показывает результат такого движения, который автор называет чрезмерной или сверх-реальностью (hyper reality). Сможет ли человек в том виде, в котором он есть сейчас существовать в подобном мире? Это остается вопросом.

Имеющийся опыт применения в образовании

В последнее десятилетие, благодаря уменьшению стоимости устройств, технологии стали более доступны широкому кругу пользователей. Что, в свою очередь, привело к росту числа программ (приложений) по различным тематикам. Для VR это в основном игры от 1 лица в жанре шутер или записи камер 360 градусов (прыжки парашютистов, достопримечательности, дикая природа, подводный мир, динозавры и т.д.), для AR приложения для изменения лиц пользователей, измерения расстояний объектов реального мира, различные головоломки, а также обучающие программы (в основном, по анатомии и астрономии).

Если говорить о применении в образовании, то для виртуальной реальности это изучение природы [15, 16], проведение лабораторных работ по физике [17], изучение динозавров [18], путешествие по планетам [19], астрономии [20] и многое другое. Для AR это изучение анатомии [21], химии [22, 23], астрономии [24, 25].

Технологии VR и AR часто упоминаются в программах иммерсивного обучения (immersive education) [26-31]. Такие программы включают в себя использование современных информационных технологий в процессе обучения, который проходит внутри различных виртуальных миров и симуляций, причем часто в игровой форме. Такой вид обучения способствует повышению вовлеченности, коммуникаций между обучаемыми и интереса к предмету.

В рамках академических исследований, на тему влияния технологий дополненной реальности на процесс обучения, было проведено десятки работ (наиболее полный обзор представлен в одной из указанных в списке источников работе – [32]). В обзоре отмечено улучшение успеваемости обучаемых, понимания материала, повышение уровня мотивации. Также растет степень вовлеченности в процесс обучения и интереса к изучению предмета, повышается уровень коммуникации между студентами.

Основные проблемы, с которыми сталкивались преподаватели – это дополнительное время, затраченное на скачивание приложений, обучение работе с ними обучаемых, плохая работа геолокации, иногда низкое качество отклика моделей, трудности у студентов с работой в формате AR. В целом, все проблемы связаны с недостатком опыта в работе с AR и пока еще несовершенством технологии. В дальнейшем, с развитием технологии, эти проблемы будут устранены.

Идеи для применения

В данном разделе представлены лишь некоторые идеи того, как могут быть использованы возможности технологий AR и VR в сфере образования.

a) виртуальная реальность (VR)

Возможность этой технологии погружать человека в виртуальный мир определяет основное направление для ее развития в образовании. Все то, что не может быть создано в реальном мире по техническим, экономическим или физическим причинам, может быть создано в мире виртуальном. Возможность побывать там, где в реальности побывать трудно или невозможно. Увидеть электрические и магнитные поля, доисторических животных, подводные миры, древние страны, планеты и астероиды. Также эта технология может открывать некоторые вещи по-новому, к примеру, живопись, есть приложение, которое погружает вас в картину Ван Гога «Ночное Кафе» [33]. Такие приложения могут по-новому открыть живопись в веке кино и компьютерных игр.

В физике, эта технология может позволить проводить лабораторные работы в современных лабораториях. К примеру, почему бы не смоделировать наиболее известные исследовательские проекты последних лет: большой андронный коллайдер или детектор гравитационных волн и провести в них лабораторные работы? Это позволит заинтересовать обучаемых, показывая им современное состояние науки, а не то, при котором учились еще их деды и прадеды (что конечно, тоже имеет значение).

При изучении иностранных языков, большой прогресс в обучении достигается при живом общении с носителем. Но если такого человека найти трудно или трудно технически доставить его в аудиторию. Виртуальная реальность уже сейчас позволяет попадать в пространства, где можно не только общаться, но и взаимодействовать с другими пользователями [34-36]. Например, можно перенести группу, изучающих японский язык в России, и группу, изучающих русский язык в Японии, в одно пространство, где они могли бы общаться, выполнять задания. А на следующее занятие, например, с группой из Испании. Такой интерактивный формат будет интересен обучаемым в любом возрасте. Проводить же такие встречи вживую или даже с использованием видеоконференций связи было бы не так эффективно, но более трудоемко и затратно.

В изучении истории, обучаемые могут ознакомиться с трехмерными экспонатами музеев мира. А также с воссозданными городами, битвами или другими историческими событиями. Например, можно не только воссоздать Бородинскую битву, но и позволить обучаемым в ней поучаствовать и принимать свои собственные, а также коллективные решения. Таким образом, это будет новым шагом развития после создания Бородинской панорамы в Москве.

В области географии современное развитие камер 360 градусов, позволяют пользователям снимать трехмерные панорамы и видео. Многие исследователи, путешественники и просто туристы снимают множество материала и выкладывают его в открытый доступ. Это видео про горы, океаны, полеты, вулканы, полюса. Использование такого материала на занятиях, позволит обучаемым увидеть далекие уголки нашей планеты и поддержать их интерес к путешествиям.

В биологии технология открывает возможность масштабироваться до размера органов, клетки или даже молекулы ДНК [37-38]. Интерактивные возможности позволяют не только увидеть статическую картину, но и посмотреть, к примеру, процесс репликации ДНК.

В области химии приложения позволяют проводить опасные или дорогостоящие опыты [39-40]. Изучать строения атомов и молекул. Наблюдать за химическими превращениями в динамике.

В области литературы можно, например, визуализировать наиболее яркие моменты художественных произведений. Интересным видится совмещение материала и события. Например, побывать на экзамене в Царскосельском лицее и увидеть, как Пушкин читает «Воспоминания в Царском Селе». Конечно, голоса поэта и главное той энергии уже не воссоздать, но такой формат позволит обучаемым почувствовать ту атмосферу, которая царила в то время.

b) дополненная реальность (AR)

Визуализация алгебраических поверхностей, как второго, так и более высоких порядков. На рис. 5 показаны алгебраические поверхности 2 порядка при их отображении с помощью технологии AR. Обучаемый получит возможность качественно изучить поверхность как реальный объект перед собой, а не на экране компьютера и, тем более, книги, а также изменять параметры в реальном времени и видеть результат. Все это должно способствовать лучшему пониманию структуры уравнений (интерактивное изменение параметров) и трехмерной формы поверхностей.

Рис. 4. Алгебраические поверхности 2 порядка

Аналогичные визуализации можно создавать для поверхностей более высокого порядка (рис. 5).

Рис. 5. Алгебраические поверхности порядка больше 2: (a) Диагональная кубическая поверхность Клебша, (б) Лента Мебиуса, (в) Бутылка Клейна

Основным направлением для применения в физике является визуализация уравнений математической физики. При этом показывается решение в виде физического процесса. Обучаемый сможет динамически изменять параметры уравнения и видеть влияние этого изменения на результат.

Интересным видится визуализация фазовых диаграмм, в частности pvt-диаграммы (фазовой диаграммы) воды (рис. 6). На диаграмме возможно отображение физических процессов: изобарного, изохорного, изотермического, адиабатного и политропных процессов. Студент будет видеть полную картину процесса, а не проекции на определенные плоскости, интерактивно менять точки начала и окончания процесса, видеть дополнительную информацию о процессе (выделяемая/поглощаемая энергия, параметры в начале и конце).

Рис. 6. Фазовая диаграмма воды

В химии отображение атомных орбиталей (рис. 7) поможет лучше понять и запомнить их строение. Визуализация строения молекул (рис. 8), позволяет увидеть различные химические связи в пространстве.

Рис. 7. Фазовая диаграмма воды

Рис. 8. Молекула кофеина

В машиностроении визуализация моделей оборудования с возможностью воспроизведения анимации, показывающей принцип их работы. Для насосов и турбин можно размещать рядом фазовую диаграмму среды с нанесенным на ней физическим процессом. На рис. 9 показан снимок из AR приложения, где показана АЭС с реактором ВВЭР мощностью 1200 МВт. В приложении отображаются основные конструкции, оборудование и анимируется движение среды.

Рис. 9. AR приложение с АЭС ВВЭР 1200

Выводы

Сегодня в реальности массового общего образования представить себе использование технологий дополненной и виртуальной реальности достаточно тяжело. И дело не в финансовой составляющей – мы знаем успешный пример амбициозного проекта «Московская электронная школа», в рамках которого подобные технологии используются в некотором объеме. По нашему мнению, основные трудности связана с:

  • Жесткостью программы, которую необходимо успешно усвоить ученикам в рамках общего образования. Несмотря на то, что технологии виртуальной и дополненной реальности имеют большой потенциал для повышения успеваемости обучаемых, они же могут существенно отвлекать. Примеры использования технологии говорят об увеличении вовлеченности и повышении интереса к процессу обучения. Некоторые исследователи делают вывод, что эти факторы ведут к повышению успеваемости обучаемых. Однако, в случае излишнего увлечения формой в ущерб содержанию эффект может быть обратным.
  • Использование подобных технологий, вероятно, может давать большой эффект, но использование в рамках стандартного школьного урока в 45 минут будет приводить к существенному нарушению программы, так как временные затраты на работу с материалом с использованием данных технологий так или иначе будут изменять план учебных занятий.
  • Внедрение подобных технологий связано с несколькими трудностями, которые носят финансовый характер: дороговизна оборудования, отсутствие большого числа качественных приложений и, соответственно, необходимость их разработки, небольшой опыт пользования данной технологией у преподавателей, которых необходимо дополнительно обучить.
  • Скромное количество и разнообразие существующих приложений с использованием технологий AR и VR, особенно специально созданных для образования, является еще одним «тормозом». Для того, чтобы изменить ситуацию, безусловно, необходима государственная поддержка таких проектов, государственный заказ. Создание даже небольшого приложения виртуальной реальности, к примеру, в области истории, требует работы множества специалистов: историков, художников, программистов, культурологов и др. Подобные ресурсы возможно найти или при наличие серьезных ресурсов и запроса со стороны государства или крупного бизнеса, либо в случае, когда интересы различных сторон пересекаются.

Какие есть способы преодолеть эти трудности? Основной наш тезис заключается в том, что в настоящий момент использование технологий дополненной и виртуальной реальности наиболее адекватно в области дополнительного образования, которое может служить проводником новых идей, не столь жестко структурировано, как общее образование.

Проиллюстрируем как дополнительное образование может преодолевать трудности, пройдясь по указанным выше пунктам потенциальных проблем внедрения технологий.

Дополнительное образование имеет гораздо гибкую по сравнению с общим образованием систему устройства. Программы различных уровней, различная продолжительность занятий, привлечение педагогов из профильных организаций на частичную занятость. Возможности сотрудничества с профильными промышленными предприятиями, вузами позволяет привлечь компетентных специалистов, а также потенциально дает возможность найти способы решения вопросов по необходимому оборудованию. Особенно интересен вариант сотрудничества с другими организациями, например, музеями, которые могут быть заинтересованы в подобных технологиях. Уже сейчас существуют экскурсии и специально созданные экспозиции, где активно используются возможности AR и VR. Так почему не создавать и использовать высокотехнологичный продукт для совместного использования? Ведь они могут быть включены как элементы программ по многим направлениям дополнительного образования.

Отдельно стоит сказать о необходимости не только обучения с помощью технологий AR и VR, но и обучения компетенциям по созданию продуктов, использующих эти технологии. Предпрофессиональное и профессиональное образование обязательно должно обратить внимание на эти направления подготовки. В настоящий момент разработка виртуальной и дополненной реальности входит в список компетенций такого мероприятия как «Ворлдскиллс Россия» [41], что отражает востребованность современным обществом специалистов в данных направлениях.

Дополнительный материал:

Виртуальная реальность открывает новые возможности для изучения теории и отработки практики, ведь традиционные методы могут быть весьма затратными или слишком сложными. Существует 5 основных преимуществ использования AR/VR в сфере образования.

  • Наглядность. 3D-графика позволяет воспроизвести детализацию даже самых сложных процессов, невидимых человеческому оку, вплоть до распада ядра атома или химических реакций. К тому же, ничто не мешает увеличить уровень детализации и увидеть движение электронов или воспроизвести механическую модель, к примеру, развития клетки человеческого организма на разных этапах. Virtual Reality позволяет воспроизвести или смоделировать любые процессы или явления, о которых знает современная наука.
  • Безопасность. Практические основы управления летательными или сверхскоростными аппаратами, можно абсолютно безопасно отработать на устройстве виртуальной реальности. Еще VR дает возможность отрабатывать сверхсложные медицинские операции или манипуляции, без вреда и опасности для кого-либо.
  • Вовлечение. VR-технологии дают возможность смоделировать любую механику действий или поведение объекта, решать сложные математические задания в форме игры и прочее. Виртуальная реальность позволяет путешествовать во времени, просматривая основные сценарии важных исторических событий или увидеть человека из внутри на уровне движения эритроцита в крови.
  • Фокусировка. Пространство, смоделированное в VR можно легко рассмотреть в панорамном диапазоне 360 градусов, не отвлекаясь на внешние факторы.

Возможность проведения виртуальных уроков. Благодаря возможности отображения смоделированного пространства от первого лица и возникновения эффекта собственного участия в виртуальных событиях, стало возможным проведение целых уроков в режиме Virtual Reality.

Форматы VR в сфере образования

Внедрение новых технологий влечет за собой переформатирование всего учебного процесса, с целью адаптации к использованию новых возможностей изучения теории и отработки усвоенных знаний на практике.

Стационарное образование

Технологии виртуальной реальности предоставляют отличные возможности для того, чтобы усвоить материал эмпирического характера. Традиционный формат урока практически не меняется, а лишь дополняется погружением в VR на 5-10 минут.

Возможно деление одного занятия на несколько этапов, в каждом из которых наиболее сложные моменты визуализируются в виртуальном мире. Как и раньше, основой изложения нового материала остается лекция. Но виртуальная реальность дает возможность усовершенствовать урок, вовлекая учеников полностью погрузиться в учебный процесс, визуализируя ключевые моменты пройденного материала.

Дистанционное образование

В случае с дистанционным обучением, ученики могут быть в любой точке планеты, аналогично, как и преподаватель. У каждого из них будет создан образ-аватар, который будет присутствовать в виртуальном классе. При всем этом, ученики могут дистанционно слушать лекции, выполнять индивидуальные или групповые задачи.

Аватары учеников в виртуальном классе.

Виртуальная реальность позволяет избавиться от границ, что могут возникать во время видеоконференций или дистанционных уроков, создавая эффект личного присутствия. Преподаватель сможет увидеть, когда ученику необходимо «выйти» из «класса», к примеру, такие модели VR-шлемов, как Oculus Rift или HTC ViveТакже имеют встроенные датчики освещения, которые позволяют понять, когда устройство используется человеком, а когда нет.

Образование смешанного типа

Если существуют обстоятельства, которые мешают посещать занятия, в ученика есть возможность проходить уроки дистанционно. Чтобы это стало возможным, класс или аудиторию необходимо оборудовать специальными камерами, которые позволяют производить съемку в формате кругового обзора (360 градусов) с которых будет транслироваться урок в режиме online. Ученики, которые по той или иной причине не могут присутствовать в классе, могут быть вместе со своими одноклассниками во время урока, конспектируя материал или решая задачи прямо со своего места за партой.

Самообразование

Практически каждый образовательный курс можно адаптировать для самостоятельного прохождения материала и его усвоения. Уроки с разных предметов можно размещать в популярных онлайн-магазинах, таких как Steam, App Store, Google Play Market и другие. Таким образом, у каждого появиться возможность проходить урок в любое удобное для него время или делать это повторно для лучшего усвоения знаний со сложной темы.

Недостатки внедрения VR в образование

На данном этапе самые новые модели VR-устройств еще не проработаны на 100% для их полноценного применения с целью обучения в школе или ВУЗе, поэтому потенциально использование виртуальной реальности может иметь ряд недостатков.

  • Объем. Практически каждая учебная дисциплина обладает огромным объемом важного материала, поэтому создание одного такого курса несет большую трудоемкость для создания виртуального контента. Это может быть, как отдельный урок на каждую тему, так и десятки отдельных приложений. Компании, которые планируют заниматься разработкой уроков в формате виртуальной реальности, должны быть готовыми к тому, что этот процесс будет занимать большой объем времени и ресурсов без возможности получить прибыль до создания и выхода полноценного урока или целого курса, состоящего из десятка уроков.
  • Стоимость. Если речь идет о дистанционным обучении, то ученикам стоит позаботится о наличии гаджетов способных визуализировать виртуальную реальность, в свою же очередь учебным заведениям необходимо будет закупить дорогостоящее оборудование для классов, в которых будут проходить виртуальные уроки, что требует немалых финансовых вливаний.
  • Функциональность. Virtual Reality, как и любая другая аналогичная технология, нуждается в использовании собственного языка. Нужно подобрать правильные инструменты, чтобы создать качественное наполнение виртуального урока. Существующие приложения виртуальной реальности для обучения не могут использовать на 100% все потенциальные возможности технологии и поэтому не выполняют своей основной функции.

Урок химии в Virtual Reality

С целью проверки и испытания эффективности и целесообразности применения VR-технологий в образовательном процессе, разработчики стартапа Mel создали виртуальный урок химии в качестве эксперимента. Для прохождения исследования были задействованы дети школьного возраста (от 6 до 17 лет), а также их родители или родственники. После прохождения, участники должны были дать ответ на три поставленных вопроса: хорошо ли усваивается материал, поданный в таком виде, как относятся дети к обучению в режиме VR и какие школьные дисциплины более предпочтительны для визуализации в режиме виртуальной реальности.

Темой урока были различные химические реакции проводимые в реальном времени в виртуальной реальности. После того, как участник надевал VR-очки, он попадал в комнату с партой, на которой были представлены колбы с различными хим. составами. Следующим этапом было смешение ингредиентов, и проведение самой химической реакции. В одном уроке приняло участие порядка 6 учеников, он проводился одним учителем и проходил около 5-7 минут. По окончанию лекции участники заполняли опросники.

Уровень усвоения материала и личное отношения к VR-урокам

Участники должны были дать ответ на несколько закрытых тематических вопроса из проведенных опытов. Преимущественное большинство респондентов показали отличный результат, и только 8,5% участников так и не смогли усвоить новый материал.

Ссылки

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!

Архитектор VR

Архитектор VR — это архитектор виртуальной реальности, специалист, создающий новое виртуальное пространство. Профессия подходит тем, кого интересует рисование и информатика (см. выбор профессии по интересу к школьным предметам).

Технологии дополненной и виртуальной реальности для создания нового мира применяются не только в игровой и киноиндустрии, но и в строительстве, архитектуре, дизайне, сфере образования, торговле, в медицинских целях.

Архитектор VR не только создаёт виртуальный мир во всех подробностях, но и управляет им. Кроме творческого замысла и знания чисто технических приёмов по созданию такой реальности, разработчик должен нести ответственность за качество созданного мира. Пользователи должны испытывать радость и удовольствие от пребывания в нём. Ведь виртуальная реальность характеризуется эффектом погружения и переживается как что-то личное. Это особенно важно при создании игр для детей.

Особенности профессии

Главная задача архитектора VR — создать виртуальный мир во всех подробностях. Например, где и в какой период времени пролетит птица, откуда выедет машина, куда пойдет человек, когда и с какой силой подует ураган.

Архитектор VR также должен разбираться в возможности реализации задачи, поставленной заказчиком, затратах на её создание, предлагать свои собственные варианты.

Плюсы и минусы профессии

Плюсы

  1. Востребованность профессии
  2. Высокая оплата труда
  3. Интересная творческая профессия

Минусы

  1. Профессия новая, нет учебных заведений, обучающих конкретно этой профессии
  2. Ненормированный рабочий день

Борьба с фобиями средствами VR

Место работы

Компании по созданию игр, киностудии, киноконцерны

Важные качества

  • Богатое воображение
  • способность к визуализации
  • безграничная фантазия
  • психологическое образование со знанием тонкостей человеческой психики и психологии
  • креативность
  • гибкость мышления
  • ориентированность на результат
  • ответственность
  • самостоятельность.

Где учиться на Архитектора VR

Ввиду того, что профессия архитектора VR на сегодняшний день является новой, ни в одном вузе мира ей не обучают. Но есть студии и курсы, на которых можно получить базовые навыки по созданию виртуальной реальности. А также узнать о перспективах профессии и области её применения в экономике будущего. Программа курсов студии «Chingis» Владимира Дегена включает следующие аспекты обучения:

  • виртуальная реальность полного погружения: включаем все органы чувств;
  • компоненты проектов виртуальной реальности: идея, программа и контент;
  • генерация правильных идей VR-проектов;
  • построение программной архитектуры VR-проектов;
  • создание VR-контента;
  • баланс между погружением и интерактивностью;
  • состояние «потока»: теория и практика в VR-проектах;
  • экология VR-проектов: влияние виртуальной реальности на психику и физиологию человека;
  • социальная ответственность архитекторов VR, подразумевающая определенный моральный кодекс специалистов для создания психологически привлекательного виртуального мира.
Мастер Йода рекомендует:  Зачем включать стектрейс в стандарт C++

Также получить образование можно на следующих порталах:

  • лекции о VR на TED;
  • курс разработчика виртуальной реальности на Udacity;
  • обзорная статья о приспособлениях VR в архитектуре от CEO ARCH Virtual;
  • VR-технологии от корпорации Google;
  • клуб виртуальной реальности virtuality.club;
  • гайд для новичков от AECMagazine;
  • раздел о VR на ARCH Daily;
  • статья на vc.ru о том, где и зачем учиться разработке приложений для VR.

Кроме того, знания о технических аспектах виртуальной реальности можно получить на специальных курсах в Высшей школе бизнес-информатики (ВШБИ).

В школе компьютерных технологий Scream School на курсе «Мультимедийные коммуникации» готовят креативных продюсеров для среды визуальных коммуникаций с окружающим миром.

Получить необходимые знания можно на курсах гейм-дизайнеров, также стоит посмотреть уроки по 3D-моделированию и записаться на факультеты специализированных школ — Scream School, RealTime School и другие.

Школа компьютерных технологий Scream School и Культурный центр «ЗИЛ» создали совместный образовательный проект «Digital профессии — сегодня и завтра», где можно изучить не только правильное проектирование визуального пространства, но и другие факторы, которые формируют у пользователей ощущение полного погружения в цифровой мир: объёмный звук, сенсорные ощущения (запахи, вибрации, кинестетические ощущения и т.п.).

Оплата труда

Зарплата на 05.11.2020

Оплата труда индивидуальна и зависит от многих факторов: опыта специалиста, величины компании, в которой он работает, масштаба проекта.

Ступеньки карьеры и перспективы

Профессия архитектора VR станет отдельной профессией через 2-3 года. К тому времени технологии дополненной или виртуальной реальности станут повседневной частью жизни всех людей. Сама по себе профессия настолько многофункциональна и всеобъемлюща, что карьерным ростом в ней станет постоянное совершенствование технических навыков и социально-психологических аспектов.

Известные специалисты-архитекторы VR

Интересные факты о профессии

Для совершенствования знаний в сфере построения виртуального пространства полезно посещать сайты Holographica, в Slack-сообществе VAMR.

Для понимания того, как устроена психика человека, какова физиология получения удовольствия от процесса игры, рекомендуем книгу Jane McGonigal Reality Is Broken, дизайнера и разработчика компьютерных игр.

Как нанять VR разработчика: навыки и места для поиска

Содержание статьи:

С выпуском основных VR шлемов, наконец, был раскрыт потенциал виртуальной реальности в сфере развлечений и науки. Работа над сотнями постоянно возникающих проектов ложится на плечи VR разработчиков. Это новое поколение программистов с высоким спросом. Как нанять разработчика VR — это вопрос, на который еще не был дан исчерпывающийся вопрос. Но давайте попробуем.

Конечно, разработчик виртуальной реальности должен быть, в первую очередь, разработчиком. Между прочим, хорошим, с определенным набором навыков. Эти навыки также являются маркерами для предпринимателей, которые хотят нанять VR разработчика. Это должно быть сочетание:

  • Програмирование
  • 3D
  • Навыки работы с видео / звуком
  • Разработка игр
  • UI / UX

VR проекты очень широкие и разнообразные, они могут потребовать мастерства в области техники, кино, медицины, архитектуры, дизайна интерьера и т. д. Другими словами, просто быть способным создавать 3D-среды недостаточно. VR разработчику часто приходится придумывать новые идеи.

Где искать VR разработчика

Итак, у вас есть идея для фантастического VR приложения и стоит вопрос, где можно найти и нанять VR разработчика? В принципе, у вас есть четыре направления на выбор: сообщества разработчиков, сайты фрилансеров, платформы исходного кода, социальные сети. Например, официальные сообщества VR разработчиков, такие как:

Следующий вариант — независимые разработчики. На таких сайтах, как Upwork, Toptal и Freelancer, вы можете найти всех экспертов по виртуальной реальности (ну, почти). Поговорите с некоторыми из них и посмотрите, что вы можете сделать с идеей вашего проекта, почему бы и нет? Вот некоторые источники для поиска независимых VR разработчиков:

Есть даже сайты для поиска работы только для разработчиков дополненной и виртуальной реальности, такие как RedVR и VRdeveloper. Вы также можете взглянуть на работы SVVR Jobs. В Github, Gitlab, Codepen и других репозиториях разработчики часто публикуют исходный код своих проектов, что на самом деле является демонстрацией их работы.

Reddit или тематические группы на Facebook тоже могут помочь в поисках:

Также, не забывайте о различных конференциях, встречах и VR мероприятиях.

Теперь давайте рассмотрим несколько типов VR-разработчиков, относящихся к конкретным технологиям, и то, что вы должны иметь в виду, прежде чем приближаться к ним.

Нанять разработчика Google Cardboard

Google Cardboard привел к тому, что называется «разрушительным эффектом» в отрасли VR. Проще говоря, это картонное средство просмотра изображений, которое, с размещенным в нем смартфоном, создает самую дешевую мини-гарнитуру виртуальной реальности. Для разработчиков это подходящая платформа для создания VR приложений.

В зависимости от целевой мобильной платформы для приложений Google cardboard VR разработчик должен обладать хорошими навыками Java, Objective C или C #. Требуются также навыки разработки под iOS, Android и т. д., А также навыки гибридных приложений.

Нанять разработчика Samsung Gear VR

Гарнитура Gear VR от Samsung работает с углом обзора 96 градусов, отображая контент с мобильных устройств. Для разработки она использует платформу Oculus, поэтому, если вы хотите нанять разработчика Gear VR, он должен быть знаком с Oculus mobile SDK как минимум.

Это должны быть кодеры C, C ++ и C # с навыками в игровых движках, таких как Unity, Vuforia или Unreal. Как вы видите, нужно также знать о специфических для платформы вещах, чтобы нанять разработчика VR. Могут быть полезны Java-программисты. Работа с каркасами Gear VR для рендеринга.

Дополнительный совет: многие VR разработчики и создатели 360-градусных видео часто распространяют свои работы с помощью приложения Samsung VR, где вы можете найти их, оценить и, возможно, наладить контакт с авторами.

Нанять разработчика PlayStation VR

PSVR — это более сложная аппаратная часть, предназначенная для игровой консоли PlayStation 4. Помимо VR гарнитуры, комплект также включает в себя 2 контроллера движения, трекер, наушники и несколько других аксессуаров. Это 100% игровой продукт, поэтому VR разработчик должен в первую очередь понимать в разработке игр.

Требования и инструменты, чтобы стать разработчиком PSVR, остаются в тайне, поскольку Sony пока не раскрыла свой комплект разработки. Некоторые из VR энтузиастов предполагают, что комплект PS4 для VR — это просто обычный PS4 с гарнитурой, которая подключается к ПК.

Во всяком случае, если вы хотите нанять VR разработчика для создания игры на PlayStation, вы должны смотреть преимущественно среди игровых студий или отдельных игровых разработчиков.

Нанять разработчика SteamVR

SteamVR — это приложение для запуска Steam в виртуальной реальности, работающее на гарнитурах HTC Vive, Oculus Rift и Open VR. Хотя в основном используется для Vive. Поскольку для своего особого 360-VR-опыта требуется отдельная комната, предназначенная для интерактивных игр, ваш VR разработчик должен быть высококвалифицированным создателем 3D-игр.

Vive имеет прочные требования: комната минимум 2 × 1,5 метра, гарнитура, 2 базовые станции, 2 контроллера, кабели и адаптеры, наушники, ПК с монитором. Очевидно, что разработка VR-игр огромна и должна быть богата функциями и впечатляющими пейзажами. Это стрелялки зомби, такие как Аризона Саншайн или многопользовательские боевые шутеры, такие как Hover Junkies.

Сообщество разработчиков SteamVR утверждает, что имеет все инструменты и навыки для выполнения таких проектов. Они используют двигатели Unreal и Unity, предлагают OpenVR SDK и Viveport SDK для VR разработчиков. Чтобы нанять разработчика SteamVR, вы можете проверить SteamCommunity или просмотреть внештатные сайты.

Наймите разработчика Oculus VR

В качестве одной из самых популярных VR гарнитур, которая предлагая комплекты для разработки (которые продаются как горячие пирожки), Oculus предлагает множество возможностей для VR разработчиков. Согласно опросу разработчиков 2020 года, Oculus Rift является платформой, представляющей наибольший интерес для них.

VR разработчик под Oculus должен быть знаком с Oculus SDK и документацией, обладать навыками C ++ в сочетании с Unity, Unreal, CryEngine. Владение последним DK-2 станет признаком реального мастерства на этой VR платформе. Чтобы найти разработчика Oculus, официальный форум или Reddit devs могут быть очень полезными.

Как стать VR разработчиком

Для разработчиков и фрилансеров виртуальная реальность предлагает яркие перспективы. Те, кто хочет вскочить на скоростной VR поезд, могут начать с онлайн-курсов Udacity, Udemy, VrDev School и т. д. Даже некоторые VR платформы, такие как Unity3D, помогают самообразовываться VR разработчикам. В Reddit снова есть раздел об обучении VR.

Наряду с теорией вы можете попробовать сделать некоторые простые VR-опыты. Подумайте о своем первом приложении VR, лучше всего начать с прототипа на Google Cardboard. Получите devkit, узнайте о движках и выберите свой вариант. Если вы хотите быть известным VR разработчиком, рассмотрите эти четыре шага:

  1. Присоединяйтесь к VR сообществу — здесь проводятся различные мероприятия, конференции и встречи, где эксперты VR и новички могут обмениваться демонстрационными материалами, рассказывать о последних инструментах и ​​практиках.
  2. Получить оборудование — веб-браузер и YouTube 360-видео недостаточно для приобретения навыков в VR, купите себе Cardboard (20 долларов США), попробуйте другие гарнитуры. Вам также понадобится подходящая камера, например GoPro, и программное обеспечение для редактирования видео.
  3. Развивайте свои навыки — научитесь создавать 360-градусный графический и видеоконтент, изучайте движок Unity, старайтесь создавать интерактивный контент, изучать или улучшать свой Javascript и т. д.
  4. Определите свою нишу — аппаратное / программное обеспечение, 360-контент, 3D-анимация, рендеринг изображений, VR-игры… лучше придерживайтесь одной области, пока не почувствуете себя экспертом.

Мы попытались собрать релевантную информацию на тему того, как нанять VR разработчика или самим стать им, и будем надеяться, что она помогла вам.

ТЕХНОЛОГИИ, ИНЖИНИРИНГ, ИННОВАЦИИ

Измеритель диаметра, измеритель эксцентриситета, автоматизация, ГИС, моделирование, разработка программного обеспечения и электроники, БИМ

Виртуальная реальность для образования: обзор технологий и полезные ссылки

В статье рассматриваются идеи и уже существующие примеры использования технологий дополненной и виртуальной реальности (AR и VR) в образовании. В начале статьи дается краткий обзор технологий, даются основные определения, описывается техническая часть. Далее рассматривается существующий опыт применения этих технологий: приложения, организации, исследования. В последнем разделе предлагаются идеи для применения в образовании. В заключении указываются основные проблемы и трудности, которые могут возникнуть в процессе внедрения этих технологий. Итак, виртуальная и дополненная реальности (VR и AR) – это современные и быстро развивающиеся технологии.

Их цель – расширение физического пространства жизни человека объектами, созданными с помощью цифровых устройств и программ, и имеющими характер изображения (Рис. 1).

На рисунке 1а показано изображение, которое видит пользователь через специальные очки виртуальной реальности (далее – VR). Изображение разделено на две отдельные картинки для каждого глаза и специально искажено, чтобы создать для глаз иллюзию трехмерного пространства. Если человек перемещается или просто поворачивает голову, то программа автоматически перестраивает изображение, что создает ощущение реального физического присутствия. С помощью контроллеров (джойстиков и т.п.) пользователь может взаимодействовать с окружающими предметами, например, он может поднять камень и бросить его с горы – встроенная в программу физическая модель просчитает полет этого камня, что еще больше создаст иллюзию реального пространства.

На рисунке 1б показано приложение, использующее технологии дополненной реальности (далее – AR). В этом приложении можно размещать изображения мебели на изображении с камеры телефона, но за счет их деформаций у пользователя создается впечатление, что он видит реальный предмет, располагающийся в комнате. Важно, то, что в этом случае реальность (комната) дополняется виртуальным креслом, и соответствующая технология будет называться дополненной реальностью. Создание дополненной реальности возможно не только с помощью смартфонов, но и других технических средств, например, посредством специальных очков. В этом случае, виртуальное изображение достраивается на поверхности линз очков.

Рисунок 1. Примеры технологии виртуальной (а) и дополненной реальности (б)

В качестве устройств на данный момент используются: очки виртуальной и дополненной реальности, контроллеры, наушники, смартфоны, планшеты. Эти устройства позволяют человеку видеть и слышать цифровые объекты (Рис. 2). В ближайшем будущем, ожидается появление перчаток с обратной связью, позволяющих человеку осязать цифровые объекты (Рис. 3).

Рисунок 2. Устройства для VR и AR: очки с наушниками (а), контроллеры (б), смартфоны и планшеты (в)

Рисунок 3. Прототип перчаток с обратной связью

Программы создаются, как правило, на тех же платформах, на которых разрабатывают компьютерные игры (Unity [1], Unreal Engine [2], и т.д.), с помощью различных инструментов для разработки программ виртуальной и дополненной реальности (Steam VR [3], Google VR [4], Oculus [5], Windows Mixed Reality [6], Google ARCore [7], Apple ARkit [8], Google Tango [9], Vuforia [10] и т.д.).

Прототипы устройств и первые использования терминов VR и AR существовали еще в середине 20 века, но современная терминология была сформирована в начале 90-х годов. Для VR в работе Джарона Ланье (Jaron Lanier) [11], для AR в работе авторов Коделла, Томаса и Мизелла (Caudell, Thomas P., and David W. Mizell) [12].

Вследствие бурного развития технологий, терминология постоянно изменяется. Однако, понятие реально-виртуального континуума (reality-virtuality continuum), предложенное в работе Милгрэма, Поула и др. (Milgram, Paul, et al.) [13] остается актуальным и по сей день и является основополагающим для последующих. На рисунке 4 показана иллюстрация для определения понятия реально-виртуального континуума.

Рисунок 4. Реально-виртуальный континуум.

Все технологии, связанные с расширением реальности посредством цифровых объектов (возможно, что и не только цифровых), располагаются между двумя полярными вариантами возможных реальностей: реальностью (reality), в которой мы с вами живем, и виртуальной реальностью (virtual reality, VR). Реальность — это абсолютное отсутствие дополнительных объектов в физическом пространстве, т.е. само физическое пространство. Виртуальная реальность — это абсолютное отсутствие реальных объектов. Множество этих технологий называется смешанной реальностью (mixed reality, MR). На практике оно часто разбивается на подмножества. Двумя классическими подмножествами являются дополненная реальность (augmented reality, AR) и дополненная виртуальность (augmented virtuality, AV). В первом случае подразумеваются технологии, дополняющие реальность различными объектами, во втором, дополняющие виртуальную реальность реальными объектами.

В качестве примера можно привести технологию, которая погружает вас в Древний Рим. Если эта технология дополняет окружающее вас пространство различными объектами из той эпохи (мечи, доспехи, глиняные кувшины, храмы, арены), то это будет считаться AR технологией, если же вас переносят в древний город, с его архитектурой, людьми, погодой, событиями, и т.д., но, к примеру, лица этих людей будут транслироваться из окружающего мира, то это технология дополненной виртуальности (далее – AV). На сегодняшнем уровне развития, технология AV практически не используется, но в будущем она может стать гораздо более впечатляющей, чем AR и VR.

Говоря о прогнозах развития технологии, часто предполагается смещение существования человека в пространство смешанной реальности (MR), что уже наблюдается вследствие развития интернета и мобильных устройств. В рамках виртуально-реального континуума мобильные устройства можно считать технологией дополненной реальности AR, так как они дополняют окружающий мир дополнительной визуальной, звуковой и отчасти тактильной информацией. В короткометражном фильме антиутопии режиссер Кейши Матсуда (Keiichi Matsuda) [14], показывает результат такого движения, который автор называет чрезмерной или сверх-реальностью (hyper reality). Сможет ли человек в том виде, в котором он есть сейчас существовать в подобном мире? Это остается вопросом.

Имеющийся опыт применения в образовании

В последнее десятилетие, благодаря уменьшению стоимости устройств, технологии стали более доступны широкому кругу пользователей. Что, в свою очередь, привело к росту числа программ (приложений) по различным тематикам. Для VR это в основном игры от 1 лица в жанре шутер или записи камер 360 градусов (прыжки парашютистов, достопримечательности, дикая природа, подводный мир, динозавры и т.д.), для AR приложения для изменения лиц пользователей, измерения расстояний объектов реального мира, различные головоломки, а также обучающие программы (в основном, по анатомии и астрономии).

Если говорить о применении в образовании, то для виртуальной реальности это изучение природы [15, 16], проведение лабораторных работ по физике [17], изучение динозавров [18], путешествие по планетам [19], астрономии [20] и многое другое. Для AR это изучение анатомии [21], химии [22, 23], астрономии [24, 25].

Технологии VR и AR часто упоминаются в программах иммерсивного обучения (immersive education) [26-31]. Такие программы включают в себя использование современных информационных технологий в процессе обучения, который проходит внутри различных виртуальных миров и симуляций, причем часто в игровой форме. Такой вид обучения способствует повышению вовлеченности, коммуникаций между обучаемыми и интереса к предмету.

В рамках академических исследований, на тему влияния технологий дополненной реальности на процесс обучения, было проведено десятки работ (наиболее полный обзор представлен в одной из указанных в списке источников работе – [32]). В обзоре отмечено улучшение успеваемости обучаемых, понимания материала, повышение уровня мотивации. Также растет степень вовлеченности в процесс обучения и интереса к изучению предмета, повышается уровень коммуникации между студентами.

Основные проблемы, с которыми сталкивались преподаватели – это дополнительное время, затраченное на скачивание приложений, обучение работе с ними обучаемых, плохая работа геолокации, иногда низкое качество отклика моделей, трудности у студентов с работой в формате AR. В целом, все проблемы связаны с недостатком опыта в работе с AR и пока еще несовершенством технологии. В дальнейшем, с развитием технологии, эти проблемы будут устранены.

Идеи для применения

В данном разделе представлены лишь некоторые идеи того, как могут быть использованы возможности технологий AR и VR в сфере образования.

a) виртуальная реальность (VR)

Возможность этой технологии погружать человека в виртуальный мир определяет основное направление для ее развития в образовании. Все то, что не может быть создано в реальном мире по техническим, экономическим или физическим причинам, может быть создано в мире виртуальном. Возможность побывать там, где в реальности побывать трудно или невозможно. Увидеть электрические и магнитные поля, доисторических животных, подводные миры, древние страны, планеты и астероиды. Также эта технология может открывать некоторые вещи по-новому, к примеру, живопись, есть приложение, которое погружает вас в картину Ван Гога «Ночное Кафе» [33]. Такие приложения могут по-новому открыть живопись в веке кино и компьютерных игр.

В физике, эта технология может позволить проводить лабораторные работы в современных лабораториях. К примеру, почему бы не смоделировать наиболее известные исследовательские проекты последних лет: большой андронный коллайдер или детектор гравитационных волн и провести в них лабораторные работы? Это позволит заинтересовать обучаемых, показывая им современное состояние науки, а не то, при котором учились еще их деды и прадеды (что конечно, тоже имеет значение).

При изучении иностранных языков, большой прогресс в обучении достигается при живом общении с носителем. Но если такого человека найти трудно или трудно технически доставить его в аудиторию. Виртуальная реальность уже сейчас позволяет попадать в пространства, где можно не только общаться, но и взаимодействовать с другими пользователями [34-36]. Например, можно перенести группу, изучающих японский язык в России, и группу, изучающих русский язык в Японии, в одно пространство, где они могли бы общаться, выполнять задания. А на следующее занятие, например, с группой из Испании. Такой интерактивный формат будет интересен обучаемым в любом возрасте. Проводить же такие встречи вживую или даже с использованием видеоконференций связи было бы не так эффективно, но более трудоемко и затратно.

В изучении истории, обучаемые могут ознакомиться с трехмерными экспонатами музеев мира. А также с воссозданными городами, битвами или другими историческими событиями. Например, можно не только воссоздать Бородинскую битву, но и позволить обучаемым в ней поучаствовать и принимать свои собственные, а также коллективные решения. Таким образом, это будет новым шагом развития после создания Бородинской панорамы в Москве.

В области географии современное развитие камер 360 градусов, позволяют пользователям снимать трехмерные панорамы и видео. Многие исследователи, путешественники и просто туристы снимают множество материала и выкладывают его в открытый доступ. Это видео про горы, океаны, полеты, вулканы, полюса. Использование такого материала на занятиях, позволит обучаемым увидеть далекие уголки нашей планеты и поддержать их интерес к путешествиям.

В биологии технология открывает возможность масштабироваться до размера органов, клетки или даже молекулы ДНК [37-38]. Интерактивные возможности позволяют не только увидеть статическую картину, но и посмотреть, к примеру, процесс репликации ДНК.

В области химии приложения позволяют проводить опасные или дорогостоящие опыты [39-40]. Изучать строения атомов и молекул. Наблюдать за химическими превращениями в динамике.

В области литературы можно, например, визуализировать наиболее яркие моменты художественных произведений. Интересным видится совмещение материала и события. Например, побывать на экзамене в Царскосельском лицее и увидеть, как Пушкин читает «Воспоминания в Царском Селе». Конечно, голоса поэта и главное той энергии уже не воссоздать, но такой формат позволит обучаемым почувствовать ту атмосферу, которая царила в то время.

b) дополненная реальность (AR)

Визуализация алгебраических поверхностей, как второго, так и более высоких порядков. На рис. 5 показаны алгебраические поверхности 2 порядка при их отображении с помощью технологии AR. Обучаемый получит возможность качественно изучить поверхность как реальный объект перед собой, а не на экране компьютера и, тем более, книги, а также изменять параметры в реальном времени и видеть результат. Все это должно способствовать лучшему пониманию структуры уравнений (интерактивное изменение параметров) и трехмерной формы поверхностей.

Рис. 4. Алгебраические поверхности 2 порядка

Аналогичные визуализации можно создавать для поверхностей более высокого порядка (рис. 5).

Рис. 5. Алгебраические поверхности порядка больше 2: (a) Диагональная кубическая поверхность Клебша, (б) Лента Мебиуса, (в) Бутылка Клейна

Основным направлением для применения в физике является визуализация уравнений математической физики. При этом показывается решение в виде физического процесса. Обучаемый сможет динамически изменять параметры уравнения и видеть влияние этого изменения на результат.

Интересным видится визуализация фазовых диаграмм, в частности pvt-диаграммы (фазовой диаграммы) воды (рис. 6). На диаграмме возможно отображение физических процессов: изобарного, изохорного, изотермического, адиабатного и политропных процессов. Студент будет видеть полную картину процесса, а не проекции на определенные плоскости, интерактивно менять точки начала и окончания процесса, видеть дополнительную информацию о процессе (выделяемая/поглощаемая энергия, параметры в начале и конце).

Рис. 6. Фазовая диаграмма воды

В химии отображение атомных орбиталей (рис. 7) поможет лучше понять и запомнить их строение. Визуализация строения молекул (рис. 8), позволяет увидеть различные химические связи в пространстве.

Рис. 7. Фазовая диаграмма воды

Рис. 8. Молекула кофеина

В машиностроении визуализация моделей оборудования с возможностью воспроизведения анимации, показывающей принцип их работы. Для насосов и турбин можно размещать рядом фазовую диаграмму среды с нанесенным на ней физическим процессом. На рис. 9 показан снимок из AR приложения, где показана АЭС с реактором ВВЭР мощностью 1200 МВт. В приложении отображаются основные конструкции, оборудование и анимируется движение среды.

Рис. 9. AR приложение с АЭС ВВЭР 1200

Выводы

Сегодня в реальности массового общего образования представить себе использование технологий дополненной и виртуальной реальности достаточно тяжело. И дело не в финансовой составляющей – мы знаем успешный пример амбициозного проекта «Московская электронная школа», в рамках которого подобные технологии используются в некотором объеме. По нашему мнению, основные трудности связана с:

  • Жесткостью программы, которую необходимо успешно усвоить ученикам в рамках общего образования. Несмотря на то, что технологии виртуальной и дополненной реальности имеют большой потенциал для повышения успеваемости обучаемых, они же могут существенно отвлекать. Примеры использования технологии говорят об увеличении вовлеченности и повышении интереса к процессу обучения. Некоторые исследователи делают вывод, что эти факторы ведут к повышению успеваемости обучаемых. Однако, в случае излишнего увлечения формой в ущерб содержанию эффект может быть обратным.
  • Использование подобных технологий, вероятно, может давать большой эффект, но использование в рамках стандартного школьного урока в 45 минут будет приводить к существенному нарушению программы, так как временные затраты на работу с материалом с использованием данных технологий так или иначе будут изменять план учебных занятий.
  • Внедрение подобных технологий связано с несколькими трудностями, которые носят финансовый характер: дороговизна оборудования, отсутствие большого числа качественных приложений и, соответственно, необходимость их разработки, небольшой опыт пользования данной технологией у преподавателей, которых необходимо дополнительно обучить.
  • Скромное количество и разнообразие существующих приложений с использованием технологий AR и VR, особенно специально созданных для образования, является еще одним «тормозом». Для того, чтобы изменить ситуацию, безусловно, необходима государственная поддержка таких проектов, государственный заказ. Создание даже небольшого приложения виртуальной реальности, к примеру, в области истории, требует работы множества специалистов: историков, художников, программистов, культурологов и др. Подобные ресурсы возможно найти или при наличие серьезных ресурсов и запроса со стороны государства или крупного бизнеса, либо в случае, когда интересы различных сторон пересекаются.

Какие есть способы преодолеть эти трудности? Основной наш тезис заключается в том, что в настоящий момент использование технологий дополненной и виртуальной реальности наиболее адекватно в области дополнительного образования, которое может служить проводником новых идей, не столь жестко структурировано, как общее образование.

Проиллюстрируем как дополнительное образование может преодолевать трудности, пройдясь по указанным выше пунктам потенциальных проблем внедрения технологий.

Дополнительное образование имеет гораздо гибкую по сравнению с общим образованием систему устройства. Программы различных уровней, различная продолжительность занятий, привлечение педагогов из профильных организаций на частичную занятость. Возможности сотрудничества с профильными промышленными предприятиями, вузами позволяет привлечь компетентных специалистов, а также потенциально дает возможность найти способы решения вопросов по необходимому оборудованию. Особенно интересен вариант сотрудничества с другими организациями, например, музеями, которые могут быть заинтересованы в подобных технологиях. Уже сейчас существуют экскурсии и специально созданные экспозиции, где активно используются возможности AR и VR. Так почему не создавать и использовать высокотехнологичный продукт для совместного использования? Ведь они могут быть включены как элементы программ по многим направлениям дополнительного образования.

Отдельно стоит сказать о необходимости не только обучения с помощью технологий AR и VR, но и обучения компетенциям по созданию продуктов, использующих эти технологии. Предпрофессиональное и профессиональное образование обязательно должно обратить внимание на эти направления подготовки. В настоящий момент разработка виртуальной и дополненной реальности входит в список компетенций такого мероприятия как «Ворлдскиллс Россия» [41], что отражает востребованность современным обществом специалистов в данных направлениях.

Дополнительный материал:

Виртуальная реальность открывает новые возможности для изучения теории и отработки практики, ведь традиционные методы могут быть весьма затратными или слишком сложными. Существует 5 основных преимуществ использования AR/VR в сфере образования.

  • Наглядность. 3D-графика позволяет воспроизвести детализацию даже самых сложных процессов, невидимых человеческому оку, вплоть до распада ядра атома или химических реакций. К тому же, ничто не мешает увеличить уровень детализации и увидеть движение электронов или воспроизвести механическую модель, к примеру, развития клетки человеческого организма на разных этапах. Virtual Reality позволяет воспроизвести или смоделировать любые процессы или явления, о которых знает современная наука.
  • Безопасность. Практические основы управления летательными или сверхскоростными аппаратами, можно абсолютно безопасно отработать на устройстве виртуальной реальности. Еще VR дает возможность отрабатывать сверхсложные медицинские операции или манипуляции, без вреда и опасности для кого-либо.
  • Вовлечение. VR-технологии дают возможность смоделировать любую механику действий или поведение объекта, решать сложные математические задания в форме игры и прочее. Виртуальная реальность позволяет путешествовать во времени, просматривая основные сценарии важных исторических событий или увидеть человека из внутри на уровне движения эритроцита в крови.
  • Фокусировка. Пространство, смоделированное в VR можно легко рассмотреть в панорамном диапазоне 360 градусов, не отвлекаясь на внешние факторы.

Возможность проведения виртуальных уроков. Благодаря возможности отображения смоделированного пространства от первого лица и возникновения эффекта собственного участия в виртуальных событиях, стало возможным проведение целых уроков в режиме Virtual Reality.

Форматы VR в сфере образования

Внедрение новых технологий влечет за собой переформатирование всего учебного процесса, с целью адаптации к использованию новых возможностей изучения теории и отработки усвоенных знаний на практике.

Стационарное образование

Технологии виртуальной реальности предоставляют отличные возможности для того, чтобы усвоить материал эмпирического характера. Традиционный формат урока практически не меняется, а лишь дополняется погружением в VR на 5-10 минут.

Возможно деление одного занятия на несколько этапов, в каждом из которых наиболее сложные моменты визуализируются в виртуальном мире. Как и раньше, основой изложения нового материала остается лекция. Но виртуальная реальность дает возможность усовершенствовать урок, вовлекая учеников полностью погрузиться в учебный процесс, визуализируя ключевые моменты пройденного материала.

Дистанционное образование

В случае с дистанционным обучением, ученики могут быть в любой точке планеты, аналогично, как и преподаватель. У каждого из них будет создан образ-аватар, который будет присутствовать в виртуальном классе. При всем этом, ученики могут дистанционно слушать лекции, выполнять индивидуальные или групповые задачи.

Аватары учеников в виртуальном классе.

Виртуальная реальность позволяет избавиться от границ, что могут возникать во время видеоконференций или дистанционных уроков, создавая эффект личного присутствия. Преподаватель сможет увидеть, когда ученику необходимо «выйти» из «класса», к примеру, такие модели VR-шлемов, как Oculus Rift или HTC ViveТакже имеют встроенные датчики освещения, которые позволяют понять, когда устройство используется человеком, а когда нет.

Образование смешанного типа

Если существуют обстоятельства, которые мешают посещать занятия, в ученика есть возможность проходить уроки дистанционно. Чтобы это стало возможным, класс или аудиторию необходимо оборудовать специальными камерами, которые позволяют производить съемку в формате кругового обзора (360 градусов) с которых будет транслироваться урок в режиме online. Ученики, которые по той или иной причине не могут присутствовать в классе, могут быть вместе со своими одноклассниками во время урока, конспектируя материал или решая задачи прямо со своего места за партой.

Самообразование

Практически каждый образовательный курс можно адаптировать для самостоятельного прохождения материала и его усвоения. Уроки с разных предметов можно размещать в популярных онлайн-магазинах, таких как Steam, App Store, Google Play Market и другие. Таким образом, у каждого появиться возможность проходить урок в любое удобное для него время или делать это повторно для лучшего усвоения знаний со сложной темы.

Недостатки внедрения VR в образование

На данном этапе самые новые модели VR-устройств еще не проработаны на 100% для их полноценного применения с целью обучения в школе или ВУЗе, поэтому потенциально использование виртуальной реальности может иметь ряд недостатков.

  • Объем. Практически каждая учебная дисциплина обладает огромным объемом важного материала, поэтому создание одного такого курса несет большую трудоемкость для создания виртуального контента. Это может быть, как отдельный урок на каждую тему, так и десятки отдельных приложений. Компании, которые планируют заниматься разработкой уроков в формате виртуальной реальности, должны быть готовыми к тому, что этот процесс будет занимать большой объем времени и ресурсов без возможности получить прибыль до создания и выхода полноценного урока или целого курса, состоящего из десятка уроков.
  • Стоимость. Если речь идет о дистанционным обучении, то ученикам стоит позаботится о наличии гаджетов способных визуализировать виртуальную реальность, в свою же очередь учебным заведениям необходимо будет закупить дорогостоящее оборудование для классов, в которых будут проходить виртуальные уроки, что требует немалых финансовых вливаний.
  • Функциональность. Virtual Reality, как и любая другая аналогичная технология, нуждается в использовании собственного языка. Нужно подобрать правильные инструменты, чтобы создать качественное наполнение виртуального урока. Существующие приложения виртуальной реальности для обучения не могут использовать на 100% все потенциальные возможности технологии и поэтому не выполняют своей основной функции.

Урок химии в Virtual Reality

С целью проверки и испытания эффективности и целесообразности применения VR-технологий в образовательном процессе, разработчики стартапа Mel создали виртуальный урок химии в качестве эксперимента. Для прохождения исследования были задействованы дети школьного возраста (от 6 до 17 лет), а также их родители или родственники. После прохождения, участники должны были дать ответ на три поставленных вопроса: хорошо ли усваивается материал, поданный в таком виде, как относятся дети к обучению в режиме VR и какие школьные дисциплины более предпочтительны для визуализации в режиме виртуальной реальности.

Темой урока были различные химические реакции проводимые в реальном времени в виртуальной реальности. После того, как участник надевал VR-очки, он попадал в комнату с партой, на которой были представлены колбы с различными хим. составами. Следующим этапом было смешение ингредиентов, и проведение самой химической реакции. В одном уроке приняло участие порядка 6 учеников, он проводился одним учителем и проходил около 5-7 минут. По окончанию лекции участники заполняли опросники.

Уровень усвоения материала и личное отношения к VR-урокам

Участники должны были дать ответ на несколько закрытых тематических вопроса из проведенных опытов. Преимущественное большинство респондентов показали отличный результат, и только 8,5% участников так и не смогли усвоить новый материал.

Ссылки

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!

Добавить комментарий