Що таке доповнена реальність: історія української дослідниці

Посеред кімнати спливає Земля. Спершу – як напівпрозора куля. Поступово вона стає чіткішою і яскравішою, на ній барвисто видно материки і океани. Спокійний жіночий голос розповідає про будову Сонячної системи і нашої галактики. Окуляри ‎доповненої реальності лише на мені, тому більше ніхто із присутніх у кімнаті цього не бачить і ‎не чує. Тільки я. ‎

Одним порухом руки я “змітаю” планету в куток. Клацаю пальцями – окуляри реагують ‎на мої рухи, додаток закривається. ‎

За словами голови Apple Тіма Кука, технологія доповненої реальності – також відома як AR (з ‎англ. – augmented reality) – це настільки ж “велика ідея”, здатна змінити світ, як свого часу – ‎смартфон.‎

Звісно, тут, в Києві, де калюжами сходить сніг і часом навіть нові айфони без роз’єма для ‎навушників здаються чимось надміру футуристичним, ідеї Тіма Кука із сонячної Каліфорнії ‎можуть звучати фантастично. ‎

Та поруч зі мною – цілком реальна, а не фантастична, студентка PhD університету Оксфорд Брукс Алла Вовк. Вона займається вивченням і розробкою технології доповненої ‎реальності. ‎

Кримчанка Алла поїхала вчитися в університет Оксфорд Брукс у 2015 році, після закінчення ‎бакалаврату в Інституті журналістики КНУ імені Тараса Шевченка. Там, отримавши ступінь ‎магістра у галузі цифрових медіа, вона захопилася AR і приєдналася до команди Лабораторії візуалізації досвіду (Performance Augmentation Lab), що займається теоретичними і ‎практичними дослідженнями цієї технології.

Лабораторія створена лише рік тому, ‎працює у ній поки що тільки три людини. Алла Вовк – одна із них.‎

AR, а не VR‎

‎”Уяви, що в тебе на носі висить проектор, який проектує голограми, – трохи схожий на ті старі ‎проектори, які проектують картинку на стіну. Але ти бачиш цю картинку лише через окуляри”, ‎‎- намагається пояснити вона, доки я приміряю на себе окуляри доповненої реальності.‎

За її словами, AR – це поєднання реального світу і нашарування на нього віртуальних ‎зображень – голограм. ‎

При цьому AR принципово відрізняється від VR – віртуальної реальності.

“Тут (у AR. – Ред.) ти ‎можеш спостерігати реальне середовище, в якому знаходишся, тоді як там, у VR, ти ‎перебуваєш повністю у 3D-згенерованому світі”, – пояснює пані Вовк.‎

Вона наполягає, що AR – аж ніяк не нова технологія, а радше згадана. Люди здавна ‎фантазували про доповнення світу речей, який вони бачили і відчували, “магією”. Пізніше мрії ‎про це перенеслися до наукової фантастики. Наприклад, концепт віртуальних голограм показав у своїх фільмах режисер “Зоряних війн” Джордж Лукас.‎

Та реальні дослідження і публікації на цю тему почали з’являтися лише 20-30 ‎років тому, а справжній технічний прорив відбувся у останні п’ять років.‎

‎”Люди зараз намагаються втілити у реальному житті те, що вони давно знімали у цих ‎науково-фантастичних фільмах”, – зазначає дослідниця.‎

Для чого це потрібно? “Не тільки для того, щоб реалізовувати якісь неймовірні ідеї, які є в ‎людей, але й для того, щоб допомагати людям вирішувати їхні проблеми”, – впевнена Алла ‎Вовк.‎

Когнітивне перенавантаження

Доповнена реальність здається чимось далеким і незрозумілим, доки ти раптово ‎не стикаєшся з нею у повсякденному житті. ‎

Напевне, найбільш відомим випадком проникнення AR у повсякдення стала гра Pokemon Go, ‎яка минулого року несподівано захопила і прикула до смартфонів і планшетів мільйони ‎людей по всьому світу. За віртуальними покемонами на реальних локаціях полювали і діти, і ‎дорослі.

Автор фото, Getty Images

Pokemon Go на пласких екранах наших смартфонів – це “несправжня” доповнена реальність, каже дослідниця

“Це чудово, що був Pokemon Go, і я рада, що люди через це пройшли, бо вони підійшли ‎до цього (до AR. – Ред.) ближче”, – каже пані Вовк.‎

Проте, за її словами, справжній потенціал доповненої реальності ховається не в розвагах та ‎іграх, а в нових можливостях, які AR відкриває для освіти і виробництва.

Із розвитком технологій і загальній інформатизації нашого життя, поширенням телевізорів, ‎комп’ютерів та смартфонів, людство зіштовхнулося із проблемою, яку називають когнітивним ‎перенавантаженням. Тобто ситуацією, за якої кількість операцій, які необхідно здійснити ‎мозку людини, перевищує його потужності. ‎

За даними PwC, щороку бізнес втрачає до 900 млрд доларів через втрату працівниками ‎можливості “приймати рішення, обробляти інформацію і пріоритизувати завдання”.‎

AR – це саме та технологія, що зможе розвантажити наш мозок, вивільнити частину ‎когнітивних зусиль і допомогти оптимізувати їх використання.‎

Наприклад, зараз оксфордська лабораторія Алли Вовк працює над проектом, що має ‎допомогти медикам аналізувати МРТ-зображення мозку пацієнтів.

Зараз аналізувати ці медичні дані можна лише через окремі знімки. Це доволі довгий і ‎складний процес, який дослідники прагнуть спростити, створивши програму, яка ‎поєднуватиме дані МРТ у одну 3D-модель мозку.‎

Лабораторія співпрацює із норвезькою компанією Lufttransport, що виготовляє ‎невеликі літаки для технічних завдань. Перевірка такого літака, який має бути ‎готовий до вильоту в будь-який момент, проходить щодня і включає близько 120 пунктів. ‎

‎”Часто люди забувають якийсь пункт. та якщо ти, ‎наприклад, через окуляри поглянеш на літак, й в тебе там з’являтимуться віртуальні голограми ‎того, куди треба подивитися і що перевірити, то процес і якість кінцевого продукту, що ‎вироблятиметься, будуть набагато кращі”, – пояснює пані Вовк.‎

Завдяки тому, що AR дозволяє візуалізувати інформацію – наприклад, показати дитині 3D-‎модель молекули чи тієї ж планети Земля – ми зможемо отримувати її уже в готовому для ‎сприйняття вигляді і не будемо витрачати час і когнітивні зусилля на її інтерпретацію, ‎стверджує пані Вовк.‎

‎”AR – це інструмент, – каже дівчина, задумавшись на мить. – Це й справді інструмент для ‎візуалізації свого внутрішнього світу і того, як ти хочеш вивчати нові речі і створювати нові речі”.‎

Окуляри чи смартфон?‎

Хоч Pokemon Go поки що – найвідоміший нам випадок використання технології AR, за ‎словами Алли Вовк, доповнена реальність на екранах смартфонів і планшетів – це все ще ‎‎”несправжня” доповнена реальність. “Справжній AR – це там, де ти використовуєш шолом ‎доповненої реальності чи окуляри”, – каже вона.‎

Наприклад, Google Glass? “Google Glass – це примітивне зображення, у них ‎дуже обмежене поле зору”, – пояснює Вовк.‎

Нині, за її словами, окуляри доповненої реальності розробляють три компанії: Microsoft, яка у ‎‎2016 році випустила окуляри HoloLens, американська компанія Meta і таємничий стартап ‎Magic Leap. ‎

Але саме окуляри – наразі слабке місце AR. Так одна пара HoloLens, яку я приміряла, коштує ‎від 3 до 5 тисяч доларів. Така ціна, вочевидь, зависока для пересічного користувача, та й ‎додатків для AR ще не так багато. Тому усі такі окуляри поки що створюються для самих ‎розробників.‎

Компанія Sensorama – одна із кількох у Києві, яка має окуляри HoloLens. ‎

Така пара HoloLens поки що коштує від 3 до 5 тисяч доларів

Поки що окуляри HoloLens – також лише прототип

Перший їхній проект у AR – створення віртуального макету Чорнобильської АЕС.

За словами ‎їхнього керівника Кирила Покутного, мета проекту – і освітня, покликана розповісти ‎усім охочим, як влаштована АЕС, і наукова – допомогти спеціалістам, що працюють у сфері ‎атомної енергетики.‎

За його словами, доступ до окулярів HoloLens – не такий уже й примарний, як може здатися. Теоретично, будь-хто охочий, маючи досвід у сфері нових технологій, може ‎запропонувати “Сенсорамі” свій проект, який він хоче втілити у AR.‎

Зрештою, і смартфони чи персональні портативні комп’ютери колись здавалися людству ‎недосяжною технологією.‎

‎”З мобільними телефонами скільки знадобилося років, щоб вони були ледь не в кожної ‎людини на планеті? Те ж і з окулярами”, – розмірковує Алла Вовк.‎

‎”Ось вони з’являються, і, можливо, через кілька років ця технологія буде вдосконалюватися, ‎покращуватися і оновлюватися, а відтак дешевшати і ставати все більше доступною для ‎масового споживача”, – зазначає дослідниця.‎

Поки що ж, стверджує пані Вовк, нам слід очікувати появи AR здебільшого на планшетах і ‎смартфонах.‎

Як не зачепитися об дріт?‎

Та як показав досвід Pokemon Go, AR як технологія має й темну сторону. Сайт ‎pokemongodeathtracker.com нарахував уже 13 смертей і 53 випадки травмування через цю гру.‎

‎”Через те, що люди в окулярах можуть бути дуже занурені у досвід, який вони ‎переживають там, вони можуть не помітили дріт чи стілець і упасти. Адже у AR ми все ще ‎використовуємо наш простір, у якому ми живемо”, – каже пані Вовк.‎

За словами Алли, це пов’язано з тим, що мозок людини все ще не встигає призвичаїтися до ‎розрізнення реальних речей і голограм: “Просто тому що ви так влаштовані, і так ‎влаштований наш мозок”.‎

За її словами, відповідальність за безпеку AR відтак лежить і на розробниках додатків, ‎наприклад, уникнення шкоди дітям, і на самих користувачах технології.

‎”Наведу улюблений приклад із ткацьким верстатом. Людину, яка вигадала ткацький ‎верстат, британська королева наказала стратити, аргументувавши це тим, що його винахід ‎зменшить кількість робочих місць. Насправді, як ми знаємо, цей винахід виявився достатньо ‎важливим в історії розвитку промисловості, й в Британії – особливо, адже вона готувалася до ‎індустріалізації. Це не тільки звільнило робочі місця, але й дозволило людям піти у творчий процес. ‎Люди почали розуміти, що в нас є не тільки руки – у нас є мозок, який ми маємо ‎використовувати”, – каже Алла.‎

‎”І те ж саме зараз – із доповненою реальністю”, – додає вона.‎‎

Доповнене і реальне

‎”Мені не дуже хочеться казати, що AR – майбутнє, чи що AR – це супертехнологія. Але це, ‎безперечно, та річ, яка допомагатиме людям використовувати їхні творчі сили і допомагати їм ‎виконувати ті речі, які вони виконувати не дуже хочуть”, – усміхається Алла Вовк.‎

Зрештою, усю історію людського розвитку можна описати як спробу винайти кращий ‎інструмент для виконання того, що ми не дуже хочемо робити.

Колись від ручного ткацтва ми ‎перейшли до ткацького верстата. А зовсім скоро, можливо, голограми ‎підказуватимуть нам, яку деталь за якою слід вкручувати, щоб створити цей верстат.

Та поки що я, приміряючи окуляри HoloLens, розважаюся – знищую віртуальних космічних ‎монстрів, які вилазять із дірки в стіні. Голос підказує мені, з якого боку вони мають з’явитися.‎

Раптом гра переривається – і той самий голос сповіщає: “Вам треба підзарядитися. Залишилося ‎‎20 хвилин”.‎

Ну що ж, слушно. Час повертатися до поки що звичної реальності.‎

Доповнена реальність (Augmented Reality, AR)

Великі компанії та розробники ігор все частіше пропонують нам додати в повсякденне життя частинку технологій майбутнього: доповнену реальність. Винахід військових вчених стає все популярнішим, адже інновації завжди викликають інтерес. Але які реальні перспективи AR в різних сферах життя?

Визначення

Доповнена реальність (або AR, від англійського augmented reality) – технологія, що дозволяє вбудувати створені за допомогою комп’ютера 3D-елементи в поле зору людини. Щоб побачити віртуальні об’єкти, що доповнюють звичну реальність, потрібно скористатися одним з гаджетів:

• Спеціальними окулярами або шоломом AR;
• Смартфоном або планшетом з встановленим додатком, що підтримує доповнену реальність.

Доповнену реальність використовують для передачі інформації в режимі онлайн, створення інтерактивних моделей, демонстрації товарів і послуг і в якості інструменту для творчості з величезним потенціалом.

Відмінність доповненої реальності від віртуальної реальності

У чому головна відмінність віртуальної і доповненої реальності: AR не припускає створення нового віртуального світу, лише доповнює існуючий. VR же використовують для створення повноцінних комп’ютерних симуляцій з можливістю повного занурення.

AR реальність часто стає основою механізму онлайн-ігор. Наприклад, кілька років тому підірвала Інтернет гра «Pokemon Go», она стала такою популярною через можливість зловити Пікачу у власній вітальні.

Історія доповненої реальності

Перша згадка про доповнену реальність сходить до 1950-х років, коли кінематографіст Мортон Хейліг думав про розвиток кіно і залученості глядача за рахунок використання всіх почуттів людини.

У 1968 році Сазерленд був першим, хто створив систему доповненої реальності з використанням оптичного прозорого дисплея з головним кріпленням.

Наступним експериментатором у сфері доповненої реальності став Стів Манн, який винайшов в 1980 році перший AR-пристрій, який можна було носити на голові. Він не був зручним, але дозволяв накладати на реальну картинку текст із зображення, що зберігалося в портативному комп’ютері захованому в портфелі випробувача.

Перші запущені у виробництво пристрої AR призначалися зовсім не для розваги.Технологію застосовували вчені корпорації Boeing: вона полегшувала роботу складальникам літаків. Вони носили спеціальні шоломи, в яких були напівпрозорі дисплейні панелі. На них виводилася необхідна інформація: креслення, інструкції і таблиці. Пристрої були також пов’язані з портативними комп’ютерами.

Перші запущені у виробництво пристрої AR призначалися зовсім не для розваги.Технологію застосовували вчені корпорації Boeing: вона полегшувала роботу складальникам літаків. Вони носили спеціальні шоломи, в яких були напівпрозорі дисплейні панелі. На них виводилася необхідна інформація: креслення, інструкції і таблиці. Пристрої були також пов’язані з портативними комп’ютерами.

Технологію з моменту винаходу використовували у військовому секторі, де вона отримала найбільш стрімкий розвиток. Super Cockpit представляв собою продуману систему доповненої реальності для пілотів. Спеціальний шолом виводив в поле зору льотчика текст, що містив всю необхідну для швидкого прийняття рішень інформацію. Надалі були розроблені також AR-інтерфейси для управління польотами.

AR стала поступово набувати популярності, проникаючи в нові сфери життя. Наприклад, з’явилися перші ігри з застосуванням доповненої реальності і суміжних технологій. Під час запису спортивних матчів стали використовувати обладнання, яке демонструє траєкторію руху м’яча.

У 2009 на сторінках журналу Esquire з’явилися спеціальні штрих-коди, при наведенні на які камери мобільного пристрою можна було побачити зображення. Пізніше з’явилися повноцінні AR-гарнітури в масовому виробництві, а Apple надала розробникам можливість вільно створювати додатки з доповненою реальністю в 3D.

Маркерна доповнена реальність

Іноді для роботи додатків доповненої реальності потрібен спеціальний маркер. Це може бути QR-код або штрих-код, а також будь-яке зображення, на розпізнавання якого запрограмовано пристрій. Перевага маркерной технології в надійності: така доповнена реальність рідше дає збій. При наведенні камери смартфона на контрольну мітку на екрані з’являється зображення, яке доповнює дійсність. Щоб гаджет розпізнавав маркери, необхідно встановити спеціальний додаток.

Яскравий приклад маркерной доповненої реальності – Rich Kids Magic. Це програма, що дозволяє дітям побачити, як оживають зображення на пачках соку. Крім анімованих картинок при наведені екрану смартфона на спеціальний маркер з’являються інтерактивні презентації, що розповідають в ігровій формі про закони фізики.

Безмаркерная доповнена реальність

AR без маркерів не прив’язана до певної локації. Так що зображення і текст поверх звичної оку картинки можуть виводитися там, де забажає користувач. Наприклад, за допомогою програми Headrix AR користувачі можуть приміряти окуляри в режимі онлайн. Програма розпізнає обличчя і розміщує 3D-модель окулярів так, щоб покупець міг оцінити, чи підходить йому оправа і форма.

Ще одна можливість для «примірки» – офіційний додаток компанії IKEA. Один з найбільших виробників меблів пропонує покупцям спочатку подивитися, як столи, крісла і декор впишуться в інтер’єр кімнати. Програма сама визначає оптимальний розмір віртуальних меблів, орієнтуючись на параметри кімнати.

Сфери застосування доповненої реальності

Технологія AR зручна і досить багатофункціональна. З її допомогою можна швидко передавати інформацію, демонструвати роботу механізмів, влаштовувати креативні перформанси і створювати оригінальні онлайн-ігри.

Ще одна важлива функція доповненої реальності – збереження бюджету. AR дозволяє економити на різних ресурсах, починаючи з паперу і закінчуючи кадрами. Медицина, військова промисловість, рітейл і ігрова індустрія: у всіх цих сферах в доповненої реальності маса переваг.

Культура і мистецтво

Доповнена реальність допомагає художникам, скульпторам і іншим творчим людям самовиражатися, не використовуючи дорогі матеріали. Але її застосування в сфері культури і мистецтва не обмежується створенням шедеврів за допомогою сучасних технологій. В одному з музеїв Онтаріо за допомогою AR влаштували справжнє шоу. Кожен бажаючий може подивитися, як оживають його експонати. Для цього потрібен лише смартфон зі спеціальною програмою. Таке переосмислення мистецтва посилило інтерес дітей і молоді до культурних цінностей.

Архітектура

Властивості доповненої реальності дозволяють архітекторам вигідно презентувати креслення і макети. Більше того, за допомогою AR легко перетворити порожній, недобудований будинок в повноцінне житлове приміщення з оригінальним дизайном, світлом і меблями. Оригінальна додаток від компанії LOOKINAR дозволяє архітекторам створювати креативні візитки. При наведенні на картку з маркером на ній виростає макет будівлі, який можна розглянути з різних сторін.

Навчання

Одна з найважливіших функцій доповненої реальності – інформаційна. У сфері освіти не обійтися без різних презентацій. Наочне уявлення про предмет досліджень, отримане за допомогою доповненої реальності в 3D, дозволяє школярам і студентам глибше зануритися в навчальний процес. Один із прикладів – популярний додаток Jigspace. У ньому об’єднані інтерактивні 3D-моделі, на прикладі яких можна вивчити принцип роботи різних механізмів. У цієї програми величезний потенціал, оскільки кожен бажаючий може створити свою модель і поділитися нею з іншими користувачами.

Розваги

Коли доповнена реальність стала досить доступною, вона зацікавила розробників ігор та інтерактивних розважальних програм. Pepsi Augmented Reality свого часу вразила і захопила і навіть налякала перехожих. Інтерактивний екран, встановлений на вулиці міста, записував на камеру, що відбувається за ним і транслював відео в режимі реального часу. Картина доповнювалася химерними монстрами, метеоритами і тарілками прибульців. Свіжий і оригінальний підхід до реклами допоміг компанії збільшити продажі і перегляди на YouTube, а перехожі отримали масу яскравих емоцій.

Промисловість

У промисловій сфері застосування AR дозволяє спростити роботу співробітникам, починаючи з інженерів-конструкторів і закінчуючи збирачами. Це відмінний спосіб швидко передати інформацію про об’єкт, не використовуючи ноутбук або роздруківки креслень. Додаток доповненої реальності в 3D від PTC створено для розпізнавання об’єктів. При наведенні об’єктива камери на пристрій на екран планшета або смартфона виводиться схема його внутрішнього устрою з усіма важливими складовими частинами.

Рітейл

У сфері продажу AR – потужний маркетинговий інструмент. За допомогою спеціальних програм, яскравих маскотів та незвичайних акцій легко привернути увагу цільової аудиторії до продукту. Бренд «Хопси» створений для дитячого харчування, тому ігрова форма презентації товару дуже до речі. У додатку для смартфона оживають кумедні істоти, яких діти раніше могли бачити на упаковці йогурту або сирка. Маленькі покупці могли навести камеру на упаковку йогурту і отримати лутбокс з одягом і аксесуарами для свого Хопса. Їх будиночок можна розмістити в будь-який локації: вдома, у дворі або в школі, фантазія дитини нічим не обмежена. Результат такої незвичайної PR-кампанії – відчутне зростання продажів

Військовий комплекс

Найбільший інтерес доповнена і віртуальна реальність завжди викликали у працівників військово-промислового комплексу.
З напрацювань учених у цій сфері вдалося отримати величезну користь: застосування AR економить бюджет і дозволяє знизити травматизм. Один із прикладів – окуляри доповненої реальності для американських військових. Tactical Augmented Reality – продумана система, що складається також з датчиків і лазерного прицілу. З її допомогою командувачі можуть швидко передавати сигнали і повідомлення солдатам, а самі військові отримують переваги під час стрільби.

Перспективи розвитку доповненої реальності

Завдяки унікальним властивостям доповнена реальність (AR) не конкурує з віртуальною (VR), а розвивається окремим напрямом. Зараз вчені зайняті розробкою спеціальних лінз для AR, які в майбутньому могли б замінити смартфони. Але навіть сучасні пристрої для роботи з доповненою реальністю відкривають масу можливостей для представників найрізноманітніших сфер: від художників до військових.

Висновок

AR не створює нову реальність, але перетворює існуючу на більш яскраву та інформативну, в чому головна відмінність віртуальної та доповненої реальності. Сьогодні технологія стала загальнодоступною, що сприяє її проникненню у різні сфери життя.
Якщо вчені продовжать удосконалювати пристрої AR, в найближчому майбутньому нас чекає її масове поширення.