Что тормозит развитие XR индустрии

РАЗДЕЛ 1 (теоретический)

1. История развития XR

В 1837 году первое стереоскопическое устройство, считающиеся прародителем всех XR очков, разработал Чарльз Уинстон, особенно Google Cardboard. Оно имело достаточно простой принцип работы: устройство состояло из двух идентичных плоских изображения под разным углом, в результате картинка мозгом воспринималась объемной.

Также один из первых дисплеев 3D был создан в 1956 году Мортоном Хейлитом. Сама установка собой напоминала специальный аппарат для исследования глазного дна.

Первая гарнитура была разработана в 1961 году инженерами компании Philco, ставшая массовым в сфере XR. То есть эта гарнитура стала первым в мире головным дисплеем.

В 1968 году было создано устройство «Sword of Damocles» в Массачусетском технологическом университете. В отличии от предшественников данный продукт помимо вывода пространственного изображения мог отслеживать перемещение шлема в пространстве. Также устройство умело дополнять картинку реального мира компьютерной графикой. Таким образом зародились первые очки дополненной реальности.

Однако первые полноценные очки дополненный реальности появились лишь в 1898 году. Их разработал канадский ученый и инженер Стив Мэнн. Очки назывались EyeTap. Это устройство использовало компьютерную графику для наложения картинки под картину реального мира. Но в отличии от современного устройства для использования EyeTap был необходим специальный компьютер. Этот компьютер надевался на спину. За 40 лет это устройство было доработано и сейчас это компактные умные очки.

Уже в 1984 году появились первые очки позволяющие взаимодействовать с виртуальным миром. В качестве контроллера использовались специальные перчатки. Игроки уже могли погрузиться в искусственный мир.

Год позже NASA выпускает полноценный шлем VR. Он отличался высокой мощностью, приблизившейся к современным шлемам. Его основное применение было в научных целях, для исследования поверхности планет.

Применение VR очков в игровой индустрии нашлось лишь в 1990 году. На выставке Computer Graphics Джонатан Валдерн представил первый игровой VR шлем.

В 1992 году Иллинойский университет представил прототип комнаты, которые обеспечивали более качественное погружение. Этот вид погружения является более профессиональным и специализированным для определенных задач.

В 1993 игровые компании SEGA и Nintendo популяризировали технологию, анонсировав доступные игровые VR гарнитуры. В то время их цена составляла приблизительно 200 долларов.

В 2013 году Google и Microsoft анонсировали современные очки дополненной реальности. Очки управляются за счет голосовых команд или сенсорного управления. Но их функционал по-прежнему не отличался особенными возможностями.

В 2012 году изобретатель Палмер Лаки собрал почти 2,5 млн долларов на программе по сбору средств. Это позволило реализовать все его идеи и создать самые продвинутые гарнитуры. Так появились очки Oculus следующего поколения оснащенные современным дисплеем и дизайном.

Спустя 3 года компанию Oculus купила Facebook за 2 млрд долларов. Это означало, что технология имеет великую значимость и Oculus обрела материальную свободу.

На сегодняшний день существует целый ряд компаний, выпускающих линейки своих VR очков.

2. Виды XR очков и их отличия

Само понятие XR содержит в себе все виды искусственной реальности, расшифровывается как Extended Reality ‒ расширенная реальность. XR очки разделяют на 3 основных типа ‒ это VR, AR и MR.

1) Что представляет собой мир виртуальной реальности (VR)?

Виртуальная реальность – это созданный техническими средствами мир, передаваемый человеку через его ощущения: зрение, слух, осязание и другие.

В нынешнее время существует два вида VR очков, стационарные беспроводные.

· Среди VR гарнитур более высокой стоимостью отличаются стационарные гарнитуры. Такие очки подключаются к различным устройствам: игровым консолям или компьютеру.  С помощью современных технологий можно создать компьютер высочайшей мощности, позволяющий запустить программу с картинкой приближенной к реальности. Таким образом можно почти полностью погрузиться искусственный мир. Наиболее распространенные гарнитуры для платформы ПК являются HTC Vive, Oculus Quest и Samsung Odyssey +, а для консолей PlayStation VR.

· Автономные VR гарнитуры являются более бюджетным вариантом чем подключаемые так как они не требуют для этого дополнительного устройства. В зависимости от модели они способны выдавать не менее качественную картину, но их мощность сильно уступает подключаемым гарнитурам. Также к автономным гарнитурам можно отнести тип очков использующий экран смартфона. Для погружения перед смартфоном располагаются линзы, создающие пространственную картинку. Примерами таких очков являются Google Cardboard, Daydream и Samsung Gear VR. Для других беспроводных гарнитур не требуется ни компьютер, ни смартфон. Это и является основным плюсом автономных VR гарнитур. Самым известным примером считается Oculus Go.

2) Дополненная реальность (AR)

Дополненная реальность – это технология, которая позволяет при помощи определенного устройства дополнять окружающий нас мир цифровыми объектами используя компьютерную графику.

Реализация цифровых объектов происходит в виде голограммы или видеопотока. И тот и другой формат создается при помощи компьютерной графики.

AR гарнитуры не изолируют нас от окружающей среды, погружая в виртуальную, а лишь дополняют реальность проецируя данные перед пользователем, в отличии от VR.

Стоит отметить, что технологию дополненной реальности можно использовать не только с помощью специальных очков, а также в различных устройствах, зачастую в смартфонах.

Сегодня принято считать дополненную реальности самой перспективной среди других XR технологий. По большей части по тому, что AR могут подразумеваться не только очки дополненной реальности, но и технология, работающая по принципу считывания окружения и на основе обработанной информации последующего ее вывода.

3) Смешанная реальность (MR).

Смешанная реальность – это сочетание виртуального и смешанного миров, которое обеспечивает взаимодействие человека с цифровой средой.

На первый взгляд смешанная реальность напоминает дополненную. Но особенностью MR можно назвать возможность глобальнее взаимодействовать с проецированным объектом. Некоторые виды смешанной реальности могут быть приближенны к AR, а некоторые к VR. То есть определенные гарнитуры могут ограничивать пользователя от реального мира, а другие просто накладывать цифровые объекты на окружающую среду.

Смешанная реальность является технологией будущего, поэтому в нынешнее время контент для MR в недостаточном количестве, чтобы ставить на один уровень с вышеупомянутыми технологиями.

3. Применение XR технологий

· XR в развлекательной индустрии

На сегодняшний день широкое применение конкретно в игровой индустрии находит виртуальная реальность, позволяющая полностью погрузиться в виртуальный мир и взаимодействовать с объектами. Но из-за недостаточного развития технологии, VR игры не обладают достаточно высоким спросом.

Но смешанная реальность имеет тоже большие перспективы на будущее. Используя саму гарнитуру, на реальное окружение, будут накладываться проекции, с которыми можно будет взаимодействовать. Это дает возможность реализовывать многочисленные идеи и создать новые игровые механики.

Помимо игр XR индустрия находит широкое применение в других развлекательных целях. В кино могут применяться все технологии XR. Например, используя виртуальную реальность при просмотре некоторого сюжета можно почувствовать себя непосредственно участником события. Используя технологию дополненной реальности, можно дополнять реальный мир проекцией большого экрана, заменяющего дорогостоящий телевизор.

AR технология давно используется в современном мире. Многие компании выпустили продукт для смартфонов, который накладывает разнообразные маски на лицо. За последнее время разработалось много программ, позволяющих через камеру смартфона наложить маску, например какой-либо знаменитости на свою фотографию.

· В военной промышленности

Важно отметить, что на сегодняшний день колоссальные суммы инвестиций в XR индустрию по большей части приходят от государства, с целью достижения новых технологий в военной промышленности. Системы наведения в современных истребителях исползают технологию дополненной реальности. Американская армия уже использует прибор ночного видения, одновременно выполняющий функцию тепловизора.

· В дизайне и архитектуре

Многие дизайнеры могут использовать XR технологии для демонстрации клиентам интерьера помещения будущего здания. Таким же образом технология будет использоваться маркетологами, клиентам будет проще представить конечный вид продукта.

Например, компания IKEA специализирующаяся на мебели добавила в свое приложение AR технологию дающую возможность накладывать на реальный мир проекцию определенного продукта из каталога через камеру смартфона. Так клиент наглядно видит, как мебель вписывается в интерьер комнаты. Такую технологию теперь исползают большое количество компаний.

В архитектуре и градопланировании с данными технологиями будет возможно создать наглядную схему, как финальной постройки, так и города с грамотно спланированной инфраструктурой и ландшафтом для комфортного проживания жителей города.

· В промышленности

Многими предприятиями XR будет использоваться в качестве обсуждения плана эвакуации, обучение, тестирование персонала. 

В автомобилестроении усовершенствованная технология дополненной реальности сможет служить вспомогательным инструментом для сборки различных механизмов или находить неправильные конструкции. Эта же технология позволит людям без профессиональных навыков совершать ремонт в домашних условиях. Уже многие автомобильные компании вкладывают большие инвестиции в XR индустрию и создают свои курсы разработки VR, MR и AR.

· В медицине и образовании

Основной проблемой образования всегда было отсутствие возможности заинтересовать учеников. XR является самой по себе примечательной технологией способной вызвать у детей интерес к учебе. Также материал по большей части предметов будет усваиваться намного быстрее и качественнее через практику.

В большинстве вузов обучение станет эффективнее в особенности инженерных и медицинских направлений. Студентам напрямую взаимодействуя с виртуальными иллюстрациями, тема станет куда понятнее и нагляднее. Подготовка пилотов поможет справляться с проблемами, которые могут возникнуть во время полета, а тренировка полицейских поможет предотвратить нежелательные сценарии и происшествия за счет погружения их в нестандартные ситуации. VR идеально подойдет для обучения будущим хирургам, а при проведении самой операции усовершенствованная AR гарнитура сможет работать вспомогательным инструментом, позволяющим хирургам сконцентрировать внимание на более важных вещах и ускорить процесс.

Помимо проецирования объектов, с развитием дополненной реальности гарнитуры смогут считывать информацию с внешней среды и служить отличным помощником людям с ограниченными возможностями. Например, для глухих определять звуки и с помощью AR очков выводить текстовую информацию, а для слепых сообщать информацию об происшествиях вокруг.

С помощью очков виртуальной реальности появляется возможность лечить фобии. Как правило человек избавляется от фобий непосредственно взаимодействуя с объектом страха или явлением.

Сферы применения XR технологий безграничны и с каждым годом их количество будет только увеличиваться.

Согласно кривой Гартнера описывающей стадии развития новых технологий, XR находится на «склоне просвещения». То есть технология прошла пик завешанных ожиданий, затем образовался провал и разочарования пользователей. К сегодняшнему дню люди начинают объективнее оценивать технологию.

Основными факторами, тормозящими развитие XR индустрии являются

· Аппаратное обеспечение

На сегодняшний день индустрия концентрирует в себе недостаточно инвестиций для создания усовершенствованных гарнитур. Как правило проблема заключается в недостаточно ёмком аккумуляторе питающего достаточного энергоёмкий процессор. В таком случае заряда хватает не более чем на два часа.

Также в VR шлемах заметны проблемы как с качеством изображения, так и с тактильным ощущением и обонянием. Если технические проблемы будут не налажены, то человеческий мозг не воспримет погружение в новою среду, как правило это приводит пользователей к плохому самочувствию.

· Пользовательский опыт

Одной из самых важных проблем является то, что люди не перешли от двухмерного формата восприятия информации к трёхмерному. То есть сознание людей ещё не достигло нужного уровня. Это и влияет на развитие продукта и на пользовательский опыт.

К тому же в сфере XR пока не появляется достаточное количество качественного контента, способного заставить пользователя лично испытать данную технологию. Эта проблема обусловлена недостатком направленных разработчиков.

 

 

 

 

        

 

РАЗДЕЛ 2 (практический)

1. Описание VR программы

Моей задачей было разработать VR программу, содержащую в себе необходимые механики свойственные похожим программам под VR гарнитуры. То есть программа должна дать возможность перемещаться в пространстве и взаимодействовать с окружающим миром и объектами, а также поддерживать подключение к VR гарнитурам. Мне удалось разработать элементарную программу с довольно простыми механиками.

Программа является симулятором игры в баскетбол и разрабатывалась на игровом движке Unity. В ней использовались 3D модели, созданные в программе Blender.

Цель создания программы была продемонстрировать на наглядном примере суть одной из технологии XR.

2. Этапы создания программы

Первоначальным этапом мне пришлось изучить программу Blender для создания 3d моделей так как этот этап является самым важным этапом в создании VR программы. На изучение 3d моделирования до минимального уровня ушло около трёх месяцев.

В программе Blender я создал все необходимые модели в том числе и сам спортивный зал. Следующим этапом стал поиск и наложение необходимых текстур.

После того как все модели были готовы я экспортировал их в игровой движок Unity. Unity – это среда для разработки игровых в том числе VR проектов. Пользуясь внутренними модификаторами, я придал физические свойства объектам необходимые для взаимодействия с ними.

Используя плагин Steam VR и встроенные скрипты мне удалось внедрить в проект необходимые VR механики: поддержка VR гарнитур, перемещение и взаимодействие с объектом.

Финальным этапом стала работа над внешней средой и освещением.

 

Интернет-ресурсы

Сайт https://trashbox.ru/topics/118301/istoriya-razvitiya-virtualnoj-realnosti

Сайт https://vc.ru/flood/13837-vr-use

Сайт https://habr.com/ru/company/pult/blog/517050/

Сайт https://www.nextspace.work/sfery-primeneniya-virtualnoi-realnosti/

Сайт https://vc.ru/life/225411-chto-meshaet-razvivatsya-rynku-virtualnoy-i-dopolnennoy-realnosti

Сайт https://ru.wikipedia.org/wiki/Виртуальная_реальность