Определение и история понятия Виртуальная реальность

Системы виртуальной реальности
Введение
Определение и история понятия
Виртуальная реальность (Virtual Reality, VR) –
это искусственный, созданный техническими
средствами мир, в котором человек ощущает
себя близко к тому, как он себя ощущает в
реальном мире. Степень того на сколько
реально человек ведет и ощущает себя в
виртуальной реальности – это степень
погружения (immersion).
Определение и история понятия
Слово виртуальный берет свои истоки от
слова vir (лат. мужчина). Римляне образовали
от него другое слово — virtus, которое
использовали для обозначения совокупности
всех превосходных качеств, присущих
мужчинам (физическая сила, доблестное
поведение, моральное достоинство), также
отсюда
происходит
англ.
virtue
–
добродетель.
Определение и история понятия
Позднее появляется слово виртуальный
(virtual) – обозначающее «не существующий
(в реальных условиях) в данный момент, но
могущий возникнуть».
Понятие
«виртуал»
появилось
в
ранневизантийской философии IV века. Некто
Василий Великий (кем бы он ни
был) написал: «Некая реальность может
породить
другую
реальность,
законы
существования которой не будут сводиться к
законам порождающей реальности».
Определение и история понятия
Понятие искусственной реальности было
впервые
введено
Майроном
Крюгером (Myron Krueger, американский
художник, разработчик ранних интерактивных
художественных произведений) в конце 1960х годов.
В 1964 г. польский писатель-фантаст
Станислав Лем в своем
труде «Сумма
технологий» вводит понятия фантомологии и
фантоматики, рассматривая возможность
создания искусственной реальности и
вытекающие из этого проблемы.
Определение и история понятия
Говоря о виртуальной реальности имеет смысл
упомянуть труд французского философа Жана
Бодрийяра
«Симулякры
и
симуляция»
(Simalacra and Simulation) (1981 г.).
Определение и история понятия
В
частности,
он
вводит
понятие
гиперреальности
искусственной,
реальности,
обладающей
«избытком»
реальности, выступающей в виде картинки
самой себя, замыкаясь в себе, и действующей
на настоящую реальность разрушающе.
Титульное же понятие симулякр обозначает
копию, изображение, не имеющие оригинала
в реальности. В определенном смысле,
фотореалистичное изображение, созданное
средствами компьютерной графики – тоже
симулякр.
Определение и история понятия
Идея
подмены
«настоящей»
реальности
искусственной является одной из образующих в
творчестве американского писателя-фантаста
Филипа Дика (Philip K. Dick), например в романах
«Око небесное», «Убик», «Пролейтесь, слезы».
В конце концов, он приходит к выводу (в том
числе и в результате «экспериментов» с
собственным сознанием), что все, что нас
окружает
–
искусственная
реальность,
проецируемая неким устройством, созданным
высшим существом, о чем много и охотно пишет
в своих философских уже трудах («Экзегеза», The
Exegesis).
Определение и история понятия
Начиная с 80-90-х годов XX века концепция
виртуальной
реальности
проникает
в
массовую культуру, благодаря литературе и
фильмам в стилистике киберпанка описывающим
будущее
(разумеется,
мрачное), где расцвет информационных,
компьютерных и кибернетических технологий
сочетается с глубоким упадком и распадом в
социальной сфере.
Классик киберпанка Уильям Гибсон (William
Gibson) ввел понятие киберпространства
(Cyberspace).
Hi Tech Low Life
Определение и история понятия
Сам термин «виртуальная реальность» (Virtual
Reality) предложен в 1984 году американским
исследователем Джароном Леньером (Jaron
Lanier) и укоренился по сей день. Виртуальная
реальность – «иммерсивная и интерактивная
имитация реалистичных и вымышленных сред,
т.е. некий иллюзорный мир, в который
погружается и с которым взаимодействует
человек,
причем
создается
этот
мир
имитационной
системой,
способной
формировать соответственные стимулы в
сенсорном поле человека и воспринимать его
ответные реакции в моторном поле в реальном
времени».
Определение и история понятия
Один из пиков интереса к виртуальности
вызывается выходом в 1999 году фильма
«Матрица» (который следует относить уже к
пост-киберпанку).
Развитие технологий VR
Развитие технологий VR
Одной из первых реализаций технологии
виртуальной реальности считается система
«Сенсорама» (Sensorama), созданная в 1962
году Мортоном Хейлигом (Morton Heilig). Она
демонстрировала
короткие
фильмы
(например, поездка на велосипеде по
Бруклину),
которые
сопровождались
запахами, ветром (при помощи фена) и
шумом мегаполиса с аудиозаписи.
Развитие технологий VR
В 1967 году Айвен Сазерленд (Ivan Sutherland)
описал и сконструировал первый шлем,
изображение на который генерировалось при
помощи компьютера. Шлем Сазерленда
позволял
изменять
изображения
соответственно
движениям
головы
(зрительная обратная связь).
Развитие технологий VR
В 1960-70-х годах компьютерная графика
заменяет
видеосъёмку,
до
того
использовавшуюся в симуляторах. Графика
была крайне примитивной, но обеспечивала
работу в режиме реального времени
(например, симуляторы полётов).
В 1977 году компьютерная графика
использована в фильме «Звездные войны:
Новая надежда».
Развитие технологий VR
Развитие технологий VR
Одной из первых реализаций виртуальной
реальности с компьютерной графикой считается
«Кинокарта Аспена» (Aspen Movie Map), созданная
в Массачусетском Технологическом Институте
(MIT)
в
1977
году.
Эта
компьютерная
программа симулировала прогулку по городу Аспен,
штат Колорадо, давая возможность выбрать между
разными способами отображения местности.
Летний и зимний варианты были основаны на
реальных фотографиях.
Развитие технологий VR
В 1982 году появляется фильм «Трон», в
котором действие происходит в виртуальной
реальности, созданной суперкомпьютером.
Это первый в истории кинематографа фильм,
в
котором
широко
использовалась
компьютерная графика.
Развитие технологий VR
В середине 1980-х годов появляются системы,
в которых пользователь мог манипулировать с
трехмерными объектами на экране благодаря
их отклику на движения руки.
В 1995 году появляется домашняя игровая
консоль Nintendo Virtual Boy, в которой
объемное изображение создавалось, как и в
экспериментальных шлемах виртуальной
реальности двумя проекционными экранами
(монохромными). Коммерческого успеха эта
система не имела и была снята с продажи
через год.
Развитие технологий VR
Дополненная реальность
Смежной с понятием виртуальной реальности
можно считать концепцию «дополненной
реальности» (Augmented Reality, AR), когда
реальные объекты посредством каких-либо
технических
средств
дополняются
наложенной информацией.
Пример – Head-Up Display (HUD).
Дополненная реальность
Системы дополненной реальности:
1. Совмещают реальное и виртуальное.
2. Взаимодействуют с окружающим миром и
пользователем в реальном времени.
3. Работают в 3D.
Google Glass
Google Glass – гарнитура для смартфона (или
нательный компьютер) на базе ОС Android.
В устройстве используется прозрачный
дисплей, который находится чуть выше
правого глаза, и видеокамера.
Концепция Google Glass
должна реализовывать
дополненную реальность,
мобильную связь,
доступ в Интернет, видеодневник.
QR-коды
QR-код – матричный (двухмерный) штрихкод,
применяется
для
хранения
распознавания
текстовой
информации
посредством сканирующего оборудования и
мобильных устройств.
Сферы применения: торговля, реклама,
логистика, туризм и т.д.
3D-изображение
В основе технологий создания трехмерного
изображения лежит эффект стереоскопии,
когда оно формируется из двух отдельных
изображений для левого и правого глаза.
Технологии:
Анаглиф-очки — разноцветные очки, вместо
линз у которых вставлены светофильтры. Не
позволяет
реализовать
правильную
цветопередачу.
3D-изображение
Затворные очки — активное 3D, на экран проецируется то
картинка для левого глаза, то для правого. Соответственно,
очки открывают обзор то левому глазу, то правому.
Поляризацинные очки – пассивное 3D.
3D без очков - одновременный показ двух кадров
изображений, снятых с чуть разных ракурсов. Спереди
панели имеется фильтр, разделяющий два изображения и
отображающий их с чуть отличающимися точками зрения.
Шлемы виртуальной реальности – обеспечивают высокую
степень погружения.
Можно говорить о новой волне интереса к VR-шлемам в
связи с появлением Oculus Rift.
Oculus Rift и прочие
Смешанная реальность
Смешанная
реальность
может
рассматриваться как развитие дополненной
реальности, когда в реальную окружающую
среду проецируется синтезированная 3Dграфика.
CAVE (Computer Assisted Virtual Environment)
– проекционная система полного погружения,
комната, на стены которой проецируется 3Dизображение.
Система
отслеживает
положение зрителя и изменяет окружающее
его изображение.
CAVE
University
College London.
Фоминых, выпускник ПС.
Михаил
Смешанная реальность
Управление и отслеживание
Кроме отображения трехмерного окружения, встает
вопрос отслеживания действий и перемещения
пользователя в виртуальной среде. Традиционные
средства ввода, такие как клавиатура и мышь для этого
подходят слабо.
Поэтому, с началом работ в области VR также создаются
различные системы для этого (встроенные в шлем,
перчатки виртуальной реальности, системы захвата
движений и т.д.).
Управление и отслеживание
В настоящее время существует большое
разнообразие контроллеров, позволяющих
выполнять подобные задачи.
Nintendo Wii Remote – контроллер игровой
консоли Nintendo Wii, определяющий свое
положение и ориентацию в пространстве.
Sony PlayStation Move – близкое по
функциональности решение.
Управление и отслеживание
Microsoft
Kinect
бесконтактный
сенсорный
игровой
контроллер,
первоначально
представленный
для
консоли Xbox 360, позднее для Windows,
также используется в консоли Xbox One
(Kinect 2.0).
Видеокамера, сенсоры глубины и микрофон
позволяют распознавать положение и
движения пользователя, голосовые команды.
Управление и отслеживание
Razer Hydra – игровой контроллер,
работающий в трехмерном пространстве.
Ключевой элемент — небольшой шар,
который генерирует электромагнитное
поле радиусом примерно в семь шагов.
Управление и отслеживание
Браслет MYO для удаленного управления
устройствами, разработка компании Thalmic
Labs.
Осуществляет
передачу
сигнала
посредством Bluetooth, кроме отслеживания
положения и ориентации в пространстве
также контролирует активность мышц.
Виртуальные миры
В
современных
виртуальных
мирах
пользователи общаются друг с другом в виде
своих аватаров.
Основные сферы применения:
- Развлечения.
- Обучение.
- Бизнес-приложения.
Аватары
Аватар или аватара – в индийской мифологии
нисхождения Бога из духовного мира в более
низкие сферы бытия, в наш материальный мир.
В широком смысле это понятие можно
определить, как воплощение в некоторой
реальности существа более высокого порядка.
В
современное
время
используется
преимущественно
для
обозначения
графического представления пользователя (в
виде трехмерной модели или двухмерной
картинки) в различных компьютерных системах
(социальных сетях, виртуальных мирах и т.д.)
Виртуальные миры
Виртуальные миры в образовании
Harvard
Stanford University
Princeton University
Sheffield University
Massachusetts Institute
IBM
Toyota