Виртуальная реальность — это мир, где можно стать кем угодно, отправиться в любое место и пережить самые невероятные приключения. А еще эти удивительные технологии активно используют в науке и технике… И там они служат куда более серьезным целям.
История рождения VR
«Виртуальная реальность» (по-английски — «Virtual Reality», сокращенно VR) — это направление в использовании электронных вычислительных машин, позволяющее войти в непосредственный контакт с создаваемым в памяти компьютера искусственным миром. Все, кто хотя бы раз в жизни надевал VR-шлем или очки, никогда не забудут эти ощущения. Путешествие в другой мир через VR-устройство похоже на просмотр захватывающего фильма. Настолько захватывающего, что мозг человека перестает различать границы между существующим миром и виртуальным. Достигается этот эффект при помощи «обмана» нейронов нашего мозга, которые начинают откликаться на виртуальные элементы так же, как и на раздражители из реальной жизни, благодаря чему у нас создается ощущение реальности происходящего.
Не все знают, что первые технологии, направленные на стирание границ между миром реальным и миром виртуальным, вошли в нашу жизнь задолго до наступления века компьютеризации. Первый прототип VR-устройства был изобретен еще в 1838 году физиком Чарльзом Уитстоном и носил название стереоскоп. В «очки» помещали стереопару — две плоские фотографии, снятые под разным углом. При рассматривании стереопары каждый глаз видел «свою» фотографию, а мозг сводил их в одну. Технология работала по принципу соединения двух двухмерных изображений в одно трехмерное. Несмотря на то что устройство было запатентовано, оно не нашло серьезного рыночного спроса. Впрочем, те, кто вырос в 1970-е, еще помнят игрушки, напоминавшие коробочку с двумя окулярами, в которые можно было увидеть настолько правдоподобное трехмерное изображение, что некоторые особенно впечатлительные дети пытались разломать коробочки, чтобы добыть оттуда человечков или зверюшек.
Новым этапом в развитии VR –технологии можно считать попытки создания специального авиатренажера, запатентованного в 1929 году под названием «Линк Трэйнер». Устройство выглядело как самолет и представляло собой деревянный фюзеляж с кабиной синего цвета. Он был установлен на комплекте органных мехов, которые накачивали или спускали воздух для того, чтобы тренажер кренился, «набирал высоту» или «пикировал». Как визуальный образ была применена движущаяся картинка, которая проецировалась на однотонный фон или стену, а специальные рычаги помогали управлять движениями «полета». За годы Второй Мировой войны более 10 000 таких тренажеров были использованы при подготовке более 500 000 пилотов, что позволило значительно повысить безопасность обучения и сократить его время.
А в 1957 году Мортон Хейлиг впервые разработал виртуальный симулятор «Сенсорама», со стороны похожий на игровой автомат с закрывающимся куполом. «Сенсорама» стала своего рода 4D-кинотеатром для одного человека. Автомат позволял совершить виртуальную поездку на мотоцикле по улицам Бруклина.
Первое привычное нам VR-устройство было создано в 1961 году и представляло собой шлем со стереоскопической гарнитурой Headsight. В устройстве использовались небольшие экраны с катодной трубкой, по одному для каждого глаза, и магнитные датчики для определения положения головы. Выпущено оно было в первую очередь для военных целей и служило для наблюдения за происходящим в другом помещении с помощью перемещения удаленно расположенной камеры.
Кроме военных, никто о нем не знал: Headsight оставался секретным проектом.
Что умеют современные системы виртуальной реальности?
Сегодня, пройдя почти полувековой путь развития, системы виртуальной реальности претерпели множество изменений и способны на очень многое.
- Наблюдение вымышленных миров через VR-устройства. Такая система, как правило, состоит из шлема, оснащенного маленькими телевизионными экранами — одним или двумя (по одному на каждый глаз), наушниками и перчаткой (иногда вместо нее используют джойстик). Шлем и перчатка связаны с компьютерами с запрограммированными звуками и графикой, которые меняются в зависимости от заложенной программы. Например, если VR используется архитекторами, отражены будут, скорее всего, ландшафты и строения. И шлем, и перчатка (или джойстик) содержат датчики, которые позволяют компьютеру улавливать все движения головы и рук. Когда вы поворачиваете голову, чтобы осмотреться по сторонам, компьютер изменяет вашу точку обзора, словно вы находитесь внутри изображения.
- Взаимодействие с артефактами из VR-мира. В этом случае в вымышленном мире можно подбирать или перемещать объекты, используя видеокамеры. С этой целью используются игровые контроллеры, которые пользователь держит в руках. Они считывают его движения в реальном пространстве и переносят его в виртуальное. Системы отслеживания, встроенные в контроллеры, с помощью камер и станций определяют положение пользователя в пространстве относительно других предметов. Именно эта функция позволяет «взаимодействовать» человеку с артефактами вымышленного мира.
- Технология расширенной реальности (XR). В основе этого вида виртуальной реальности лежит воспроизведение трехмерных изображений на LED-экране. Технология расширенной реальности (XR) основана на использовании больших изогнутых экранов, которые создают эффект полного погружения в виртуальное пространство. Чтобы «магия» сработала, нужно навести камеру смартфона или планшета на экран. Технология расширенной реальности достраивает окружение за границами этих экранов, дополняя изображение настолько, насколько его позволяет захватить камера.
Нередко вместе с технологиями виртуальной реальности VR используют и технологию AR (англ. Augmented Reality —дополненная реальность). Если VR создает полностью искусственный мир, в который погружается пользователь, то AR позволяет добавлять визуальную информацию в реальный мир, накладывать «вымышленные объекты» на реальную картинку. Чаще всего для этого используются смартфон или планшет.
Виртуальная реальность на службе у науки и техники
Широкий спектр возможностей VR позволяет использовать ее в различных областях науки и техники. Технология позволяет создавать модели сложных систем, проводить эксперименты и исследования, обучать специалистов и многое другое.
Промышленность
VR-технология находит применение в самых разных промышленных сферах: черная и цветная металлургия, металлообработка, строительство и т.д. Приведем несколько примеров.
- Авиационная отрасль
Как рассказал порталу «ПОИСК» Михаил Медведев, к.т.н., доцента кафедры автоматизированных систем обработки информации и управления Казанского национального исследовательского технического университета имени А. Н. Туполева, главное преимущество виртуальной реальности в авиационной отрасли заключается в возможности создания безопасной и контролируемой среды для обучения, тренировки, проектирования.
Виртуальная реальность в авиации используется для обучения пилотов, давая возможность имитировать различные сценарии полета, включая экстремальные ситуации, такие как отказ двигателя, плохие погодные условия или аварийная посадка. Это позволяет значительно снизить риски при обучении, так как все ошибки совершаются в безопасной среде.
Авиаконструкторы используют VR для создания цифровых прототипов самолетов, что позволяет им оптимизировать конструкцию, проверить эргономику кабины экипажа и салона пассажиров, а также выявить потенциальные проблемы конструкции на ранних стадиях разработки.
Также VR можно использовать и для обучения сборке деталей самолета. При таком обучении студенты авиационного вуза или колледжа могут полностью «собрать» готовый самолет, изучив весь процесс его производства. Также авиакомпании используют VR для обучения персонала обслуживанию и ремонту самолетов.
Некоторые производители самолетов пошли еще дальше и используют VR для демонстрации своих продуктов потенциальным клиентам. Например, пассажиры могут «прогуляться» по салону нового самолета, оценить комфорт кресел и расположение мест, прежде чем принять решение о покупке билета или заказе воздушного судна.
- Химическая отрасль
В химии VR помогает моделировать силы молекулярного притяжения и отталкивания. Погружаясь в разработанную систему VR, химики в прямом смысле слова руками могут ощутить эти силы, строя объемные модели молекул в виртуальном пространстве.
- Нефтегазовая отрасль
В нефтегазовой отрасли сотрудники помимо ознакомления с регламентом и правилами безопасности и поведения в чрезвычайных ситуациях также проходят обучение на практике, которая для начала бывает виртуальной. Незаменимыми VR-технологии становятся в тех случаях, когда цена ошибки особенно высока: например, при работе с горючими и взрывоопасными материалами.
Медицина
В медицине VR-системы позволяют создавать виртуальные анатомические атласы, которые представляют различные органы и системы среднестатистических людей. Это помогает как при обучении медиков, так и при лечении конкретных пациентов. Например, в Университете Северной Каролины метод виртуальной реальности позволил врачам проникнуть в грудную клетку пациента, больного раком, чтобы удостовериться, что пучок ионизирующего излучения, которым его лечили, попадет в нужное место.
А например, разработчик ролевых и стратегических игр компания Nival провела релиз обучающей программы InMind, адаптированной для устройства виртуальной реальности OculusRift. В игре можно отправиться в виртуальное путешествие по человеческому головному мозгу и восстановить его поврежденные области.
В психологии используется подход к избавлению от страхов с помощью VR-устройств. В комплексе с общим лечением пациент может быстрее преодолеть фобические расстройства, столкнувшись с ними в виртуальной реальности
Военное дело
С тех пор как в 1961 году на свет появился уже упомянутый VR-шлем Headsight, военные не перестают прикладывать усилия к тому, чтобы приспособить виртуальную реальность к своим нуждам. Например, к имитации маневров, которые в реальности стоят дорого, наносят окружающей среде большой ущерб и доставляют неудобства жителям районов, прилегающих к военным полигонам, например шумом от низколетящих самолетов. VR помогает устранить эти проблемы. Самой известной имитационной программой считается SIMNET, разработанной Агентством перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA) и армейскими лабораториями.
Образование
Виртуальная реальность может использоваться для создания образовательных программ. Например, таких, которые знакомят пользователей с культурой, историей и традициями различных стран. Например, программа VARVARA, разработка Центра НТИ ДВФУ на запатентованной платформе компании VR Supersonic, предлагает инновационный подход к языковой практике во время школьного занятия. Достаточно надеть VR-шлем, чтобы «примерить» на себя роль постояльца отеля или посетителя ресторана, совершенствуя свои языковые навыки в процессе общения.
VR в сфере развлечений и культуры
За счет того, что системы VR создают реалистичные ощущения, имитирующие физическое присутствие пользователя в вымышленной среде, виртуальная реальность стала очень популярна в игровой индустрии. В 80-90 годах были выпущены первые VR-игры, но они не снискали коммерческого успеха из-за высоких цен и технических ограничений. Например, VPL Research выпустила ряд продуктов, связанных с VR, включая DataGlove и EyePhone. Настоящий прорыв произошел в начале 2010-х годов с появлением более доступных и удобных VR-устройств, таких как Oculus Rift и HTC Vive.
В наше время существует множество интересных VR-игр, которые позволяют полностью погрузиться в виртуальный мир.
- Lone Echo — это игра в жанре приключенческой фантастики, которая позволяет игрокам почувствовать себя астронавтами, исследующими космос. Игроки могут свободно перемещаться по космическим станциям и кораблям, взаимодействовать с окружением и выполнять задания.
- Half-Life: Alyx — одна из самых популярных VR-игр, которая предлагает игрокам погрузиться в захватывающий сюжет и атмосферу мира Half-Life. Игроки могут исследовать окружение, сражаться с врагами и решать головоломки.
VR в сфере культуры и развлечений открывает новые горизонты для взаимодействия с искусством, историей и культурой. Например, проект VR Gallery дает возможность не выходя из зала музея оказаться сразу в нескольких исторических местах. VR-технология способна даже перенести зрителя в мастерские художников и дать почувствовать себя соавтором создаваемого произведения.
Научились использовать VR в своих целях и маркетологи. Благодаря технологиям виртуальной реальности компании могут создавать яркие проекты или новые удобства для клиента. Так, компания Volvo предоставила потребителям возможности прокатиться на новой модели автомобиля, используя VR-технологии.
Эльвира Садыкова, к.ф.н., директор Института сервиса, заведующая кафедрой Социально-культурного сервиса и туризма, доцент университета управления «ТИСБИ» рассказала порталу «ПОИСК», что виртуальная реальность становится важным инструментом и в туристической индустрии, предоставляя новые возможности как для путешественников, так и для бизнеса. Среди новых трендов использования VR в туриндустрии эксперт выделяет следующие.
- Виртуальные туры
Интерактивное видео с движущейся точкой направлений — с помощью VR-технологий потенциальные туристы могут «посетить» места, прежде чем принять решение о поездке. Это позволяет им лучше понять, что их ждет, и выбрать наиболее привлекательные направления. Возможно голосовое сопровождение, метки с дополнительной информацией и другие функции обзора и навигации по пространству.
- VR-отели и курорты
Некоторые отели создают VR-визитки, позволяющие потенциальным клиентам «прогуляться» по номерам и территории отеля, прежде чем забронировать номер.
- Симуляторы приключений
Разработки VR-систем, которые предлагают пользователям возможность испытать различные приключения (например, парапланеризм или дайвинг) в безопасной виртуальной среде, прежде чем решиться на подобный экстремальный тур в реальности.
****
Сегодня VR-технологии — это не просто инструмент для создания виртуальных миров, а целая вселенная возможностей, позволяющих трансформировать нашу жизнь и сделать ее комфортнее, безопаснее и интереснее.
Валерия Стопичева
Изображение на обложке: Freepik
