Експлорація цифрових горизонтів: що потрібно знати про AR і VR

Що таке доповнена і віртуальна реальності?

Доповнена і віртуальна реальності призначені для поліпшення сприйняття і взаємодії користувача з цифровим світом. Вони являють собою окремі, але пов’язані технології. Основні відмінності між ними полягають у застосовуваних пристроях і характері досвіду.

Доповнена реальність

AR призначена для накладення цифрових елементів на кшталт тексту, зображень, відео або 3D-моделей на реальний світ.

Технологія використовує датчики для розуміння навколишнього середовища. Завдяки комбінації GPS, гіроскопів і акселерометрів додатки доповненої реальності можуть визначити місцезнаходження користувача і напрямок його погляду.

Цифровий контент зазвичай відображається в режимі реального часу за допомогою смартфона, планшета або спеціалізованих окулярів.

Користувач AR-технології усвідомлює своє безпосереднє оточення. Він може переглядати віртуальні об’єкти та взаємодіяти з ними.

Безліч застосунків доповненої реальності вже використовуються в різних секторах, включно з виробництвом, будівництвом, ритейлом і охороною здоров’я.

AR також застосовується в іграх, наприклад, популярній Pokemon Go. Застосунок дає змогу знаходити і збирати покемонів, що з’являються в різних локаціях у реальному світі.

За даними Microsoft, існує два типи AR: на основі маркерів і без них.

У першому випадку технологія активується за допомогою фізичних фотографій або орієнтирів, захоплених камерою смартфона, для розміщення поверх них цифрового контенту. Такі маркери можуть являти собою об’єкт або візуальний компонент, наприклад, логотип або QR-код.

Другий тип AR — складніша технологія, яка не покладається на мітки. Замість цього вона пропонує користувачеві вирішити, де відображати контент. Гарнітура за допомогою алгоритму розпізнавання шукає патерни, кольори та інші подібні характеристики для визначення того, що являє собою об’єкт. Потім пристрій використовує GPS, акселерометри, камери і компаси для накладення зображення на реальне оточення.

Віртуальна реальність

На відміну від доповненої реальності, VR ізолює людину від справжнього світу і поміщає її в змодельоване цифрове середовище. Технологія зазвичай вимагає використання спеціальної гарнітури і може задіяти всі п’ять почуттів користувача.

Замість того щоб додавати цифрові об’єкти в реальний світ, VR замінює справжнє оточення на вигадане.

Технологія за допомогою комп’ютерної автоматизації дає змогу створювати тривимірне зображення. Вона поєднує в собі обладнання, наприклад, гарнітуру, контролери та бігову доріжку, а також програмне забезпечення на кшталт ігрового рушія та симулятора управління контентом для надання повноцінного досвіду.

Основними особливостями VR є занурення, яке усуває фізичний світ і повністю поміщає користувача у віртуальне середовище, і взаємодія з елементами вигаданого оточення.

За даними Університету Атрія, віртуальна реальність буває неімерсивною, напівімерсивною і повністю імерсивною.

Перший варіант VR — одна з найпоширеніших форм, де для створення нового світу використовується ігрова консоль або комп’ютер.

Неімерсивна віртуальна реальність дає змогу користувачеві впливати на згенерований простір, керуючи об’єктами або діями без прямої взаємодії. У такому світі людина одночасно усвідомлює і контролює своє фізичне середовище.

Наприклад, відеоігри, в яких користувач може керувати персонажем без прямої взаємодії.

Напівімерсивна VR забезпечує досвід, частково заснований на згенерованому середовищі.

Вона дає змогу перебувати у віртуальному світі без підключення до справжнього оточення. Одягнувши гарнітуру, користувач може «зануритися» у вигаданий простір без фізичної взаємодії.

Технологія залежить від потужних датчиків із високою роздільною здатністю, які забезпечують реалістичність зображення.

Прикладом такої VR є освітні та навчальні матеріали на кшталт авіасимуляторів для тренування пілотів.

Повністю імерсивний згенерований світ — це найбільш реалістичне середовище. Воно задіює якомога більше почуттів користувача на кшталт зору, слуху та нюху для отримання справжніх вражень.

Цей тип віртуальної реальності ізольований від фізичного оточення. У ній людина повністю присутня у вигаданому світі та переживає події так, ніби вони відбуваються насправді.

Повністю імерсивна VR вимагає використання обладнання на кшталт гарнітури, детекторів тіла, спеціальних рукавичок, нюхових пристроїв і сенсорів.

Зазвичай цей тип віртуальної реальності використовують у згенерованій ігровій зоні, де користувачі взаємодіють із вигаданим середовищем і змагаються один з одним.

Що таке змішана і розширена реальності?

Змішана реальність

Змішану реальність (MR) також називають гібридною реальністю, оскільки вона об’єднує елементи AR і VR. Це злиття віртуального і справжнього світів для створення нового середовища, де фізичні та цифрові об’єкти можуть співіснувати і взаємодіяти один з одним.

Технологія ґрунтується на досягненнях у галузях комп’ютерного зору, графічних процесорів, розробки дисплеїв, систем введення і хмарних обчислень. Вона вимагає використання MR-гарнітури і набагато більше обчислювальних потужностей, ніж необхідно для роботи VR або AR.

Термін «змішана реальність» уперше з’явився 1994 року. Його ввели Пол Мілграм і Фуміо Кісіно у статті A Taxonomy of Mixed Reality Visual Displays. У цьому документі описано концепцію віртуального континууму і таксономію візуальних дисплеїв.

Відтоді кількість сфер застосування змішаної реальності збільшилася. Її використовують для:

• визначення робочого середовища, наприклад, просторового зіставлення і прив’язки;
• розуміння людини, включно з відстеженням рук і погляду, а також мовленнєвого введення;
• просторового звуку;
• розташування і позиціонування у фізичному і віртуальному світах;
• спільної роботи над тривимірними ресурсами в MR-просторах.

Розширена реальність

Розширена реальність (XR) належить до сполучень фізичних і віртуальних середовищ, а також до взаємодій, що генеруються комп’ютерами. По суті, це загальний термін для всіх імерсивних технологій — наявних (AR, VR і MR) і тих, які з’являться в майбутньому.

Для роботи XR потрібно кілька ключових компонентів:

• камера для зйомки навколишнього середовища;
• процесор для обробки і розуміння даних, а також моделювання віртуальних об’єктів у режимі реального часу;
• обладнання, що підтримує технологію, на кшталт гарнітури, окулярів або смартфона.

Прикладом XR є застосування віртуального фону під час дзвінків у Zoom. Також технологію використовують під час перегляду вулиць у картах Google.

Що таке метавсесвіт?

У 2021 році в заголовках популярних видань дедалі частіше почав з’являтися термін «метавсесвіт» (Metaverse). Великі технологічні компанії стали називати його створення своєю новою стратегією, а гігант Facebook навіть провів ребрендинг і перетворився на Meta.

Метавсесвіт передбачає конвергенцію фізичної, доповненої та віртуальної реальностей у загальному онлайн-просторі. У ньому люди можуть працювати, грати і спілкуватися через настроювані аватари.

Прикладом метавсесвіту може слугувати «Оазис» із фільму «Першому гравцеві приготуватися» 2018 року.

За прогнозами багатьох технологічних компаній, такий інтерактивний VR-світ стане наступним великим досягненням інтернету. При цьому він може як залежати від окулярів віртуальної реальності, так і ні.

Термін «метавсесвіт» придумав фантаст Ніл Стівенсон, використавши його в романі-антиутопії «Лавина» 1992 року. У творі це поняття описує імерсивне цифрове середовище, де люди взаємодіють один з одним як аватари.

Приставка meta означає «за межами», а verse стосується всесвіту.

Це щось на кшталт втіленого інтернету, всередині якого ви перебуваєте, а не дивитеся на нього.

Метавсесвіт не обмежується пристроями: аватари можуть пересуватися в кіберпросторі так само, як і у фізичному світі, і легко взаємодіяти з користувачами на іншому кінці планети.

Але надійний віртуальний світ залежний від мережевого ефекту. Для занурення користувачам необхідно купувати дороге обладнання, їм справді потрібно мати бажання проводити в цифровому середовищі свій час.

Також технологія має працювати безперебійно, бути стильною і досить мінімалістичною, щоб привабити більше людей. Цього поки що не сталося.

Можливості метавсесвіту можуть відрізнятися залежно від конкретної платформи або системи. Деякі стандартні функції та характеристики включають:

• імерсивність віртуального світу — 3D-середовища, де користувачі можуть взаємодіяти один з одним і цифровими об’єктами;
• постійне існування і розвиток середовища, навіть під час відсутності людей;
• взаємозв’язок між метавсесвітами, що дає змогу гравцям безперешкодно переміщатися між віртуальними просторами та застосунками;
• можливість створення і публікації контенту користувачами;
• аватари, що представляють людей;
• соціальна взаємодія — спілкування користувачів за допомогою тексту, голосу і відео, а також їхня участь у віртуальних заходах, зустрічах і вечірках;
• цифрова економіка — надає гравцям можливість купувати, продавати або обмінювати активи, використовуючи, наприклад, криптовалюту і блокчейн;
• доступність на різних платформах і пристроях, включно з гарнітурами, комп’ютерами та смартфонами;
• децентралізація;
• інтеграція з реальним світом за допомогою AR;
• наявність безлічі ігор та інших розваг;
• персоналізація просторів і аватарів.

Метавсесвіт включає широкий спектр технологічних компонентів, які повинні працювати разом для створення захоплюючих світів.

Фундаментальними складовими такого онлайн-простору є VR і AR.

Також важливу роль у розробці та експлуатації метавсесвіту відіграє штучний інтелект. Він розширює можливості користувача, забезпечує автоматизацію і сприяє підвищенню функціональності та реалістичності середовищ.

Інтернет речей (IoT) додає рівень фізичних даних і взаємозв’язків до VR і AR. У теперішньому світі він за допомогою датчиків і ґаджетів збирає інформацію про стан людини та її місцезнаходження, а також навколишнє середовище для підвищення реалістичності та інтерактивності метавсесвіту.

IoT надає користувачеві можливість маніпулювати фізичним середовищем із віртуальним. Наприклад, керувати температурою, освітленням і системами безпеки в будинку.

Крім того, Інтернет речей дає змогу створювати цифрових двійників або представлення об’єктів і активів реального світу в метавсесвіті.

Технологія блокчейна дає змогу підвищити безпеку, прозорість і довіру в децентралізованих віртуальних середовищах завдяки встановленню й перевірці права власності на цифрові активи, а також для метавсесвіту потрібне використання граничних обчислень, які разом із мережею 5G забезпечать чуйний, інтерактивний і синхронізований досвід.

Коротка історія AR і VR

Ймовірно, перше концептуальне уявлення про віртуальну реальність з’явилося ще 1935 року. Тоді вийшло оповідання фантаста Стенлі Вейнбаума Pygmalion’s Spectacles. У ньому автор описав окуляри, що дають змогу створити оптичну, слухову, смакову, кінестетичну та нюхову ілюзії реальності.

1957 року кінематографіст Мортон Гейліг створив першу відому систему імітації реальності Sensorama. У 1962 році винахідник отримав на неї патент.

Багато хто вважає саме цей проєкт відправною точкою для того, що тепер відомо як VR.

Sensorama являла собою схожий на аркадний автомат пристрій. У нього Гейліг інтегрував кінопроектори, що відтворюють фільм на стереоскопічному екрані, стереозвук, віброкрісло, систему імітації запахів і емулятор атмосферних явищ на кшталт вітру і дощу.

Для машини створили шість короткометражних фільмів.

Гейліг бачив у пристрої майбутнє кіноіндустрії, однак через громіздкість і високу вартість проєкт не отримав необхідного фінансування і масштабування.

Форм-фактор був іншим, але в іншому Sensorama максимально відповідала сучасним концепціям віртуальної реальності.

У 1960 році Хеліг також отримав патент на інший пристрій — Telesphere Mask. Він являв собою гарнітуру з двома лінзами, що забезпечує стереоскопічне 3D-зображення для перегляду телешоу.

По суті, це була версія Sensorama, призначена для носіння на голові.

Пряміший предок сучасної XR сягає середини 1960-х років, коли дослідники з Лабораторії Лінкольна Массачусетського технологічного інституту почали експерименти з гарнітурами.

У 1968 році команда на чолі з ученим Айвеном Сазерлендом розробила перший комп’ютерний шолом віртуальної реальності. Вона жартома назвала пристрій «Дамоклів меч» через велику структурну балку, що висіла над головою користувача.

Одним із ключових нововведень пристрою стала магнітна трекінгова система, що відповідає за відстеження рухів голови і відповідну зміну орієнтації дисплея.

Пристрій був виключно лабораторним.

У середині 1970-х років до розробки гарнітур підключилося NASA. Додатки стали фокусуватися на моделюванні космосу.

У Лабораторії реактивного руху американський художник Девід Ем домігся успіхів у створенні віртуальних ландшафтів, а Дослідницький центр Еймса продовжив розробку VIEW (робочої станції середовища віртуального інтерфейсу).

Система включала дисплей, який одягався на голову і відстежував її положення. З його допомогою можна було вивчати як згенероване середовище, так і реальне — через дистанційну камеру. Спеціальні рукавички вловлювали рухи рук для взаємодії з віртуальними об’єктами, а інформаційний костюм — переміщення всього тіла.

Термін «доповнена реальність» ввели 1990 року. Однак у 1980-ті роки відбулися важливі прориви в цьому напрямку.

Більшість роботи ґрунтується на десятиліттях військових досліджень у сфері систем відображення інформації для літаків. Інженера Стіва Манна зазвичай називають «батьком переносних комп’ютерів» за такі інновації, як EyeTap. Пристрій поєднував комп’ютерну обробку з графічним дизайном і текстовими накладками.

У 80-ті роки термін «віртуальна реальність» увійшов у популярний лексикон і підготував ґрунт для спроб створення споживчої та ігрової VR. Але на зламі тисячоліть бульбашка лопнула: у 90-х технологія була майбутнім розваг, спілкування і роботи, а в нульових, здавалося, це все розсіялося.

Хоча були винятки на кшталт запуску раннього метавсесвіту Second Life у 2003 році.

У 2009 році журнал Esquire вперше використав доповнену реальність у друкованих ЗМІ, намагаючись оживити сторінки.

Коли читачі переглядали обкладинку, в AR-виданні перед ними розмовляв актор Роберт Дауні-молодший.

У 2012 році з’явився перший прототип гарнітури Oculus Rift.

Уперше за довгу історію віртуальної реальності здавалося, що технологія нарешті наздогнала концепцію. Прориви в галузі дисплеїв і обчислювальних технологій, викликані індустрією смартфонів, заклали основу для життєздатних споживчих пристроїв.

Того ж року Google показала прототип гарнітури для смартфонів Glass. У 2013 році компанія запустила продаж AR-окулярів для розробників за ціною $1500, а пізніше і для широкої публіки.

У 2014 році техгігант також представив розумний аксесуар для смартфонів Cardboard. Він постачався в плоскому вигляді і містив дві лінзи. Всередину пристрою поміщався телефон для бюджетного використання віртуальної реальності.

Доступність платформи викликала великий інтерес серед споживачів: за час її існування було продано близько 15 млн одиниць.

Фактично програму було офіційно припинено лише 2021 року.

У 2016 році Microsoft запустила постачання гарнітури змішаної реальності HoloLens для розробників за ціною $3000. Це був інноваційний продукт, в основному орієнтований на корпоративні додатки.

У 2017 році IKEA випустила додаток доповненої реальності IKEA Place, який змінив індустрію роздрібної торгівлі.

Він дозволяє покупцям віртуально переглянути домашній декор перед покупкою.

У 2023 році Apple представила гарнітуру змішаної реальності Vision Pro. Розробка позиціонується як новий спосіб споживання контенту і взаємодії з професійним програмним забезпеченням.

Новий пристрій нагадує футуристичну пару лижних окулярів. Він оснащений камерами і датчиками, що забезпечують занурення користувача у VR і поєднання AR-елементів з реальним світом.

Глава компанії Тім Кук заявив, що гарнітура дає змогу людині «сприймати, слухати і взаємодіяти з цифровим вмістом так, ніби користувач перебуває у фізичному просторі». Vision Pro можна керувати за допомогою комбінації рук, очей і голосу.

У лютому 2024 року Apple почала продавати гарнітуру у США за ціною від $3499.

Застосування AR і VR у різних галузях

Технології віртуальної, доповненої та змішаної реальності справили перетворювальний вплив на різні галузі, зробивши революцію в традиційних процесах і проклавши шлях до інновацій.

Ігрова індустрія та соцмережі

XR надає геймерам захопливий та інтерактивний досвід. Ігри на кшталт Pokemon Go поєднують AR з реальним оточенням, а додатки для VR-гарнітури, включно з Beat Sabre, «затягують» гравців у віртуальний світ.

Соціальні мережі на кшталт Instagram, Facebook і Snapchat використовують технології доповненої та змішаної реальності для зміни обличчя і навколишнього середовища.

Медицина та охорона здоров’я

В охороні здоров’я технології розширеної реальності революціонізують діагностику пацієнтів, навчання лікарів, моделювання операцій, лікування хронічного болю і психологічних розладів, а також багато іншого.

AR здатний допомогти медпрацівникам під час різних процедур. Наприклад, технології доповненої реальності AccuVein надають лікарям інформацію про розташування вен на тілі.

Робота пристрою AccuVein AV500 з візуалізації вен та тілах пацієнтів. Дані: AccuVein.

Також за допомогою віртуальної та доповненої реальності можна поліпшити стан пацієнтів, які страждають від психологічних розладів на кшталт ПТСР, за рахунок впливу контрольованого імерсивного середовища.

Освіта

Освітні установи впроваджують розширену реальність для поліпшення навчання студентів.

Використовуючи гарнітури, учні можуть взаємодіяти з 3D-моделями в MR-середовищі. Це допомагає студентам краще розуміти складні предмети і ефективніше запам’ятовувати інформацію.

Також будь-хто може дізнаватися щось нове, не виходячи з дому, наприклад, віртуально відвідати цікаву екскурсію.

Спорт

У світі спорту технології AR і VR часто використовуються для тренувань і підвищення продуктивності.

Інструменти розширеної реальності дають змогу спортсменам виконувати різні дії в змодельованому середовищі, надаючи їм зворотний зв’язок і аналіз даних у реальному часі.

Крім того, віртуальні стадіони дають уболівальникам новий спосіб взаємодії з улюбленими командами.

Спортивні канали можуть використовувати 3D-графіку для накладення повторів і живої гри. Багато хто вже експериментує з цією технологією, зокрема ESPN і Fox Sports, і включають AR у трансляції та аналіз матчів, щоб висвітлювати інформацію в режимі реального часу.

Застосування XR на стадіоні допомагає приймати рішення і зміцнювати командний дух. Також технологію використовують у маркетингових цілях.

У вересні 2021 року клуб Carolina Panthers випустив на поле гігантську віртуальну пантеру. Вона пронеслася стадіоном і розірвала прапор суперників.

Роздрібна торгівля

Сектор роздрібної торгівлі реалізовує розширену реальність різними способами.

Ритейлери дають змогу клієнтам переглянути 3D-моделі продуктів, які їх цікавлять, перед покупкою. Великі компанії на кшталт Amazon, Gucci, ASOS і Sephora вже використовують такі додатки.

Магазини ювелірних прикрас та одягу, включно з Macy’s, Adidas і Modcloth, надають покупцям віртуальні примірочні.

Згідно зі звітом ReportLinker, до 2030 року обсяг світового ринку віртуальних примірочних досягне $19,1 млрд. Середньорічне зростання складе 23,6%.

Виробництво

Виробничі галузі все частіше впроваджують розширену реальність для оптимізації процесів і підвищення ефективності.

Використовуючи технології VR і AR, інженери можуть візуалізувати конструкцію продукту і вносити необхідні корективи перед розробкою.

Також XR використовують для навчання заводських співробітників, що знижує ризик нещасних випадків і сприяє більш ефективним робочим процесам.

Чого очікувати від AR і VR у майбутньому?

За даними Emergen Research, у 2035 році світовий ринок розширеної реальності сягне $1,246 трлн за стабільного середньорічного темпу зростання 24,2%.

Ключовими факторами такої тенденції є збільшення використання і впровадження смартфонів і підключених пристроїв, зростаюча увага до технологій розпізнавання і відстеження жестів, а також розгортання мереж 5G.

Майбутнє доповненої та віртуальної реальностей тісно пов’язане з поточними розробками в галузі блокчейна, NFT, ігор і метавсесвіту.

Оскільки ці технології продовжують розвиватися, очікуються поліпшення можливостей AR і VR. Імовірно, збільшиться точність відстеження, візуальні ефекти стануть ще реалістичнішими, а інтеграція з носимими пристроями вийде на новий рівень.

Конвергенція AR і VR з блокчейном і NFT призведе до виникнення нової цифрової економіки. Користувачі зможуть продавати, купувати й обмінювати віртуальні товари та враження.

В ігровій індустрії технології забезпечать більш захопливий та інтерактивний досвід, стерши кордони між фізичним і цифровим світами.

Оскільки AR і VR є ключовими компонентами у створенні метавсесвіту, їхній розвиток зробить розробку цього взаємопов’язаного цифрового світу більш реальною.

Поки що ми перебуваємо в глухому куті в галузі пристроїв віртуальної та доповненої реальності. Ще не існує систем, що надають користувачам повний, необмежений і захопливий досвід.

Більшість доступних гарнітур мають недостатньо широкий кут огляду, низькі яскравість і роздільну здатність дисплеїв, невеликий час автономної роботи і високу вартість. Можливо, у найближчому майбутньому виробники це виправлять.

Очікується, що компанії стануть активніше інвестувати в розробку малогабаритних і стильних переносних пристроїв, які можна легко інтегрувати в повсякденне життя.

Ці гаджети забезпечать зручний досвід доповненої та віртуальної реальностей, змішуючи цифрову інформацію з оточенням користувача. Досягнення в галузі оптики, технологій відображення і мініатюризації стимулюють еволюцію носимих пристроїв.

Можливо, найближчими роками на ринку з’являться AR-лінзи на кшталт Mojo Lens.

Висновок

VR уже не тільки для геймерів, а AR перетворюється на незамінний інструмент в освіті та бізнесі.

Метавсесвіт хоч і перебуває на ранніх етапах свого розвитку, уже порушує питання про те, як люди взаємодіятимуть із цифровим простором у майбутньому.

Швидкий темп технологічного розвитку змушує нас переглядати уявлення про те, що можливо, і готуватися до того, що раніше здавалося неймовірним.

Розширивши VR і AR штучним інтелектом, машинним навчанням, 3D-моделюванням, хмарними технологіями, Інтернетом речей та іншими компонентами можна стерти межі між фізичним світом і цифровим. Також комбінація цих складових здатна забезпечити підтримку всього: від навчання і проєктування до робототехніки та автоматизації бізнесу.

Підприємства у сферах на кшталт охорони здоров’я, будівництва, енергетики, автомобілебудування, аерокосмічної галузі та фінансових послуг, які використовують AR і VR, стають більш конкурентоспроможними і мають високий потенціал зростання.

Ці технології здатні допомогти компаніям ухвалювати більш розумні рішення і фактично доповнювати людський капітал для кращого обслуговування клієнтів. При цьому організації можуть створити більш надійний і персоналізований досвід для партнерів у ланцюжку поставок і кінцевих споживачів.