Технологии моделирования виртуальной реальности

Президент и креативный директор Modum Lab Дмитрий Кириллов и Денис Тамбовцев на открытом занятии в Нетологии рассказали, что такое VR, в каких сферах применяется и какими навыками должен обладать VR-специалист.

Виртуальная реальность (VR) — мир, смоделированный с помощью компьютерных технологий, в который пользователь может погрузиться с помощью специальных сенсорных устройств. Технологии VR прошли огромный путь от первых экспериментов в 60-х годах XX века до современных шлемов виртуальной реальности. Новая волна интереса к VR началась благодаря компании Oculus и представленному в 2012 году прототипу очков Oculus Rift.

VR продолжает развиваться: на конференции CES генеральный директор Nvidia Дженсен Хуанг рассказал, что компания продала 4 миллиона очков виртуальной реальности для ПК. Продано больше миллиона очков Oculus Go, около 2 миллионов Sony Playstation VR и около 500 тысяч очков от HTC.

Выручка сегмента VR в миллионах долларов. Источник: www.sostav.ru

Специалисты прогнозируют развитие VR-технологий в 2020-е годы

Главное препятствие для массового внедрения VR — недостаток проработки пользовательского опыта. Уже научились делать современные устройства с отличной картинкой, но не хватает специалистов, которые могли бы адекватно выстроить UX.

Сферы применения VR

Сегмент развлечений

VR дает новый опыт погружения, более плотно связывает игрока, персонажа и игровую среду.

Убивайте зомби своими руками в игре Arizona Sunshine

Игра Terminator VR Arcade для LBE — развлечений в специальных местах: игровых клубах, центрах, парках виртуальной реальности

Маркетинг

VR позволяет создать быстрый и мощный wow-эффект; презентовать товар и услугу, которую в реальности продемонстрировать сложно; показать объем пространства, планировки объекта, который может быть еще не построен.

В Modum Lab разработали виртуальный шоурум апартаментов YE’S

Обучение

VR в обучении позволяет повысить эффективность подачи материала — можно поместить человека в такие ситуации, которые сложно или дорого смоделировать в реальности; проанализировать, как человек будет действовать в нестандартной ситуации. В банковском деле сотрудники могут отрабатывать сценарии общения с клиентами.

Компания BIOCAD применяет тренажер от Modum Lab для отработки навыков в виртуальной реальности

Уроки химии от проекта MEL Science

Медицина

С помощью VR можно обучать хирургов, тренировать навыки врачей, консультировать пациентов.

The Susan Project — VR-симулятор для медицинских сотрудников в психиатрии

Почему VR используют в бизнесе

Какие VR-системы есть на рынке

Мобильный VR

В мобильных системах основные функции на себя берет смартфон, который устанавливается в фирменную гарнитуру, то есть шлем получается многокомпонентным. Они удобны, понятны в использовании, прогнозируемы с точки зрения разработки. С одной стороны, это возможность попробовать VR недорого. Но с другой, такие коробочки — это пробники, а серьезных решений на них не сделать.

Виртуальные очки Daydream от Google. Источник: vr.google.com

Виртуальные очки Gear VR от Samsung. Источник: www.samsung.com

Standalone

Standalone VR-шлемы включают в себя все необходимые технические компоненты в едином корпусе ЦПУ (центрального процессорного устройства) и графический процессор, дисплеи и, иногда, даже стереодинамики. Они полностью автономны, смартфон не нужен, вся «начинка» уже встроена внутрь. Эти шлемы получили большую популярность, так как довольно дешевые и простые в использовании.

Очки виртуальной реальности Oculus Go. Источник: market.yandex.ru

Стационарный

Система виртуальной реальности (шлем, система трекинга) подключается к персональному компьютеру. Вы можете делать довольно мощную процедурную графику. У шлемов есть пространственные джойстики, они — продолжение рук пользователя.

Шлем виртуальной реальности HTC Vive. Источник: www.vive.com

Чем разработка VR отличается от классической разработки

Кто трудится над VR-проектами

Пока в описаниях вакансий сложно найти должность вроде VR-дизайнера, VR-сценариста или продюсера VR-проектов — это все те же специалисты, что и в любой студии, разрабатывающей компьютерные игры, сервисы, курсы или рекламу.

Но эти специалисты должны обладать определенными компетенциями и экспертизой, которая требуется для создания VR-проектов.

• дизайнеров;
• игровых дизайнеров;
• сценаристов;
• 3D-художников и аниматоров;
• программистов;
• продюсеров и менеджеров;
• креативных и арт-директоров.

• Переводы, 9 апреля 2017 в 19:57
• Саша

В декабре мы писали о том, на какие тенденции в мире IT стоит обратить внимание в будущем 2017 году. Одним из пунктов обозначили виртуальную реальность, и не зря. Интерес к VR сильно вырос за последние 2–3 года и продолжает расти, появляется всё больше различного оборудования и технологий, а главное — новых идей, для реализации которых нужны разработчики.

В этой вводной статье мы поговорим о свойствах, типах и областях применения VR — это поможет лучше сориентироваться тем, кто хочет начать свой путь в развивающейся и актуальной сфере.

Виртуальная реальность — это генерируемая с помощью компьютера трехмерная среда, с которой пользователь может взаимодействовать, полностью или частично в неё погружаясь.

Свойства VR

Полный набор встретить можно редко, но ниже перечислены те особенности, на которые нужно ориентироваться при создании виртуальной реальности.

• Правдоподобная — поддерживает у пользователя ощущение реальности происходящего.
• Интерактивная — обеспечивает взаимодействие со средой.
• Машинно-генерируемая — базируется на мощном аппаратном обеспечении.
• Доступная для изучения — предоставляет возможность исследовать большой детализированный мир.
• Создающая эффект присутствия — вовлекает в процесс как мозг, так и тело пользователя, воздействуя на максимально возможное число органов чувств.

Типы VR

VR с эффектом полного погружения

Этот тип подразумевает наличие трех факторов:

1. Правдоподобная симуляция мира с высокой степенью детализации.
2. Высокопроизводительный компьютер, способный распознавать действия пользователя и реагировать на них в режиме реального времени.
3. Специальное оборудование, соединенное с компьютером, которое обеспечивает эффект погружения в процессе исследования среды. О нём мы чуть позже поговорим более подробно.

VR без погружения

Не каждому и не всегда необходимо полное погружение в альтернативную реальность. К типу «без погружения» относятся симуляции с качественным изображением, звуком и контроллерами, в идеале транслируемые на широкоформатный экран. Также в эту категорию попадают такие проекты, как археологические 3D-реконструкции древних поселений или модели зданий, которые архитекторы создают для демонстрации своей работы клиенту. Все перечисленные выше примеры не отвечают стандартам VR в полной мере, но позволяют прочувствовать моделируемый мир на несколько уровней глубже, чем другие средства мультимедиа, а потому причисляются к виртуальной реальности.

VR с совместной инфраструктурой

Сюда можно отнести «виртуальные миры» вроде Second Life и Minecraft. Единственное свойство из перечисленного выше, которого им не хватает для полного комплекта — создание эффекта присутствия: такие миры не обеспечивают полного погружения (в случае с Minecraft это касается только стандартного управления — у игры уже существует версия для виртуальной реальности, поддерживающая шлемы Oculus Rift и Gear VR). Тем не менее, в виртуальных мирах хорошо прописано взаимодействие с другими пользователями, чего часто не хватает продуктам «настоящей» виртуальной реальности.

Виртуальные миры используются не только в игровой индустрии: благодаря таким платформам, как 3D Immersive Collaboration и Open Cobalt можно организовывать рабочие и учебные 3D-пространства — это называется «совместная работа с эффектом присутствия».

Создание возможности одновременного взаимодействия в сообществе и полного погружения сейчас является одним из важных направлений развития VR (вспомним тот же Minecraft).

VR на базе интернет-технологий

Специалисты в области компьютерных наук разработали способ создания виртуальных миров в Интернете, используя технологию Virtual Reality Markup Language, аналогичную HTML. Она на какое-то время была обделена вниманием и сейчас считается устаревшей, но учитывая возрастающий интерес Facebook к VR, в будущем виртуальная реальность обещает основываться не только на взаимодействии, но и на интернет-технологиях.

Еще есть AR, не путать с VR

AR (augmented reality) — это дополненная реальность. Да, PokemonGo (про который, кстати, все уже забыли), относится именно к этой категории, хотя и является несколько упрощенным примером. В отличие от VR, в которой мы намеренно отгораживаемся от окружающей среды, дополненная реальность позволяет создать наложение виртуального мира на реальный в поле восприятия пользователя. Таким образом мы можем одновременно получать информацию из двух источников.

Технически, AR — это не виртуальная реальность, но вопросы, возникающие при её создании сходны с теми, что возникают при создании VR (например, как заставить устройство вычислять своё точное расположение и подстраиваться под мельчайшие изменения, вносимые пользователем в реальном времени). Поэтому технологии AR и VR считают довольно тесно связанными.

Предлагаем подробнее ознакомиться с особенностями дополненной реальности, прочитать руководство для начинающих AR-разработчиков и посмотреть видеообзоры 12 платформ разработки AR-приложений.

Оборудование

Шлемы и очки / Head Mounted Display, HMD

Такие устройства состоят из двух небольших экранов, расположенных напротив каждого глаза, шор, предотвращающих попадание внешнего света, и стереонаушников. Экраны показывают слегка смещенные друг относительно друга стереоскопические изображения, обеспечивая реалистичное 3D-восприятие. В шлемах также содержатся встроенные акселерометры и датчики положения. В большинстве своем продвинутые VR-шлемы довольно громоздкие, но в последнее время появилась тенденция к созданию упрощенных легковесных вариантов (в том числе картонных, как на картинке выше), которые обычно предназначены для смартфонов с VR-приложениями.

Шлемы для виртуальной реальности делятся на три типа:

1. Для компьютера — работают в связке с ПК или консолями: Oculus Rift, HTC Vive, Playstation VR.
2. Для мобильных устройств — называются гарнитурами и работают в связке со смартфонами, представляют из себя держатель с линзами: Google Cardboard, Samsung Gear VR, YesVR.
3. Независимые очки виртуальной реальности — самостоятельные устройства, работают под управлением специальных или адаптированных ОС: Sulon Q, DeePoon, AuraVisor.

На Wearable выложен список лучших VR-шлемов 2017 года. Подробнее о шлемах виртуальной реальности можно прочитать на сайте Virtual Reality Society.

Комнаты / Cave Automatic Virtual Environment, CAVE

Альтернатива для тех, кто не хочет испортить прическу — изображения в данном случае транслируются не в шлем, а на стены помещения, часто представляющие собой дисплеи MotionParallax3D (хотя для более полного UX в некоторых таких комнатах нужно надевать 3D-очки или даже комбинировать CAVE и HMD). Есть мнение, что VR-комнаты гораздо лучше VR-шлемов: более высокое разрешение, нет необходимости таскать на себе громоздкое устройство, в котором некоторых даже укачивает, и самоидентификация происходит проще благодаря тому, что пользователь имеет возможность постоянно себя видеть. Тем не менее, приобретение такой комнаты, понятное дело, выйдет гораздо дороже, чем покупка шлема.

Информационные перчатки / Datagloves

Для удовлетворения инстинктивной потребности пользователя потрогать руками то, что он находит для себя интересным в процессе изучения среды, были созданы перчатки с сенсорами для захвата движений кистей и пальцев рук. Техническое обеспечение такого процесса варьируется — возможно использование оптоволоконных кабелей, тензометрических или пьезоэлектрических датчиков, а также электромеханических приспособлений (таких как потенциометры).

Джойстики (геймпады) / Wands

Специальные устройства для взаимодействия с виртуальной средой, содержащие встроенные датчики положения и движения, а также кнопки и колеса прокрутки, как у мыши. Сейчас их все все чаще делают беспроводными, чтобы избежать неудобств и нагромождений при подсоединении к компьютеру.

Области применения VR

Обучение

VR используется для моделирования среды тренировок в тех занятиях, в которых необходима предварительная подготовка: например, управление самолетом, прыжки с парашютом и даже операции на мозге.

Наука

VR позволяет улучшить и ускорить исследование молекулярного и атомного мира: погружаясь в виртуальную среду, ученый может обращаться с частицами так, будто это кубики LEGO.

Медицина

Кроме помощи в обучении хирургов, технология VR оказывается полезной и на самих операциях: врач, используя специальное оборудование, может управлять движениями робота, получая при этом возможность лучше контролировать процесс.

Промышленный дизайн и архитектура

Вместо того, чтобы строить дорогостоящие модели машин, самолетов или зданий, можно создать виртуальную модель, позволяющую не только исследовать проект изнутри, но и проводить тестирование его технических характеристик.

Игры и развлечения

На данный момент это самая известная и самая широкая область использования VR: сюда входят как игры, так и кино, виртуальный туризм и посещение различных мероприятий.

Как мы уже говорили, VR продолжает интегрироваться с разными сферами нашей жизни и из мифа научной фантастики она превратилась в (виртуальную) реальность, так что выбирайте область для разработки, и — вперед. Стандартизацией технологий VR сейчас занимается международная организация Global Virtual Reality Association.

Технология виртуальной реальности VR

Виртуальная реальность (VR) — искусственный, не существующий в природе мир, в который человек может полностью «погрузиться» не только как наблюдатель, но и как участник. Системы виртуальной реальности — это технические устройства и программное обеспечение, создающие для человека иллюзию присутствия в этом искусственном мире и в ряде случаев позволяющие манипулировать его объектами.

У большинства всех систем виртуальной реальности есть (во всяком случае, должны быть), следующие основные характеристики.:

• Моделирование в реальном времени. Система виртуальной реальности должна выдавать пользователю в ответ на совершаемые действия картинку, звук, а также комплекс осязательных и прочих ощущений (если таковые предусмотрены) моментально, без заметных задержек.
• Реалистичная имитация окружающей пользователя обстановки. Для полного погружения пользователя в мир виртуальной реальности, система должна отображать виртуальные объекты с высотой степенью реалистичности, чтобы они выглядели «как живые».
• Поддержка одного или нескольких пользователей. Системы виртуальной реальности различают по числу одновременно работающих пользователей и делят на индивидуальные и коллективные. Как правило, индивидуальные системы создаются на базе устройств отображения, с которыми может работать только один человек (шлемы, очки и т. п.). Системы для коллективной работы создаются на базе средств отображения, доступных сразу нескольким пользователям. Пример стереоскопический видеопроектор, формирующий объемное изображение на большом.
• VR-система должна давать стереооскопическое изображение, обеспечивающее ощущение глубины пространства. Человек обладает бинокулярным зрением, то есть воспринимает мир обоими глазами сразу. При этом изображения, наблюдаемые каждым глазом, немного отличаются друг от друга и по отдельности не обладают объемностью, но наш мозг складывает две картинки в единое объемное изображение. Современные технологии генерации псевдо объемных картинок основаны именно на этом эффекте, и созданы так называемые стереоскопические пары изображений, обеспечивающие иллюзию объема.
• Интерактивность — возможность взаимодействия с виртуальным миром. В «виртуальной вселенной» пользователь должен быть исключительно активным наблюдателем. Он должен иметь возможность взаимодействовать с виртуальным окружением, а оно в свою очередь будет опираться на действия пользователя. Это позволит пользователю оглядываться вокруг и перемещаться в любых направлениях внутри виртуальной среды.