Дополненная реальность. Как повысить эффективность производства с дополненной реальностью? Графика и производительность. Для нереально реальной картинки

Технологии виртуальной и дополненной реальности называют одними из самых перспективных сфер исследования, но какова между ними разница и какое их ждет будущее?

Тем временем, пока инженеры разрабатывают космические корабли для полета к далеким звездам, а любители мистики ищут порталы в другие миры, мы здесь и сейчас благодаря техническому прогрессу создаём свою собственную реальность.

На данный момент разнообразить нашу, без сомнения, прекрасную реальность можно двумя способами: полностью погрузиться в компьютерную симуляцию с технологией виртуальной реальности (Virtual Reality, VR) или использовать наложение смоделированных компьютером виртуальных слоёв, доступных благодаря дополненной реальности (Augmented Reality, AR). Так как о первой технологии мы уже писали, рассмотрим вторую.

Что такое «дополненная реальность»?

Дополненная, или расширенная, реальность представляет собой прямое или косвенное воздействие на окружающий мир с помощью информационных технологий. Они позволяют либо с помощью специального устройства создать в реальности дополнительные цифровые элементы, либо модифицировать органы чувств (например, зрение) пользователя. Самые банальные примеры использования технологии ДР мы можем найти в статье Тома Кодела (Tom Caudell), который и дал название AR. В частности, он писал об интерактивных картах с текстовыми вставками. Основной причиной появления и реальной необходимости данной технологии Кодел видел в динамике мира: мы двигаемся слишком быстро, не можем позволить себе вечно сидеть у компьютера, требуем новой и обновленной информации. Именно технологии AR позволят решить эту проблему. Сегодня мы можем видеть котировки акций в своих Google Glass или пробки на улицах в различных интерактивных картах.

Как работает дополненная реальность?

Женщина, носящая очки дополненной реальности на Smau, международной выставке информационных технологий и коммуникаций 22 октября 2014 года в Милане. Tinxi / shutterstock.com

Для интегрирования виртуальных элементов в реальный мир в основе технологии AR лежит множество разнообразных датчиков и систем, определяющих параметры окружающего мира. В первую очередь система должна зарегистрировать изображение: обозначить координаты и свойства объектов (углы, формы, пороговые значения) и проанализировать оптический поток (изображение видимого или снимаемого на камеру объекта). Затем система закрепляет полученную модель и готовит к дальнейшему использованию. Естественно, весь процесс требует серьезных производительных мощностей, которые отчасти компенсируются использованием облачных технологий (электронный фонд вычислительных ресурсов).

Технологии для использования дополненной реальности

Несмотря на объем используемых технологий, для ознакомления с дополненной реальностью вам не потребуются все мощности Пентагона. Рынок подходящих для этой задачи устройств не менее обширен, чем каталог онлайн-магазинов, предлагающих любому желающему целый набор интересных приложений для смартфонов.

Аппаратное оборудование

Сюда входят, в первую очередь, современные смартфоны и планшеты. Благодаря набору датчиков и устройств, даже ваш мобильный телефон может интегрировать цифровые элементы в реальный мир. Вы можете, например, примерить одежду, даже не надевая её, посмотреть, влезет ли тумбочка в нужный вам угол квартиры, не напрягая мышцы для перетаскивания мебели. Да даже подвесить над городом летающую тарелку - запросто! Для этих целей существует целый ряд мобильных приложений: Wikitude, Aurasma, Layar. Но с их использованием может возникнуть ряд проблем: от банальной недоступности для скачивания в России (Aurasma) до неприспособленности под российские реалии (в среднем слабые производительные мощности мобильных устройств большинства пользователей).

Очки с функцией дополненной реальности

Знаменитые Google Glass, представляющие собой очки с замененными дисплеем стёклами, могли бы стать прорывом в использовании AR, но не получили широкого распространения. С одной стороны, это вызвано волной критики, поднявшейся из-за вопросов безопасности. Например, Google Glass позволяют своим владельцам незаметно для окружающих вести запись разговоров, делать фотографии, снимать видео и даже определять личность человека, мгновенно получая ссылку на его страницу в социальных сетях.

Google недолго оставалась лидером рынка очков смешанной реальности. Одной из компаний, осознавших перспективность данной технологии, стала транснациональная компания Microsoft, которая выпустила Microsoft HoloLens. В принципе, их очки мало чем отличаются от аналогов конкурентов, но огромные финансы позволили компании раскрутить свой товар по максимуму. В частности, HoloLens были использованы для демонстрации автомобилей и показа мод.

Проекты будущего

Список разрабатываемых технологий для использования AR весьма велик. Масло в огонь пылающих энтузиазмом умов подливают футуристические фильмы («Матрица», «Зрение», «Суррогаты»). На данный момент в планах разработчиков стоит создание контактных линз для массового использования, ведь подобные прорывные технологии используются для военных разработок (имитации боёв, тренировки).

Виртуальный дисплей сетчатки - персональное устройство, которые сможет сканировать непосредственно сетчатку глаза.

Большое количество идей использования смешанной реальности существует в сфере маркетинга и рекламы, к примеру, виртуальные витрины.

Перспективы применения дополненной реальности

Несмотря на то что основное применение дополненной реальности на данный момент сосредоточено в её развлекательной составляющей, перспективы применения технологии кажутся невероятными.

Медицина : Google Glass уже были использованы для проведения операции. Бригада хирургов из США использовала технологию дополненной реальности для двух целей. Во-первых, для консультации проводящего операцию врача с коллегой, находящимся в своём офисе. Подобное применение может быть крайне полезно для быстрого оказания необходимой помощи. Второе применение стало прорывным и заключалось в создании трехмерной модели коронарной артерии, через которую требовалось провести катетер.

Индикатор на лобовом стекле в кабине истребителя-бомбардировщика ВМС США F/A-18C «Hornet». Rama / wikimedia.org

Голограммы : Microsoft HoloLens не уступают конкуренту из Google. Представители компании не раз оглашали своё стремление достичь «голографической телепортации человека», то есть захват и перенос 3D-модели человека. Подобное использование дополненной реальности фактически позволит воссоздать реальное общение. Естественно, говорить о возможности воссоздать прикосновения пока рано, но небезосновательно.

Археология, история, архитектура: Одной из основных сложностей археологии является реконструкция объекта. Печально видеть лишь фундамент когда-то величественного здания. Технология дополненной реальности поможет каждому человеку увидеть всю красоту объекта не на рисунке, а перед своими глазами в реальную величину. Представьте, что значит для человечества воссоздание Колосса Родосского!

Искусство: Видеть то, как развеваются волосы Джоконды, бушует море Айвазовского или резвятся медведи Шишкина в сосновом лесу - для дополненной реальности не будет преград.

Коммерция: Покупка мебели, нанесение макияжа, покраска волос в другой цвет, примерка одежды будут осуществляться в два клика, даже не выходя из дома.

Образование: Дополненная реальность имеет огромные перспективы в сфере образования. Дополнительная информация, которая возникает при чтении, включающая в себя карты, видеовставки, проведение смысловых параллелей, сильно упростит жизнь ученику. Интерес к обучению можно будет возродить колоризацией и приведением в движение картин сражений. Немало разработок имеется для технических специальностей, например, AR Circuit для моделирования электрических цепей.

Военная сфера: Конечно, дополнительная реальность не может ускользнуть от взора военных. Не будем скрывать, что именно милитаризм чаще всего приводит к технологическому буму. На данный момент во многих странах имеются проекты тренировок и повышения боеспособности войск путем интегрирования виртуальных объектов в качестве целей атаки или спасения.

Развлекательная сфера : Знатоки настольной игры Dungeons&Dragon скажут, что для веселого времяпрепровождения не требуется ничего, кроме собственной фантазии, но начерченные от руки карты подземелий могут превратиться в 3D модель.

Технология дополненной реальности позволяет создавать нечто сказочное или воссоздавать когда-то утерянное, но самое главное – она облегчает доступ к информации, поток которой ускоряется с каждым днем. Дальнейшее развитие технология VR и AR позволит человеку отвечать вызовам меняющегося мира.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

И значит нас вот-вот накроет новая волна игр и приложений с применением дополненной реальности, возможности которой гораздо шире и полезнее для общества, чем ловля слоупоков.

Это популяризаторская статья. В ней нет подробного описания технической стороны, зато есть история развития ЭйАр, ссылки на упоминающиеся разработки и множество интересных иллюстраций.

Очень много картинок!

Что такое ЭйАр

Дополненная реальность - это среда, в реальном времени дополняющая физический мир, каким мы его видим, цифровыми данными с помощью каких-либо устройств - планшетов, смартфонов или других, и программной части. Например, Google Glass или шлем Железного Человека. Системы прицеливания в современных боевых самолетах - это тоже дополненная реальность.

Дополненную реальность (augmented reality, AR) надо отличать от виртуальной (virtual reality, VR) и смешанной (mixed reality, MR).

В дополненной реальности виртуальные объекты проецируются на реальное окружение.

Виртуальная реальность - это созданный техническими средствами мир, передаваемый человеку через (пока что) органы чувств.

Смешанная или гибридная реальность объединяет оба подхода.

То есть, виртуальная реальность создает свой мир, куда может погрузиться человек, а дополненная добавляет виртуальные элементы в мир реальный. Выходит, что ВиАр взаимодействует лишь с пользователями, а ЭйАр - со всем внешним миром.

История ЭйАр

Как многие другие интересные исследования, история манипуляций с реальностью начинается в научной фантастике. Автор «Волшебника страны Оз» Лайман Фрэнк Баум в романе «Главный ключ» описал некое устройство, способное помечать в режиме реального времени людей буквами, указывающими на их характер и уровень интеллекта. Примитивные инструменты дополнения реальности были известны задолго до того: это и маски, которые надевали римские лучники, чтобы лучше целиться, и подзорные трубы с нанесенными метками расстояний и так далее.

Но история дополненной реальности, какой мы ее знаем сейчас, берет начало из разработок, касающихся ВиАр. Отцом виртуальной реальности считается Мортон Хейлиг. Он получил это звание за исследования и изобретения, сделанные в 1950-х и 60-х годах. 28 августа 1962 года он запатентовал симулятор Sensorama . Сам Хейлиг еще называл его театром погружения.

Патент описывает виртуальную технологию, в которой визуальные образы дополняются движениями воздуха и вибрацией. Обоснование ее существования давалось такое:

«Сегодня постоянно растет спрос на методы обучения и тренировки людей таким способом, чтобы исключить риски и опасность реальных ситуаций»

Это было устройство ранней версии виртуальной реальности, а не дополненной, но именно оно дало толчок к развитию обоих направлений. Хейлиг даже изобрел специальную 3Д-камеру, чтобы снимать фильмы для Сенсорамы.

А вот в 1968-м году компьютерный специалист и профессор Гарварда Айван Сазерленд со своим студентом Бобом Спрауллом разработали устройство, получившее название «Дамоклов Меч» . И это была первая система уже именно дополненной реальности на основе головного дисплея.

Очки были настолько тяжелыми, что их пришлось крепить к потолку. Конструкция угрожающе нависала над испытуемым, отсюда и название. В очки со стереоскопическим дисплеем транслировалась простая картинка с компьютера. Перспектива наблюдения за объектами менялась в зависимости от движений головы пользователя, поэтому понадобился механизм, позволяющий отслеживать направление взгляда. Для того времени это был фантастический прорыв.

Следующим шагом было создание Майроном Крюгером лаборатории с искусственной реальностью Videoplace в 1974-м году.

Его основной целью было избавить пользователей от необходимости надевать специальные шлемы, очки и прочие приспособления для взаимодействия с искусственной реальностью. В Видеоплейсе использовались проекторы, видеокамеры и другое оборудование. Люди, находясь в разных комнатах, могли взаимодействовать друг с другом. Их движения записывались на видео, анализировались и переводились в силуэты искусственной реальности. Пользователи видели, как их силуэты взаимодействуют с объектами на экране и это создавало впечатление, что они часть искусственной реальности. Хотя правильнее было бы назвать это проектом интерактивного окружения.

Спустя четыре года, в 1978-м, Стив Манн придумал первое приспособление для ЭйАр, которое не было прикручено к потолку. В EyeTap использовалась камера и дисплей, дополняющий среду в режиме реального времени. Это изобретение стало основой для будущих проектов, но массово не использовалось.

Первое массовое использование дополненной реальности стало возможно благодаря Дену Рейтону, который в 1982-м году использовал радар и камеры в космосе для того, чтобы показать движение воздушных масс, циклонов и ветров в телепрогнозах погоды. Там ЭйАр до сих пор используется таким образом.

В 90-е поиск новых способов использования продолжился, а ученый Том Коделл впервые предложил термин «дополненная реальность». Перед ним и его коллегой поставили задачу: снизить затраты на дорогие диаграммы, которые использовали для разметки заводских зон по сборке самолетов Боинг. И решением стала замена фанерных знаков с обозначениями на специальные шлемы, которые отображали информацию для инженеров. Это позволило не переписывать обозначения каждый раз вручную, а просто изменять их в компьютерной программе.

Дальше развитие происходило стремительно. Скачок, сделанный в производстве микропроцессоров, и, как следствие, во всем технологическим секторе, позволил сильно ускорить работы.

В 1993-м году в университете штата Колумбия Стив Файнер представил систему KARMA (Knowledge-based Augmented Reality for Maintenance Assistance, переводится примерно как «Интерактивный помощник по обслуживанию»), позволявшую через шлем виртуальной реальности увидеть интерактивную инструкцию по обслуживанию принтера.

А вот в 95-м Джун Рекимото собрал Navicam - прототип мобильного устройства дополненной реальности, какой ее сейчас знают пользователи смартфонов. Навикам представлял собой переносной дисплей с закрепленной на обратной стороне камерой, чей видеопоток обрабатывался компьютером и, при обнаружении цветной метки, выводил на экран информацию об объекте.

В 96-м году Джуном Рекимото и Южди Аятцука был разработан Матричный Метод (или КиберКод). Он описывает реальные и виртуальные объекты с помощью плоских меток наподобие QR-кодов. Это позволяло вписывать виртуальные вещи в реальный мир, просто перенося метки. Например, положить на пол листок с кодом, навестись на комнату камерой - и вот у вас в комнате стоит динозавр.

В 98-м году НФЛ впервые использовала дополненную реальность, разработанную компанией Sport Vision, в прямой трансляции спортивных игр. Во время матчей на картинку с камеры, обзорно показывающей игровое поле, добавлялись технические линии и информация о счете. О «волшебной желтой линии» есть старый сюжет .

В 99-м НАСА применила систему дополненной реальности в приборной панели космического аппарата Икс-38, который научился отображать объекты на земле вне зависимости от погодных условий и реальной видимости.

И в том же году Хироказу Като создал открытую библиотеку для написания приложений с ЭйАр-функционалом ARToolKit (еще на Гитхабе). В ней использовалась система распознавания положения и ориентации камеры в реальном времени. Это позволяло стыковать картинку реальной и виртуальной камер, что давало возможность ровно накладывать слой компьютерной графики на маркеры реального мира.

Можно сказать, что с релизом первой версии этой библиотеки начался современный этап активного развития дополненной реальности.

Как работает дополненная реальность

Если откинуть совсем уж древние реализации, то ЭйАр - это распознавание образов и отслеживание маркеров.

С распознаванием образов все более-менее понятно. Если приложение должно распознавать стол, то достаточно загрузить на сервер библиотеку фотографий столов, обозначить общую структуру, цвет, произвольные параметры и присвоить этому набору данных определенное действие при обнаружении на картинке.

Вторая часть - это отслеживание маркеров. Маркерами могут выступать как специально напечатанные изображения, так и любые объекты.

Обложку журнала приложение распозна́ет по простой форме с прямыми углами и конкретному рисунку, и будет отслеживать ее положение в пространстве, отмечая смещение относительно фона. В этом случае сама обложка и есть маркер.

Со специальными маркерами все обстоит еще проще. Допустим, мы хотим примерить автомобилю новые диски. Для этого нам достаточно наклеить на диски QR-метки и система автоматически поймет, что именно в этих местах следует вставлять в картинку изображение новых колес. Еще один пример: мы кладем метку на пол и приложение понимает, что эта плоскость и есть пол, и разместит на нем произвольные объекты.

Но маркеры везде не налепишь, а сделать уникальный маркер под каждую ситуацию и унифицировать всю систему слишком сложно.

Но один производитель подобрался наиболее близко к тому, что может быть не только технологично, но и удобно. Это - компания Magic Leap .

Первое концепт-видео

Запустившись в 2010-м году в атмосфере абсолютной секретности, она уже через пару лет собрала инвестиций более чем на полмилллиарда долларов от таких гигантов как Гугл и Куалком. Никто за пределами узкого круга инвесторов не знал, чем эта компания привлекла такое внимание и что у нее за продукт.

Но информация все-таки просочилась. А позднее было официально объявлено: компания работает над продвинутой версией очков дополненной реальности, которые на голову сильнее Гугл Гласс и Хололенс. И, в отличие от других производителей, в Мэджик Лип равное внимание уделяют как железу, так и ПО и интерфейсам. Несмотря на то, что компанию больше интересует индустрия развлечений, чем прикладное применение, на сегодняшний день она является лидером в удобстве пользовательских интерфейсов.

Но пока ЭйАр в основном встречается в телефонах. Это удобство, готовая техническая база, широкая распространенность устройств и простота написания ПО.

Заточенные под фото для соцсетей приложения предлагают примерно одни и те же функции: маски и помещение персонажей в пространство. То есть - развлечения. Но все больше компаний понимают важность этой ниши и представляют более утилитарные приложения:

В наше же время можно и самому стать героем шутера. Например, в игре Father.IO . Такие проекты появляются все чаще.

В 2014-м вышла игра Night Terrors , один из первых популярных ужастиков в дополненной реальности. Попробуйте его ночью в каком-нибудь подвале - не забудете.

В 2016-м студия Nyantic выпустила наследницу своей игры Ingress и самую главную ЭйАр-игру, вероятно, на много лет вперед: Pokemon Go . Дополненная реальность, геотрекинг и популярная вселенная - все сложилось настолько удачно, что Покемон Гоу скачали более ста миллионов человек. Игра быстро стала феноменом и начала собирать вокруг себя скандалы, в том числе в России. Покемон Гоу уникальна еще и тем, что заставила миллионы людей гулять на свежем воздухе.

Настольные игры получили новую форму благодаря технологии.

Такие компании как Лего и Дисней активно ведут разработку игр с использованием ЭйАр, а намерения к ним присоединиться выразили практически все крупные производители игрушек. Исследовательские группы уже занялись сбором данных о том, как маленькие дети взаимодействуют с играми и приложениями дополненной реальности, и каким образом это влияет на их восприятие реального мира. Возможно, в будущем самые интересные идеи по развитию технологии будут звучать от тех, для кого эта самая технология была просто частью детства.

Именно развлечения сегодня развивают исследовательскую базу дополненной реальности. А благодаря колоссальным объемам данных, добровольно передаваемых людьми компаниям-разработчикам, технология в связке с машинным обучением делают шаги в сторону более серьезных областей.

От развлечений к реальной жизни

Справочная информация, объявления и виртуальные указатели обязательно войдут в наше виртуальное пространство. Виртуальный экскурсовод проведет нас по развалинам замка, да еще и покажет сценку, как именно этот замок развалили, и каким он был до того. Ну а социальные функции, вроде фильтра по статусу «в активном поиске», помогут найти вторую половинку прямо в толпе.

Ну и реклама. Вот уж какая сфера спит и видит скорейшее внедрение дополненной реальности в повседневную жизнь. А свежесть и новизна формата обеспечат вау-эффект. ЭйАр появилась даже в печатных изданиях. Например, в выпуске Эсквайра 2009-го года нужно было отсканировать обложку, и тогда на ней оживал Роберт Дауни младший.

Еще раньше ЭйАр и печатные издания скрестила БМВ, выпустившая в нескольких немецких журналах рекламу модели MINI, которая на экране становилась трехмерной и позволяла себя рассматривать со всех сторон.

А обложки, к слову, есть не только у журналов и книг. Для того, чтобы с вами начала разговаривать этикетка бутылки , сегодня не нужно даже пить.

Коммерческие возможности дополненной реальности настолько обширны, что сложно очертить границы. Даже граффити не осталось в стороне от ЭйАр-технологий.

ЭйАр может использоваться для быстрой примерки в магазинах: идея зайти в мебельный и тут же на тестовом стенде собрать себе комнату с мебелью и бытовой техникой, пользуясь подсказками по сочетаемости, напрашивается сама собой.

Более интересную и полезную идею воплотил маркетинговый отдел Икеи еще в 2014-м. Примерить мебель из каталога прямо к интерьеру своей комнаты оказалось крайне заманчиво.

Вдохновляют возможности ЭйАр в сфере образования.

Образование

Технология может занять ту нишу, которая в научной фантастике отдана голограммам. Только голограммы будут еще не скоро, а устройства вроде Хололенса технически почти готовы. Перспектива увидеть в вузах, а после и школах, виртуальные интерактивные иллюстрации , которые можно рассмотреть со всех сторон, с которыми можно взаимодействовать и тут же видеть результат своих опытов, представляется прекрасным далёко из светлых фантазий о будущем. Обучение любым инженерным специальностям может стать куда более наглядным и легким для понимания.

Еще одна важная сфера - медицина.

Медицина

Тут прямо глаза разбегаются от возможностей. Кроме максимально наглядного обучения студентов медвузов, сразу представляется визуализация данных прямо на пациенте, вместо расставленных вокруг экранов. УЗИ станет максимально наглядным. Ну и будущая мама будет счастлива получить на телефон трехмерного ребеночка, которого будет с радостью крутить и рассматривать, выискивая сходство того с отцом и собой.

Но одно дело УЗИ, которое не требует оперативного вмешательства, и другое - опасные для жизни пациентов операции, где наглядность может помочь врачу быстрее реагировать и точнее работать.

Наглядную анатомию в дополненном пространстве демонстрирует HoloAnatomy для Хололенса, который как раз и про медицину, и про образование. А заодно - и одна из знаковых демок для майкрософтовского шлема.

Менее драматично, но не менее полезно - помощники для слепых и глухих, сообщающих первым о предметах и событиях вокруг и показывающие субтитры вторым.

Например, стартап Aira одновременно предлагает нейросетевого помощника, распознающего и проговаривающего всё, что видит камера очков, и живого сотрудника стартапа, что поможет сориентироваться по той же камере в особо сложной ситуации. Система привязана к приложению для смартфона. Пользователь по подписке получает очки с камерой и возможность транслировать изображение с них дежурящим сотрудникам поддержки. Но постоянно созваниваться с ними нет нужды: голосовой ассистент Аиры распознает тексты и образы, перекрывая множество повседневных городских задач. Логично, что по мере развития компьютерного зрения надстройка с живыми сотрудниками будет все менее актуальна, но сегодня это хороший компромисс из человеческих и компьютерных ресурсов.

Военные технологии

И если системы наведения в боевых истребителях, дронах и танках для армии - это сегодня дело обычное, т.к. именно из ранних систем дополненной реальности для летчиков и росли другие военные проекты в этой области. Например, продвинутые системы дополненной реальности для пехоты, которые будут внедряться уже через пару лет.

Официальная фантазия армии США

В американской армии уже сегодня используется система HUD 1.0: сильно усовершенствованный прибор ночного видения, который также выполняет функции тепловизора и проецирует в монокль на шлеме целеуказатель, показывающий куда попадет пуля при текущем положении ствола.

Облегченные полуаналоги таких систем уже более пяти лет доступны на рынке. Баллистический калькулятор от компании TrackingPoint , фактически заменяет снайперу, ну или любому желающему, напарника-споттера.

На очереди - HUD 3.0, который должен выйти в следующем году. Он будет иметь возможность накладывать на реальную картинку полностью цифровые слои местности, модели зданий, планы этажей, позиции врагов и даже самих врагов. А это уже заявка на удешевление военных учений. Военные игры обходятся государственным бюджетам в колоссальные суммы каждый год, а с помощью систем дополненной реальности солдаты смогут тренироваться с условным противником не покидая пределов базы.

Российская армия разрабатывает похожие системы для саперов.

Конечно, хотелось бы, чтобы технологии получали развитие не благодаря военным проектам и интересам, но если вспомнить историю, то многие изобретения находили широкое мирное применение, несмотря на военные корни и прошлое. Например, микроволновки, тефлон и интернет.

Будущее

Резюмируя, дополненная реальность - это не только игры и селфи с виртуальными масками. Это гигантское количество возможностей для коммерческого применения, новые горизонты в образовании, промышленности, медицине, строительстве, торговле и даже туризме. И дальше должно быть только интереснее.

Коммерческий рост ЭйАр поразителен. Ей, в отличие от виртуальной реальности, необязательно опираться на специализированное железо и громоздкие устройства. Технология прекрасно работает на самом массовом носимом девайсе - смартфоне.

Дополненная реальность уже меняет наше настоящее: виртуальные маски, охота за покемонами по городам и болотам, дети, стреляющие друг в друга не из деревяшек, а через экран телефона. Сейчас это уже реальность.

Следующий шаг - массовый выход ЭйАр из зоны развлечений и соцсетей в сектор информационной поддержки. Автопроизводители (пока лишь Хендай, БМВ и Ауди, но список растет) начинают выпускать приложения-дополнения к пользовательским инструкциям, помогающие владельцам наглядно изучить свой автомобиль. Все больше производителей техники начинают выпускать приложения для ремонтных мастерских, которые помогают мастерам ориентироваться во внутреннем устройстве сложных приборов. Амазон думает над тем, чтобы облегчить жизнь покупателям: понравились кеды на прохожем - навел на того телефон и тут же заказал себе такие же.

Сегодня мы с вами живем во время бурных исследований в отрасли. Даже у технологических гигантов нет ясной картины дальнейшего развития дополненной реальности. Это время непрерывного рождения идей, нахождения неожиданных способов применения и осознания всей мощи этой фантастической когда-то технологии - дополненной реальности.
Microsoft Hololens Добавить метки

Виртуальные объекты в реальном мире? То, что раньше казалось фантастикой, сегодня становится элементом повседневной жизни: технология дополненной реальности уже доступна пользователям ПК и смартфонов.

В ам любопытно, что это за здание виднеется впереди? Просто достаньте свой смарт­фон и направьте его на инте­ресующую вас постройку. На экране появится текстовое окошко, сообщающее, например, что это - Государственная Третьяковская гале­рея, а также дни и часы ее работы, контактный телефон и стоимость входных билетов. Еще один клик по дисплею - и вам доступна информа­ция о том, когда и кем она была осно­вана, какие выставки в ней проходят в настоящее время, и много других полезных сведений.

Новейшие смартфоны на базе опе­рационной системы Android, а также iPhone последнего поколения позволяют всегда и всюду легко получать необходимые данные (разумеет­ся, при наличии доступа в Интернет). Такую возможность обеспечивает технология дополненной реальности (Augmented Reality, AR). В отличие от несуществующего виртуального про­странства, в которое погружаются любители компьютерных игр, AR-технология призвана обогащать обыденный мир дополнительной информацией.

Как это работает: дополненная реальность (augmented reality)

Дополненная реальность (augmented reality) - термин, обозначающий системы, в которых окружающая действительность снаб­жается виртуальными объектами. Последние становятся доступны в реальности при использовании спе­циальных компьютерных программ. Виртуальные объекты - это тексты, ссылки на сайты, фотографии, объ­емные элементы, звуки, видео и т. п. Они могут быть как пассивными, просто наблюдаемыми людьми, так и интерактивными, то есть взаимо­действующими с ними.

Устройства, способные расширять границы обыденной реальности, уже поступили в магазины, а разработчи­ки и ученые давно занимаются созданием нового поколения техники, дополняющей окружающий мир.

Как работает дополненная реальность В простейшем случае для создания эф­фекта дополненной реальности нужны че­тыре основные составляющие: веб-камера, компьютер, маркер и программа. Пользователь печатает на листе бумаги специаль­ное изображение (маркер) и подносит его к веб-камере. На компьютере должно быть запущено приложение, которое распознает маркер на получаемой с камеры картинки и отобразит на его месте какой-либо эле­мент - текст, фотографию, объемный объект и т. д. В случае с браузерами до­полненной реальности для телефонов роль маркера выполняют данные, получа­емые с GPS-приемника, акселерометра и электронного компаса.

Мобильные телефоны: «Википедия» на экране

Одно из возможных применений дополненной реальности - анализ обстановки, окружающей пользова­теля, и предоставление ему нужной информации. Программы, обеспечи­вающие работоспособность такого рода приложений в мобильных устройствах, наряду с прочим опираются на возможности банков данных и биржевых порталов Интернета.

Например, программа Wikitude World Browser (www.wikitude.org) для iPhone 3G/3GS и некоторых смартфонов на базе Android и Symbian 3/5 задей­ствует огромный объем данных из «Википедии» и Qype. Принцип ее работы чрезвычайно прост: пользова­тель наводит камеру своего мобиль­ного телефона на какой-либо объект, а Wikitude ищет информацию о нем в Интернете. Как только программа находит что-либо подходящее, на дисплее рядом с живой картинкой появляется текст с описанием. Если пользователь перемещает камеру на другой объект, данные обновляются в режиме реального времени.

Для вычисления координат место­нахождения пользователя программ­ное обеспечение смартфона считывает показатели GPS-приемника, для вычисления угла наблюдения используется акселерометр, а для определения направления взгляда - компас. Геоданные сравнива­ются с содержимым соответствую­щих интернет-служб и сводятся воедино на экране смартфона.

Браузер Layar: дополненная реальность на экране смартфона Аналогичными возможностями обладает браузер Layar, который можно установить на некоторые модели телефонов под управлением Android, а также iPhone 3G/3GS. Информация в нем сгруппирована по так называемым слоям (layer), которые можно сравнить с аналогичными элементами при работе в графиче­ском редакторе. Любой желающий может создать на сайте браузера (www.layar.com) свой собственный слой. Предположим, вы хотите выбрать место, чтобы перекусить. Включите соответствующий слой и захватите камерой телефона вид оживленной улицы - на экране тут же начнет появляться информация о располо­женных на ней ресторанах.

Компьютерные игры: объединение двух миров

Немного проще обстоят дела в инду­стрии компьютерных игр: в отличие от вариантов с привязкой к опреде­ленной точке на местности в игре требуется лишь знать относительное местоположение - расстояние от пользователя до камеры. Кроме того, разработчики могут создавать про­граммы для сугубо специфических аппаратных средств и располагают большими возможностями, посколь­ку компьютеры и игровые приставки обладают гораздо более высокой производительностью по сравнению со смартфонами.

EyePet. Играйте с виртуальными питомцами в реальном мире В игре под названием EyePet, соз­данной London Studio для Sony PlayStation 3, пользователь может взаимодействовать с виртуальным домашним питомцем. Видеокамера записывает все движения вашей руки, которые интерпретируются про­граммным обеспечением как со-ответствующие команды: погладить или подтолкнуть зверька, поиграть с ним в мяч и т. п. Также виртуаль­ный питомец реагирует на различ­ные предметы из реального мира. Например, если покатить в его сто­рону мяч, то он отпрыгнет от него.

Связующим звеном между двумя реальностями является так называе­мая координатная метка (Fiduciary Marker) - лист бумаги с нанесенным на него рисунком. С ее помощью игрок может управлять различными объектами в виртуальном мире - например, передвигать батут или обогреватель. В качестве интерфейса взаимодействия ПО и маркера используется веб-камера, передающая программе данные о местоположе­нии, угле обзора, а также удалении и идентификаторе маркера.

Эксперименты Microsoft с дополненной реальностью: записки (sticky notes) могут «парить в воздухе» в виртуальной среде рядом с компьютером Подобным образом реализуется обратная связь в интерактивных книгах, анимированных инструкциях, рекламных роликах и компьютерных играх. Программное обеспечение для работы дополненной реальности можно создавать, пользуясь наряду с прочими и бесплатной библиотекой ARToolKit.

Недостатком подобной системы является отсутствие надлежащей гибкости: без камеры и монитора она не будет работать. Таким образом, ее практическое использование весьма ограничено. А вот сложные про­граммы AR продвигаются в направ­лении полезного применения, пусть пока и довольно медленно. Наряду с существующей технологией дополненного видео сегодня ученые активно работают над интеллекту­альными методиками интеграции виртуальных миров в существую­щую реальность.

Новое поколение: очки с доступом в Интернет

Vizux Wrap 920AR Очки с двумя встроенными камерами и 1/3-дюймовыми ЖК-дисплеями могут использоваться для создания дополненной реальности Сегодня в центре внимания разработ­чиков находятся системы, которые при использовании не заметны постороннему глазу. К их числу можно отнести, например, закрепляемый на голове дисплей (Head Mounted Display, HMD) и прозрачные экраны (See-Through Display), выполненные в виде очков и стекол, которые внеш­не не отличаются от обычных.

Первые прототипы изготавливаются сейчас во Фраунгоферском институте. Очки для проекта iStar (Interactive See-Through Augmented Reality Display - интерактивный прозрачный дисплей дополненной реальности, www.istar-project.org) состоят из OLED-дисплея с CMOS-сенсорами, которые следят за движениями глаз и позволяют настраивать изображение в зависимости от направления взгляда.

Fashionista. Технология дополненной реальности позволяет примерять одежду из магазинов не выходя из дома Разработчики не только занимают­ся совершенствованием устройств с прозрачными дисплеями и дополнен­ным видео, но и выявляют возмож­ности их применения в повседневной жизни. Так, например, системы AR могли бы заменить классиче­ские руководства по эксплуатации. В новых инструкциях все шаги сопровождались бы анимацией, прое­цирующейся на дисплей в зависимо­сти от того, на что направлен взгляд пользователя. Кроме того, техноло­гия Augmented Reality могла бы найти применение на лобовых стеклах автомобилей для демонстрации дан­ных о режиме езды, примерке одежды, отображения информации о товарах в магазине и составе блюд в ресторане, а также в архитектурном проектировании для расширенной демонстрации 3D-моделей.

Система SixthSense позволит дополнить газеты и журналы интерактивными видеовставками, управлять воспроизведением которых можно при помощи жестов Особого внимания заслуживает система SixthSense, созданная Пранавом Мистри. В нее входят камера, кар­манный проектор, зеркало, мини-компьютер и цветные ленты для пальцев, которые выступают в роли маркеров. Их перемещение в про­странстве фиксируется, а выводимое проектором изображение меняется соответствующим образом. Для демонстрации возможностей данной системы разработано несколько при­ложений, одним из которых являет­ся виртуальная карта. Ее изображе­ние проецируется на стену или пол, а пользователь осуществляет нави­гацию по ней при помощи Multitouch-команд. Также можно специальным жестом отдать камере распоряжение сфотографировать объект, на кото­рый вы смотрите. Приблизительная стоимость всех компонентов, входя­щих в состав SixthSense, составляет всего около 2500–4000 гривен (10-16 тыс. рублей), но пока систему нельзя найти в свобод­ной продаже, поскольку она все еще находится в стадии разработки.

Аттракцион во француз­ском парке Futuroscope, использующий технологию дополненной реальности Потенциал рынка AR (augmented reality) (самих про­грамм и устройств ввода) огромен. Как и жизнь человека, любое явление имеет три стадии развития: появление, расцвет и закат. Сейчас технология Augmented Reality находится на первом этапе. За рубежом допол­ненная реальность используется уже десять лет, но пока не полу­чила такого массового распростра­нения, как, например, Интернет. Европа, Америка, Япония и неко­торые другие страны стоят на пороге второго этапа развития, а рынки стран СНГ пока еще в самом начале пути. Однако интерес к новым разработкам в этой области имеется, есть и специалисты, которые готовы создавать програм­мы, и много креативных идей. А это самое главное.

О каком бы проекте ни шла речь, цель у новой технологии всегда одна и та же: обогатить видимый мир информацией, которая бы незамет­но и непрерывно дополняла нашу реальную жизнь.

От главного редактора сайт: Дополненная реальность (ДР), или Augmented Reality (AR) - одна из самых перспективных, впечатляющих и (во всех смыслах) очевидных технологий, методологий и т.д. Публикаций на эту тему, естественно, появилось уже много или очень много. Ещё в 2009 году « »...

Несложно догадаться, что ДР/AR вполне очевидно проецируется и на строительную отрасль: см. например, . В интернете можно найти ролики типа «Технология дополненной реальности в области архитектуры», «Дополненная реальность для архитекторов», «Дополненная реальность для планирования в строительстве», «Самый ёмкий рынок дополненной реальности» и т.д. Ссылки на эти ролики приведены в представляемой сегодня статье Сергея Кирьякиди — статье, которая является вводным обзором как в общую проблематику ДР, так и в обозначенное в заголовке проецирование ДР в строительную отрасль. Надеюсь, что эта тема заинтересует многих читателей нашего портала, хотя бы потому, что, по моему мнению, развитый BIM (будущего?) не должен обходиться без серьезной AR-компоненты.

Данная статья представляет собой попытку сформулировать и обобщить перспективы применения технологии дополненной реальности (ДР) в строительстве и проектировании. Содержание статьи является представлением автора о перспективах профессионального применения этой технологии, основанном на анализе последних тенденций развития компьютерных технологий, спутниковой навигации, средств передачи данных, а также направлений BIM и PLM в проектировании. Описанные далее перемены в области строительства неизбежны, т.к. в том или ином виде технология дополненной реальности придет в сферу массового профессионального применения: это лишь вопрос времени. Приход новых технологий - естественный процесс, происходящий в современном постиндустриальном обществе. По причине ускоряющегося научно- технического прогресса этот процесс, по нынешним меркам, будет протекать весьма стремительно. Не стоит забывать, что любую технологию можно использовать как во благо, так и во вред. Конечно, все будет зависеть от рук, в которые она попадет. Тема негативных последствий всеобщего распространения ДР требует отдельного обсуждения и в данной статье не рассматривается.

Введение

Все более очевидным становится факт того, что в настоящее время человечество стоит на пороге радикальных изменений привычного уклада жизни, которые будут вызваны приходом технологий дополненной реальности во все сферы деятельности человека. В течение последующих 5-10 лет эта технология произведет очередную технологическую революцию, сравнимую с повсеместным распространением интернета. Конечно, всем известно, с какой скоростью развивается интернет, прошедший путь от двух соединённых проводом «калькуляторов» до настоящей всемирной паутины, которая начинает потихоньку выходить в ближний космос. Не остается сомнений в том, что со временем дополненная реальность войдет в нашу повседневную жизнь так же как некогда смартфон или планшет, изменив ее раз и навсегда. Нарастание темпов научно-технического прогресса (НТП) только приближает нас к наступлению этого момента, а развитие технологий дополненной реальности ускоряет НТП. Компьютерные технологии продолжают развиваться экспоненциально и закон Мура пока продолжает работать. Сегодня практически у каждого есть смартфон с возможностями, которые 7-8 лет назад было трудно представить, и о которых говорили лишь профессиональные футурологи, но именно эти устройства уже сегодня позволяют прикоснуться к дополненной реальности на бытовом уровне.

1. Что такое дополненная реальность?

Дополненная реальность (от англ. augmented reality, AR) - это технология представления контекстной информации и наложения ее в виде многослойных визуальных образов на объекты реального мира в режиме реального времени.

Дополненная реальность является основой принципиально нового интерфейса для обращения к информации и перехода взаимодействия с ней на новый интерактивный уровень. Отличие дополненной реальности от виртуальной заключается во взаимодействии компьютерных устройств с объектами реального мира.

Задача дополненной реальности - расширить информационное взаимодействие пользователя с окружением. Накладываемые посредством компьютерного устройства слои с контекстными объектами на изображение реальной среды носят вспомогательно-информативный характер. Таким образом, информация, контекстно связанная с объектами реального мира, с помощью дополненной реальности, становится доступной пользователю в режиме реального времени.

Примеры: отображение информации на лобовом стекле в современных истребителях и авто премиум класса, сетка золотого сечения и другие вспомогательные элементы на экране цифрового фотоаппарата, указатели траектории парковки автомобиля при помощи камеры заднего вида.

2. Современное состояние технологий

По оценкам различных экспертов, в настоящее время технология дополненной реальности - это один из главных технологических трендов. Рынок этой технологии оценивается как один из самых быстро растущих и продолжит расти экспоненциально еще 8-10 лет.

Наибольших успехов в этой области на сегодняшний день достигли военные. Они же были основоположниками этой технологии. В военном применении ДР - это вывод оперативной информации на лобовое стекло, либо дисплей, отображающий тактическую информацию, например, о целях на фоне наблюдаемой обстановки. Военные продолжают проявлять к этой технологии повышенный интерес, рассматривая ее как наиболее перспективную для персональных устройств, входящих в экипировку солдата недалекого будущего. При помощи этих устройств военные планируют интегрировать каждого бойца в единое информационное пространство. Вспомните кадры из фильма «Терминатор» когда перед взглядом робота Т-800 появлялась различная информация о людях, автомобилях и т.п. Примерно так же скоро солдаты смогут получать дополнительную информацию об окружающих их объектах.

Кадр из фильма «Терминатор»

Как это традиционно бывает, постепенно эта технология переходит из военной в гражданскую и становится доступна широким массам.

Панель приборов на лобовом стекле истребителя

Впервые эта технология пришла из военной авиации и появилась в автомобилях премиум класса. С ее помощью, по аналогии с боевыми машинами, перед водителем, на лобовом стекле отображается вся необходимая информация о скорости, параметрах маршрута и т.д. Как и автомобили премиум класса, в таком виде технология доступна узкому кругу людей. На широком потребительском рынке, дополненная реальность, как отрасль компьютерных технологий, находится в стадии становления и активного роста. Мировые лидеры в области высоких технологий, такие как Google, Samsung, Apple и некоторые другие, заявляют о скором выходе на рынок устройств типа HMD (head-mounted display носимый дисплей). Наиболее известные из них и уже выпускающиеся серийно - это Google Glass . Эти устройства позиционируются как новое средство восприятия информации об окружающем нас мире, предназначенное для коммуникаций, навигации, развлечений, призванное заменить современные смартфоны, планшеты и т.п. Ориентированы эти устройства на массовый потребительский спрос, как в настоящее время всевозможные гаджеты.

Однако либо уровень развития современных технологий не позволяет пока реализовать в полной мере концепцию устройства с интерфейсом дополненной реальностью в габаритах, пригодных для массового пользования, либо такие технологии еще не нашли друг друга.

В потребительском сегменте сейчас наблюдается рост возможностей программного обеспечения использующего дополненную реальность, реализуемую при помощи смартфонов и планшетов. Кто знаком с такими приложениями, наверное, заметил, что возможности программ пока опережают возможности аппаратных средств. Основной направленностью этого ПО является: геолокация, контекстная реклама, презентация, распознавания изображений. Примерами такого ПО могут служить наиболее популярные приложения Junaio , Layar , Wikitude и т. д.

В профессиональной сфере ДР применяется для обучения специалистов выполнению каких-либо действий через их визуальное восприятие:

Уже сейчас существуют системы автоматизированного управления строительной техникой, в том числе беспилотные, которые также можно отнести к системам, потребляющим дополненную реальность, как бы это странно не звучало. Принцип их действия заключается в следующем: в бортовой компьютер загружается проектная модель объекта, затем машина накладывает виртуальную модель на реальность, настраивает положение рабочих органов и начинает копировать модель в натуру. При этом система постоянно «подглядывает» в виртуальный чертеж-модель, таким образом, контролируя положение рабочих органов машины (отвал или ковш) и тем самым добиваясь переноса виртуальной модели в реальность. Отличие такой системы от человека в том, что у машины за положением рабочих органов в пространстве отвечают всевозможные датчики, а у человека за положением его рабочих органов (рук) отвечают самые информативные сенсоры - глаза. Тем не менее, подобная концепция применима и для человека. Перед глазами может находиться картинка законченного объекта или какого-то промежуточного результата, которого необходимо достигнуть. Человеку остается только выполнить набор предлагаемых действий, приводящих к нужному результату. Это как наглядное пособие с исчерпывающей информацией, находящееся всегда перед глазами.

Другие компьютерные технологии также не стоят на месте, такие как: микропроцессорные производство, спутниковая навигация, компьютерное зрение, технологии облачной обработки информации; беспроводной передачи данных; проектирования сооружений по технологии BIM и PLM и д.р. Наблюдается стремительное увеличение производительности графических микропроцессоров, при значительном снижении их габаритов и энергопотребления. Это очень сильно расширяет возможности персональных мобильных устройств в обработке графической информации.

Все это дает основание для массового применения этой технологии, в том числе, в профессиональной области. В частности, в строительстве эта технология может также произвести революционные изменения.

3. Способы потребления дополненной реальности

В настоящее время самыми массовыми средствами просмотра дополненной реальности стали смартфоны и планшеты с установленными на них специальными приложениями. Им на смену постепенно приходят упомянутые выше HMD-очки, такие как Google Glass и др. Основой HMD-устройств является интерфейс с дополненной реальностью.

4. Концепция визуально-информационной строительной площадки

Опираясь на известные технологические тренды и достижения науки, можно с большой вероятностью говорить о появлении в ближайшем будущем индивидуальных профессиональных систем с интерфейсом дополненной реальности типа HMD. Это будет сравнимо с переходом от черчения на бумаге к BIM проектированию.

Концепция строительной информационной площадки заключается в создании на ней единого визуально-информационного пространства, аналогичного информационному полю боя в военной терминологии. Это модный в последние годы термин в международном военном сленге. Действительно эти две концепции очень схожи, ведь каждая из них преследует цель - обеспечить участников процесса необходимой легко воспринимаемой информацией в реальном времени.

Единое визуально-информационного пространство на строительной площадке - это по сути, новый способ взаимодействия с информацией об объекте строительства, непосредственно на месте ведения работ, без привязки к рабочему месту. Его применение послужит началом нового стандарта представления проектной информации и работы с ней на строительной площадке. Такая концепция объединит всех участников строительства в едином визуальном информационном поле. Это позволит получать необходимую информацию в реальном времени, в любой точке строительной площадки, без необходимости таскания с собой «бумажных простыней», ноутбуков, планшетников и т.п.

Представьте, если бы информация о расположении объекта, его внешнем виде, положении границ, существующих и проектируемых коммуникациях, важных узлах, высотных отметках и т.п. отображалась прямо перед глазами как у пилотов современных истребителей, дополняя существующую реальность проектным замыслом. Дополненная реальность откроет качественно новые возможности, такие как: представление о внешнем виде и структуре объекта; оперативное отслеживание хода строительства; фиксация и контроль качества работ; отслеживание изменений проекта. Это позволит сэкономить массу времени при выполнении технически сложных операций, геодезических работах, прокладке коммуникаций и строительстве в целом. А главное - получить доступ к информационной 3D модели объекта в любой момент времени и в любом месте. Наверное, самое главное то, что архитектор, заказчик и строитель смогут свезти к минимуму влияние человеческого фактора при чтении чертежей и воплощении проекта в натуре.

Современное развитие средств BIM проектирования и их интеграция уже сейчас позволяет создавать модели объектов, наполненных всей необходимой информацией. Наличие строительной 4D модели позволит IPD менеджеру или специалисту технического контроля контролировать ход строительства, просто взглянув на площадку. Сравнивая реальную картину с наложенной информацией о нужной стадии строительства, можно сделать вывод о выполнении или отставании от графика.

С приходом эры интернета вещей (англ. Internet of Things, IoT), которая уже не за горами, наполнение пространства информацией станет обычным процессом, когда почти у каждого промышленного изделия, в т. ч. у строительных конструкций будет «электронный паспорт» и средства коммуникации между собой и человеком. HMD- устройства станут для людей основными средствами взаимодействия с «вещами» и конструкциями. При помощи интерфейса дополненной реальности человек сможет воспринимать поступающую от «вещей» информацию. Это дает новые возможности для служб материально-технического обеспечения.

При производстве сложных ремонтных работ оборудования или коммуникаций можно всегда иметь под рукой визуальные подсказки о последовательности действий или схему оборудования: при этом руки остаются свободными. Такие подсказки способствуют быстрому вводу в должность нового специалиста, и процесс обучения проходит в интерактивном режиме. При производстве сложных ответственных работ можно вести видеозапись выполняемых действий для последующего анализа в случае чрезвычайной ситуации на этом объекте. Таким образом, можно будет проводить освидетельствование нарушений и ответственных элементов при строительстве. По такому же принципу сейчас, в случае аварийной ситуации, ведется анализ действий пилотов самолетов записанных в «черные ящики». Это послужит переходом к новым принципам ведения производственного и технического контроля и ведения отчетной документации.

На этапе эксплуатации, при необходимости обслуживания какого-либо сложного узла персонал может пользоваться исполнительной информационной моделью. На стадии ликвидации объекта, воспользовавшись информацией о критических узлах и коммуникациях можно значительно сократить сроки демонтажа или сноса объекта. В случае возникновения экстренной ситуации (пожар/обрушение) аварийные службы смогут с легкостью находить пути эвакуации или нужные коммуникации, используя информацию из электронного паспорта здания переведя ее в дополненную реальность.

HMD-устройства открывают принципиально новые возможности для коммуникаций и взаимодействия на строительной площадке. Коллеги всегда могут быть на связи друг с другом, становится возможным обсуждение проблем в реальном времени в режиме видеоконференции. Все это оптимизирует строительный процесс за счет сокращения времени принятия наилучшего решения с учетом текущей ситуации на объекте, при относительно небольших затратах.

Дополненная реальность позволяет перевести на абсолютно новый уровень презентации проектов. Допустим, что нужно провести презентацию проекта строительства для инвесторов. Трехмерная визуализация и макетирование неплохо с этим справляются. Но какое впечатление произвела бы та же презентация на инвесторов при демонстрации объекта инвестирования на местности, в «чистом поле», в натуральную величину, с возможностью побродить вокруг, внутри или даже заглянуть внутрь стен на важные конструктивные особенности, узлы или коммуникации. Это абсолютно другое эмоциональное восприятие информации для человека («Самый ёмкий рынок дополненной реальности»):

,

Уже сейчас приложение Junaio позволяет рассматривать настольные виртуальные макеты («Технология дополненной реальности в области архитектуры»):

Преимущество таких макетов перед традиционными в том, что они могут быть масштабируемыми, анимированными, проработанными с различным уровнем детализации, и, конечно легко редактируемыми.

«Дополненная реальность для архитекторов»:

«Дополненная реальность для планирования в строительстве»:

5. Почему визуально-информационное поле?

Потому что около 90% информации об окружающем нас мире мы получаем посредством зрения. Информация, представленная в виде визуальных образов, воспринимается гораздо эффективней людьми даже с плохим воображением или отсутствием трехмерного мышления. Это заложено на генетическом уровне и обусловлено эволюционным путем развития человека и человеческой цивилизации.

6. Как это все будет работать? Технологическая основа

На мой взгляд, ждать появления устройств, позволяющих полноценно реализовать такую концепцию, осталось 3-5 лет. Уже сегодня существуют технологии необходимые для их создания. А также существует все необходимое для создания инфраструктуры, поддерживающей работу подобных устройств.

Для реализации описанной концепции в полной мере потребуется интеграция уже существующих технологий в форм-факторе очков. На современном этапе развития технологий это пока невозможно. Но прогресс не стоит на месте, и довольно быстро движется к достижению этой цели. Компьютерное зрение, как в MS Kinect, в совокупности с методами определения направления взгляда и точного определения местоположения, позволит очень точно «накладывать» информацию на окружающую реальность. Для лучшего распознавания объектов они могут быть помечены ещё при выпуске на заводе специальными маркерами - штрих-кодами или QR-кодами еще при выпуске на заводе. Со временем это будут электронные чипы, на которые будет записана информация об изделии, и датчики, отслеживающие изменение характеристик изделия.

Для точного позиционирования понадобится интеграция с ГЛОНАСС/GPS локальными GNSS станциями и лазерными корректирующими приборами. В помещениях для позиционирования можно использовать специальные маркеры и 3/4G сети и WiFi, которые будут служить каналами передачи данных. «Облачная» обработка и визуализация информации в реальном времени позволит уменьшить нагрузку на вычислительные мощности устройства и значительно сэкономить заряд аккумулятора. Визуализация такой информации как: границы, контуры, общие очертания, текстовые надписи, линии коммуникации и т.п. потребуют незначительных вычислительных ресурсов, и может выполняться на самом устройстве или смартфоне, который имеется сейчас у каждого. Хранение информации на общем сервере позволить всем пользователям обращаться не к локальным копиям, а к единой базе данных, поддерживаемой всегда в актуализированном состоянии. При такой системе работы, в случае внесения изменений в BIM модель пользователи информации могут быть оповещены об этом автоматически. Именно использование актуальных разделов проекта на большой стройке является серьезной проблемой для подрядчиков, которых забыли оповестить о произошедших изменениях.

Конечно, не лишними в таком устройстве будут профессиональные инструменты, такие как лазерный дальномер, высотомер, виртуальный уровень, угломер. Возможно, измерения встроенными сенсорами будут далеки от точности современного геодезического оборудования но, тем не менее, при выполнении некоторых технологических процессов точности в 2–3 см вполне достаточно. Не стоит забывать, что с каждым годом точность сенсоров растет и со временем может отпасть необходимость выполнения геодезических работ при некоторых строительных процессах.

Появление на рынке таких устройств откроет новое направление в области прикладного ПО, которое будет базироваться на новом интерфейсе с дополненной реальностью. Лидеры рынка САПР, прежде всего, такие как Autodesk, Dassault Systèmes, Bentley Systems, Graphisoft, AVEVA и др., непременно создадут массу приложений интегрированных с их передовыми продуктами для различных специализированных отраслей строительства.

7. Как это все будет работать? Инфраструктура

Для реализации подобной концепции необходимо создание инфраструктуры включающей четыре основных компонента:

• обеспечение пользователей точным позиционированием
• обеспечение пользователей беспроводной высокоскоростной передачей данных
• наличие облачного хранилища проектных данных
• создание специального стандарта проектирования для получения контента.

Остальной функционал это уже в принципе программно-аппаратные возможности самого устройства.

Уже сегодня на крупных строительных объектах имеются некоторые компоненты необходимой инфраструктуры для реализации концепции информационной стройплощадки. Описываемая концепция, прежде всего, подходит для крупных строительных объектов, таких как ГЭС, АЭС, НПЗ, стадионов, аэродромов и других масштабных технически сложных объектов, где информационное обеспечение имеет колоссальное значение. На таких крупных площадках всегда множество сложных инженерных систем, требующих соблюдения высочайшей технологической дисциплины при строительстве и эксплуатации. По мере уменьшения стоимости устройств, технология будет становиться доступнее специалистам более низкого ранга, и проникать на все более мелкие объекты.

Как правило, сейчас крупные строительные площадки оснащаются ГЛОНАСС/GPS локальными GNSS станциями, лазерными приборами или специальными маркерами при выполнении работ с применением с соответствующего геодезического оборудования или все тех же систем автоматического управление строительной техникй. Таким образом, инфраструктура для точного позиционирования уже сейчас присутствует на многих крупных строительных площадках. Дополнить ее визуальными или электронными маркерами не составит труда заинтересованному заказчику.

В городах и некоторых малых населенных пунктах все большее распространение получают 3G/4G каналы связи. Их пропускной способности достаточно для передачи огромного количества информации. При отсутствии устойчивого сигнала или его недостаточной пропускной способности на площадке можно создать собственную сеть, например из WI-FI передатчиков. Сейчас это по карману даже небольшой компании.

С развитием широкополосных каналов связи все большее распространение в мире получает переход вычислений и хранения информации в облачные сервисы. «Облако» наверное, можно назвать одним из главных компонентов системы информационной строительной площадки. Для его создания необходимо установить хороший сервер, настроить на нем соответствующие права доступа для различных пользователей: проектировщика, заказчика, подрядчика, службы технического контроля и т.д. Это по сегодняшним меркам не очень затратная процедура. Крупные корпоративные заказчики и некоторые подрядчики имеют собственный серверный парк.

8. Информационное обеспечение

Для обеспечения устройств, использующих дополненную реальность, специальным контентом потребуется интеграция с современными САПР основанных на BIM технологии проектирования. Возможно, для этого потребуется создание нового формата данных, например, .ARB - augmented reality in building.

Сегодня основной тенденцией является переход от 2D и 3D проектирования к проектированию с применением BIM-технологий. Проектирование с ВIM позволяет собрать всю архитектурно-строительную, технологическую, и иную информацию о здании или объекте со всеми ее взаимосвязями и получить на выходе единый объект - BIM-модель, в которой увязаны все разделы проекта и рассчитаны все конструкции. В свою очередь это позволит на этапе завершения проектирования получать не только проект как таковой, но и получить контент для дополненной реальности. Именно концепция BIM-проектирования позволяет расчленить модель на необходимые слои контекстной информации необходимой для дополнения ею реальности. BIM-модель может предоставить пользователю проект в виде структуры слоев с информацией в виде текста, графики или анимации, с необходимым графическим оформлением, с регулируемой прозрачностью в зависимости от степени важности. Управлять отображением информации на таких устройствах возможно в интерактивном режиме при помощи взгляда, жестов и голоса.

Современные средства 4D проектирования позволяют анимировать строительные процессы и визуализировать последовательность технологических циклов. Такая тенденция очень хорошо согласуется с предстоящим развитием технологии дополненной реальности в направлении визуализации процессов и будет очень востребована на строительном рынке для улучшения качества выполнения работ и контроля над строительством.

9. Проблемы технологии

Стоит сказать о современных проблемах технологии ДР, это: отсутствие стандартов, недостаточная производительность аппаратных средств, недостаточная точность позиционирования, необходимость специального контента, ограниченность применения при отсутствии широкополосных и устойчивых каналов связи, слабый интерес со стороны профессионального потребителя, недостаточное распространение в силу вышеприведенных причин. Все эти проблемы носят инженерный характер и решаемы по мере развития технологии и научно-технического прогресса в целом.

10. Дальнейшие пути развития

По мере устранения вышеперечисленных недостатков и совершенствования всех отраслей компьютерных технологий, дополненная реальность как продукт их синтеза достигнет всеобщего проникновения во все области человеческой деятельности. По сути ДР станет стандартом существования информационного общества. В строительстве и производстве, с развитием робототехники, те возможности, которые ДР даст человеку, будут постепенно переходить к роботам. Человеку останется выполнение только самых сложных операций, а дополненная реальность позволит максимально увеличить точность их выполнения. Постепенно HMD-устройства будут расширять диапазон своего применения за счет добавления новых сенсоров. Следующим поколением устройств потребления ДР для человека станут контактные линзы. Но пройдет еще 20–30 лет и придет уже эра нового нейроинтерфейса, которому уже не нужны очки или линзы. Человек сможет потреблять информацию естественными органами чувств, с расширенными возможностями имплантированных сенсоров. Обработка информации будет происходить непосредственно мозгом либо имплантированном чипе или в «облаке», приобретаемом по подписке в SkyNet, и оттуда поступать непосредственно в мозг.

С развитием так называемого интернета вещей, дополненная реальность станет основным средством получения и взаимодействия с информацией, поступающей от предметов окружающих нас, в т. ч. строительных конструкции.

Кому-то это покажется набором футуристических предположений, которые писатели фантасты наверняка уже выдвигали в своих книгах. Возможно это так, но напомню, то, что мы имеем сегодня, даже 20 лет назад казалось фантастикой или даже магией. Как недавно сказал один из экспертов компании Google, «Через 10 лет скорость изменения мира будет такой, что мы будем вспоминать нынешние времена как очень медленные и отсталые».

11. Выводы и пожелания

На основе приведенных выше доводов можно сделать вывод что ДР даст строительной отрасли сразу несколько принципиальных выгод:

• Доступность информации в реальном времени
• Наглядность информации
• Актуальность информации (облачное хранилище)
• Интерактивность информации (управление жестом, взглядом, голосом)
• Коммуникация (обсуждение проблем с коллегами в реальном времени в режиме видеоконференции)
• Архивация информации (видеофиксация - освидетельствование нарушений и ответственных элементов при строительстве).

Последние два пункта в большей степени относятся к устройствам потребления ДР, в которых данные возможности будут обязательно реализованы.

Всё это говорит о том, что дополненная реальность, несомненно, в недалеком будущем совершит очередную революцию не только в строительстве, но и, вообще, в образе жизни:

Это приведет к появлению новых стандартов в проектировании, строительстве и эксплуатации, новых способов работы с технической информацией. Произойдет значительное сокращение сроков строительства, сократятся материальные издержки за счет оптимизации всех процессов жизненного цикла здания и уменьшения материалоемкости строительства, уменьшится проявление «человеческого фактора», приводящего к всевозможным печальным последствиям. Можно считать что, человек стоит на пороге новых возможностей и его зрение, пока что ограниченное биологическими возможностями, уже совсем скоро дополнится бионическим зрением, расширенным при помощи компьютерных технологий. Очки или линзы, оснащенные дополнительной реальностью, будут такими же необходимыми и повседневными устройствами, какими когда-то для нас стали персональный компьютер и сотовый телефон.

Желаю вам быть открытыми для перемен, которые принесет в нашу жизнь дополненная реальность и быть готовыми использовать их своей повседневной деятельности!

Что же такое дополненная реальность? Первое, что придёт в голову любому человеку - это всем известные мечты о виртуальности, полном погружении, будь то кино или компьютерная игра. Однако, это далеко не так.

Знакомство

Дополненная реальность - это целая методика, позволяющая дополнять реальный мир новой информацией с помощью цифровых технологий.

Другое определение - смешанная реальность воспринимаемая с помощью добавленных компьютером элементов в текущем времени.

Ученый Рональз Азума определил в 1997 году, что технология дополненной реальности - это система, совмещающая виртуальное и настоящее, взаимодействующая в текущем времени и работающая в 3D.

Как вы можете видеть, понятие виртуальной реальности является лишь частью чего-то намного большего, чем просто аксессуара для развлечений.

Первые шаги

Для того чтобы разобраться, что такое дополненная реальность, не обязательно понимать процессы, протекающие в компьютере. Люди, для которых слова о виртуальности ничего не говорят и не разъясняют, могут вспомнить примеры из детства.

У вас в юности был принтер или компьютер? Это сейчас люди не могут представить себе жизнь без цифровых технологий, а в далёких 90-х дети писали сочинения и рефераты от руки. Кажется, где тут можно найти дополненную реальность? Рефераты в школах писались на альбомных листах А4. Кто поумней, чтобы выходило ровно, разлиновывал лист с помощью карандаша и линейки, а вот некоторым везло больше. В семьях частенько можно было встретить трафарет - лист бумаги с четко и ярко нанесёнными черными линиями. Если на него сверху положить альбомный лист, то эти линии будут видны насквозь, и человек сможет писать как по линейке. Трафарет дополнял альбомный лист строками.

А может кто-то помнит трафареты в инженерных и конструкторских бюро. Прозрачные плёнки, на которые наносятся варианты схем и чертежей, для того чтобы можно было наложить на оригинал.

В российской армии до сих пор используются с двойной поверхностью и подсветкой. Между двумя плоскостями кладётся карта местности, а на верхнем прозрачном покрытии рисуются планы боевых действий. Таким образом создаётся прообраз рабочего виртуального места.

Инновации Microsoft

Разработка современных приложений не стоит на месте. У многих на слуху сейчас сведения о том, что различные компании разрабатывают очки дополненной реальности. Примером этой технологии можно назвать Microsoft HoloLens. Это современный гаджет, выполненный в виде очков, предназначенных для создания дополненной реальности. Устройство контролируется с помощью жестов или голосовых команд и позволяет управлять виртуальными объектами, создаваемыми поверх реальных, которые видны сквозь прозрачные линзы.

Во время презентации этого гаджета был устроен просмотр 3D видео, а также продемонстрирована возможность создавать трёхмерные объекты. Более того, создатели заверяют, что модели, созданные в их устройстве, можно сразу отправлять на 3D-принтер и печать.

Механизм работы этих очков не использует голограмм, а просто создаёт изображение на поверхности линз таким образом, чтобы можно было отслеживать движения глаз. По сути, вся виртуальная картинка остаётся исключительно в вашей голове. Для работы этих очков не требуются какие-либо камеры, датчики или подключение к компьютеру.

Первооткрыватели Google

Несмотря на очевидный прогресс в создании очков дополненной реальности у Майкрософт, первыми, кто создал работающий прототип, стали специалисты из Google X. Так называемые google glass были презентованы в 2012 году и должны были совмещать в себе видеодневник, дополненную реальность, мобильную связь и интернет.

Гаджет крепится на голову, он снабжен маленьким дисплеем и камерой. Управление происходит голосом по ключевому слову. Идея была реализована для людей, носящих корректирующие зрение очки дополненной реальности, таким образом, чтобы можно было заменять линзы под каждого индивидуально.

Играем в жизнь

Как ни странно, игры дополненной реальности вошли в нашу жизнь относительно давно. Разумеется, относительно создания очков. Интересный факт - индустрия развлечений всегда на шаг впереди серьёзных проектов. К сожалению, а может быть и к счастью, они не приобрели формат массового увлечения. Скорее всего, для того чтобы это произошло, необходим массовый переворот в сознании. Хотя есть вероятность, что человечество просто боится в итоге перепутать реальность и виртуальность. Приведём пару игр, использующих технологию дополненной реальности.

1. Real strike - это даже не игра, а просто приложение. В ней используется камера вашего смартфона. При запуске включается камера, и на картинку накладывается модель оружия. Противников нет. Так что пользователь со спокойной душой может "отстреливать" докучающих соседей, хамов на дороге, доставшего начальника. Неплохое приложение для разрядки нервов.
2. Одним из популярных жанров компьютерных игр является так называемый Толпы озлобленных монстров, пытающихся разрушить вашу башню. Действие игры дополненной реальности AR Defender 2 происходит у вас в комнате, кабинете или классе. Точно так же, как и в предыдущем варианте, камера гаджета считывает информацию об окружающем пространстве и уже на него выводит изображение. Продвинутый движок приложения абсолютно четко воспринимает неровности поверхности, что обеспечивает еще более высокий уровень погружения.
3. Хороший способ провести перерыв на работе - это сыграть в виртуальный баскетбол. Приложение AR Basketball, позволяет создавать образ баскетбольной корзины на том месте, куда прикреплён специальный QR код. Вы можете распечатать его и поместить на любую поверхность, хоть просто на стену, хоть на кружку с кофе.

Не до игр

Если вы являетесь серьёзным человеком, считающим, что играм не место в нашей жизни вообще, то существуют приложения дополненной реальности для служебной деятельности. Тысячи программ и утилит, позволяющих сделать хороший маркетинговый ход.

1. Как вам идея установить в магазине одежды в примерочных системы дополненной реальности так, чтобы посетители не брали вещи с вешалок, а просто примеряли их на компьютере?
2. Или проходившая акция канала National Geographic, приобщавшая людей к миру дикой природы без выезда за пределы города.
3. Возможность создавать в приложении 3D проект здания, с переносом с места на место без особых проблем.
4. Если вы заядлый турист, то браузеры дополненной реальности помогут вам отыскать любую необходимую информацию по месту, где вы находитесь, или найти дорогу, если заблудились.

Своими руками

Если вы практикующий программист и вас интересует дополненная реальность, как сделать её самому, подскажет Swarp SDK. Разработанный российскими программистами продукт служит для создания приложения дополненной реальности в "домашних" условиях. Поскольку программирование является сложным творческим процессом, вникать в тонкости сего действия не будем, а просто опишем общий интерфейс программного обеспечения.

1. Bin - директория, в которой находятся все библиотеки Swarp SDK, а также движок управления Mogre.
2. Docs - тут хранится вся документация, а также FAQ пользователя.
3. Examples - тут собраны примеры, созданные разработчиками Swarp SDK.
4. Trackable - здесь есть несколько готовых маркеров, необходимых для размещения виртуального объекта в реальности.
5. Utilites - существует 3 встроенных утилиты, две из которых служат для просмотра лицензии и общих сведений о приложении, а вот третья создаёт маркеры для объектов дополненной реальности.

С помощью этого программного обеспечения создаётся дополненная реальность, программы, её использующие, а также коды, необходимые для реализации виртуальности в реальной жизни.

Примеры

Дополненная реальность уже прочно вошла в повседневность многих людей. Если не считать компьютерные технологии и гаджеты, то человечество использует ее для решения самых разных задач.

В современных боевых самолётах и вертолётах с помощью систем дополненной реальности реализуется индикаторная панель, режим прицеливания, в общем всё, что можно просто и быстро посмотреть, не отвлекаясь на остальную приборную доску.

В полиграфии дополненная реальность используется также в достаточно больших объёмах. В различных журналах, газетах, путеводителях или картах помещаются специальные коды, которые необходимо считывать особыми браузерами, предназначенными для их просмотра. В таких отметках может находиться абсолютно любой цифровой контент - текст, видео, изображения или даже музыка.

Дополненная реальность на андроид-платформе реализуется в виде игровых и развлекательных приложений.

В медицине также используется эта технология. Например, для локализации опухоли в каком-либо органе проводят сканирование, а затем накладывают результат на модель пораженного органа, таким образом сохранив больше здоровой ткани. Дополненная реальность уже сейчас спасает тысячи жизней. Даже несмотря на то, что находится ещё в зачаточном состоянии.

Будущее

Технология дополненной реальности всё глубже проникает в нашу жизнь. Уровень распространения кибертехнологий и их интеграции в сферу жизнедеятельности человечества настолько высок, что в скором времени нам могут не потребоваться многие привычные сейчас вещи. Несмотря на то, что приложения дополненной реальности сейчас не очень популярны, возможно, из-за того, что требуют от человека хоть каких-то действий - выйти на улицу, пошевелиться. Сложно сказать, что станет с человечеством в ближайшее время благодаря этим технологиям. Мы можем либо полностью атрофироваться, сидя за компьютерами, либо шагнуть в новый мир, полный интереснейших событий, технологий, аттракционов... то есть заиграться, полностью погрузившись в виртуальность.