МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ КАЛИНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
Государственное бюджетное учреждение Калининградской области
Профессиональная образовательная организация
«Прибалтийский судостроительный техникум»
ПРОФЕССИЯ09.01.03 «Мастер по обработке цифровой информации»
ПИСЬМЕННАЯ ЭКЗАМЕНАЦИОННАЯ РАБОТА
По программе подготовки квалифицированных рабочих, служащих
на тему: «Практическое применение и перспективы использования средств виртуальной реальности»
Выполнил(а) студентка группы МИ31-09н
очной формы обучения
Ефимова Екатерина Евгеньевна
Руководитель:
____________________Бондарь В.В.
Дата сдачи: «_____»___________20___г.
Дата защиты: «____»___________20___г.
Оценка:__________________ __________________________________
(подпись руководителя)
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
КАЛИНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ
«ПРИБАЛТИЙСКИЙ СУДОСТРОИТЕЛЬНЫЙ ТЕХНИКУМ»
УТВЕРЖДАЮ
Зам. директора по УМР
____________________
И.П.Савенкова
«__» _________ 2015 г.
ЗАДАНИЕ ДЛЯ ПИСЬМЕННОЙ ЭКЗАМЕНАЦИОННОЙ РАБОТЫ
Студент: Ефимова Екатерина Евгеньевна
Профессия: 09.01.03 «Мастер по обработке цифровой информации"
Тема:Практическое применение и перспективы использования средств виртуальной реальности
Дата выдачи «____» _______________ 2016 г.
Срок сдачи «____» ________________ 2017 г.
Перечень вопросов, подлежащих разработке:
Введение.
Основная часть.
1. Основные понятия, свойства, характеристика и особенности (по теме).
2. Инструменты разработки (аппаратное, программное обеспечение).
3. Применение на практике, предприятии. Безопасные приёмы работы, охрана труда, пожарная безопасность.
Заключение.
Список используемой литературы.
Приложения.
Руководитель работыБондарь В.В.
Задание принял к исполнениюЕфимова Е.Е.
Содержание
Введение. 2
1. Основные понятия. 2
2. Структура виртуальной реальности. 2
3. Область применения виртуальной реальности. 2
3.1 Компьютерное моделирование и имитация. 2
3.2 Обучение. 2
3.3 Медицина. 2
Перспективы использования. 2
Заключение. 2
Список используемой литературы.. 2
ВВЕДЕНИЕ
В данной письменной экзаменационной работе мы рассмотрим виртуальную реальность, её структуру, область её применения на практике и выясним перспективы её использования в будущем, как на производстве, так и в качестве развлечения и средства для более успешного усвоения программы учениками.
Основные понятия
Виртуальная реальность, ВР, искусственная реальность, электронная реальность, компьютерная модель реальности — созданный техническими средствами мир (объекты и субъекты), передаваемый человеку через его ощущения: зрение, слух, обоняние, осязание и другие. Виртуальная реальность имитирует как воздействие, так и реакции на воздействие. Для создания убедительного комплекса ощущений реальности компьютерный синтез свойств и реакций виртуальной реальности производится в реальном времени.
Объекты виртуальной реальности обычно ведут себя близко к поведению аналогичных объектов материальной реальности. Пользователь может воздействовать на эти объекты в согласии с реальными законами физики (гравитация, свойства воды, столкновение с предметами, отражение и т. п.). Однако часто в развлекательных целях пользователям виртуальных миров позволяется больше, чем возможно в реальной жизни (например: летать, создавать любые предметы и т. п.).
Шлем виртуальной реальности — устройство, позволяющее частично погрузиться в мир виртуальной реальности, создающее зрительный и акустический эффект присутствия в заданном управляющим устройством (компьютером) пространстве. Представляет собой конструкцию, надеваемую на голову, снабженное видеоэкраном и акустической системой. Название «шлем» достаточно условное: современные модели гораздо больше похожи на очки, чем на шлем.
MotionParallax3D дисплеи — класс устройств виртуальной реальности, позволяющих сформировать у пользователя иллюзию объемного предмета за счет отображения на экране специальной проекции виртуального объекта, сгенерированной в зависимости от положения пользователя относительно экрана.
Виртуальный ретинальный монитор — технология устройств вывода, формирующая изображение непосредственно на сетчатке глаза. В результате пользователь видит изображение, «висящее» в воздухе перед ним.
Структура виртуальной реальности
v Изображение
Шлем виртуальной реальности – Современные шлемы виртуальной реальности представляют собой скорее очки, нежели шлем, и содержат один или несколько дисплеев, на которые выводятся изображения для левого и правого глаза, систему линз для корректировки геометрии изображения, а также систему трекинга, отслеживающую ориентацию устройства в пространстве. Как правило, системы трекинга для шлемов виртуальной реальности разрабатываются на основе гироскопов, акселерометров и магнитометров. Для систем этого типа важен широкий угол обзора, точность работы системы трекинга при отслеживании наклонов и поворотов головы пользователя, а также минимальная задержка между детектированием изменения положения головы в пространстве и выводом на дисплеи соответствующего изображения.
3Dдисплеи:
MotionParallax3D дисплеи –К устройствам этого типа относится множество различных устройств: от некоторых смартфонов до комнат виртуальной реальности (CAVE). Системы данного типа формируют у пользователя иллюзию объёмного объекта за счёт вывода на один или несколько дисплеев специально сформированных проекций виртуальных объектов, сгенерированных исходя из информации о положении глаз пользователя. При изменении положения глаз пользователя относительно дисплеев, изображение на них соответствующим образом меняется. Все системы данного типа задействуют зрительный механизм восприятия объёмного изображения параллакс движения (Motion Parallax). Также, в большинстве своём, они обеспечивают вывод стереоизображения с помощью стереодисплеев, задействуя стереоскопическое зрение. Системы трекинга для MotionParallax3D дисплеев отслеживают координаты глаз пользователей в пространстве. Для этого используются различные технологии: оптическая (определение координат глаз пользователя на изображении с камеры, отслеживание активных или пассивных маркеров), существенно реже - ульт 
развуковая. Зачастую системы трекинга могут включать в себя дополнительные устройства: гироскопы, акселерометры и магнитометры. Для систем данного типа важна точность отслеживания положения пользователя в 
пространстве, а также минимальная задержка между детектированием изменения положения головы в пространстве и выводом на дисплеи соответствующего изображения. Системы данного класса могут выполняться в различных форм - факторах: от виртуальных комнат с полным погружением до экранов виртуальной реальности размером от трёх дюймов.
Виртуальный ретинальный монитор – Устройства данного типа формируют изображение непосредственно на сетчатке глаза. В результате пользователь видит изображение, «висящее» в воздухе перед ним. Устройства данного типа ближе к системам дополненной реальности, поскольку изображения виртуальных объектов, которые видит пользователь, накладываются на изображения объектов реального мира. Тем не менее, при определённых условиях (тёмная комната, достаточно широкое покрытие сетчатки изображением, а также в сочетании с системой трекинга), устройства данного типамогут использоваться для погружения пользователя в виртуальную реальность.
Также существуют различные гибридные варианты: например, система CastAR, в которой получение корректной проекции изображения на плоскости достигается за счёт расположения проекторов непосредственно на очках, а стереоскопическое разделение - за счёт использования световозвращающего покрытия поверхности, на которую ведётся проецирование. Но пока такие устройства широко не распространены и существуют лишь в виде прототипов.
На данный момент самыми совершенными системами виртуальной реальности являются проекционные системы, выполненные в компоновке комнаты виртуальной реальности (CAVE). Такая система представляет собой комнату, на все стены которой проецируется 3D-стереоизображение. Положение пользователя, повороты его головы отслеживаются трекинговыми системами, что позволяет добиться максимального эффекта погружения. Данные системы активно используются в маркетинговых, военных, научных и других целях.
v
v Звук
Для передачи звука, в средствах виртуальной реальности, используют «многоканальную акустическую систему», которая позволяет производить локализацию источника звука, тем самым она позволяет пользователю определять источник звука.
v Имитация тактильных ощущений
Имитация тактильных или осязательных ощущений уже нашла своё применение в системах виртуальной реальности. Это так называемые устройства с обратной связью.Применяются для решения задач виртуального прототипирования и эргономического проектирования, создания различных тренажёров, медицинских тренажёров, дистанционном управлении роботами, в том числе микро- и нано-, системах создания виртуальных скульптур.
v Прямое подключение к нервной системе
Описанные выше устройства воздействуют на органы чувств человека, но данные могут передаваться и непосредственно нервным окончаниям, и даже напрямую в головной мозг посредством мозговых интерфейсов. Подобная технология применяется в медицине для замены утраченных чувствительных способностей, но пока она слишком дорога для повседневного применения и не достигает качества передачи данных, приемлемого для передачи виртуальной реальности. На этом же принципе основаны различные физиотерапевтические приборы и устройства, воспроизводящие ощущения реального мира в изменённом состоянии сознания.
v Управление
С целью наиболее точного воссоздания контакта пользователя с окружением применяются интерфейсы пользователя, наиболее реалистично соответствующие моделируемым: компьютерный руль с педалями, рукояти управления устройствами, целеуказатель в виде пистолета и т. д.
Для бесконтактного управления объектами используются как перчатки виртуальной реальности, так и отслеживание перемещений рук, осуществляемое с помощью видеокамер. Последнее обычно реализуется в небольшой зоне и не требует от пользователя дополнительного оборудования.
Перчатки виртуальной реальности могут быть составной частью костюмавиртуальной реальности, отслеживающего изменение положения всего тела и передающего также тактильные, температурные и вибрационные ощущения.
Устройство для отслеживания перемещений пользователя может представлять собой свободно вращаемый шар, в который помещают пользователя, или осуществляться лишь с помощью подвешенного в воздухе или погружённого в жидкость костюма виртуальной реальности. Также разрабатываются технические средства для моделирования запахов.