Визуализация трехмерной графики обеспечивает возможность просмотра большинства имитаций ВР; при этом взаимодействие пользователя с окружающей средой ВР базируется на компьютерном моделировании. В компьютерных моделях объекты наделяются определяющими их свойствами, которые задают их реакции на различные виды манипуляций.
Компьютерные модели могут использоваться для исследования процессов без построения системы, в которой они реально происходят. Такие модели позволяют ускорить процессы (например, для определения эксплуатационного ресурса какого-либо нового изделия) или замедлить их (чтобы легче было наблюдать, например, движение пули или ракеты). Построение таких компьютерных моделей более сложно, а их эффективность зависит от точности используемых формул, описывающих зависимости всех переменных конкретного исследуемого процесса.
Модели широко используются в САПР и автоматизированном конструировании при разработке и макетировании новых систем, например, автомобилей или производственных процессов. Они служат также базой для построения «интерактивных» имитационных моделей, которые близки к ВР-системам. При компьютерной имитации пользователь становится непосредственным участником процесса, за которым он ведет наблюдение. Пилотажные тренажеры, например, специально предназначены для тренировки и проверки возможностей пользователя, а не для проверки работы пилотируемой системы под нагрузкой.
Интерактивные компьютерные игры основаны на взаимодействии игрока с создаваемым ими виртуальным миром. Многие из них основаны на отождествлении игрока с персонажем игры, видимым или подразумеваемым.
Существует устоявшееся мнение, что качественная трёхмерная графика обязательна для качественного приближения виртуального мира игры к реальности. Если виртуальный мир игры не отличается графической красотой, схематичен и даже двумерен, погружение пользователя в этот мир может происходить за счёт захватывающего игрового процесса, характеристики которого индивидуальны для каждого пользователя.
|
Существует целый класс игр-симуляторов какого-либо рода деятельности. Распространены авиасимуляторы, автосимуляторы, разного рода экономические и спортивные симуляторы, игровой мир которых моделирует важные для данного рода физические законы.
Специально оборудованные тренажёры и определённый вид игровых автоматов к выводу изображения и звука компьютерной игры/симулятора добавляют другие ощущения, такие, как наклон мотоцикла или тряска кресла автомобиля.
Несоответствие команд интерфейса пользователя осуществляемым в игре действиям, его сложность могут мешать погружению в мир игры. С целью снять эту проблему используется не только компьютерная клавиатура и мышь, но и компьютерный руль с педалями, целеуказатель в виде пистолета и другие игровые манипуляторы.
Обучение
В настоящее время созданы виртуальные классы для школы. Учащиеся могут побывать как на Марсе и на другом континенте, так и в любом музее мира. Такие занятия позволят эффективно совмещать учебу и отдых, в частности, за счет снижения психологической нагрузки во время обучения, повышается уровень запоминания учебного материала.
Виртуальная реальность применяется для обучения профессиям, где эксплуатация реальных устройств и механизмов связана с повышенным риском либо связана с большими затратами (пилот самолёта, машинист поезда, диспетчер, водитель, горноспасатель и т. п.).
С помощью специальных СВР представляется возможным осуществлять эффективное обучение школьников, студентов, а также проводить подготовку и повышение квалификации для таких специалистов, как: летчики, космонавты, полицейские и т.д. Основным эффектом, на основе которого реализуется обучение в таких СВР, является эффект "присутствия". Психологи называют его также эффектом "погружения в виртуальную реальность". Этот эффект может быть определен как впечатление пребывания в реалистической ситуации, даже если человеку известно, что эта ситуация имитируется специальными средствами. Такой способ обучения специалистов обеспечивает, по сравнению с аналогичной подготовкой в реальных условиях, минимальный риск травмирования обучаемого персонала и поломки дорогостоящего оборудования. Подготовка специалистов при помощи СВР отличается высокой эффективностью, так как приводит к быстрому усвоению профессиональных навыков и приобретению опыта у обучаемых за счет использования уникальных возможностей СВР, проявляющихся в том, что они позволяют видеть, слышать и ощущать окружающий виртуальный мир, синтезированный компьютером.
Кроме этого, накоплен богатый опыт использования СВР в системах автоматизированного проектирования. В них представляется возможным, в целях обучения студентов-дизайнеров, непосредственно манипулировать разнообразными трехмерными объектами, изменяя их форму, размеры и конфигурацию, соединяя и разъединяя их в любых комбинациях. Демонстрируя эти действия с помощью СВР обучающимся, можно, в процессе коллективного автоматизированного проектирования с их участием, намного убыстрить и удешевить профессиональную подготовку. Подключение подобных СВР к сети Интернет, в памяти которой зарегистрировано большое число разнообразных по стилю и времени создания проектов, безусловно, оптимизирует процесс обучения.
Следующей перспективной областью применения обучающих систем виртуальной реальности можно считать разработку новых способов обучения операторов дистанционному управлению различными робототехническими системами и комплексами. Так, уже созданы СВР, позволяющие оператору проводить моделирование поведения робота. Реалистичные трехмерные виртуальные изображения дают возможность обучаемому как бы присутствовать в зоне расположения робота и под наблюдением, и с корректировкой инструктора воспринимать информацию, связанную с модельным миром робота, а также, погружаясь в его виртуальный мир, эффективно манипулировать им.
Примером использования технологий виртуальной реальности в обучении является работа исследовательской группы Чикагского университета, предназначенная для обучения студентов в области гуманитарных наук и воссоздающая Нью-Йорк двадцатых годов XX века в историко-литературном контексте того времени. Опыт дистанционного использования этого проекта заключался в одновременном обучении в созданной среде двух групп студентов из университетов разных штатов, при этом система виртуальной реальности, использованная одним из университетов, была типа CAVE 3D, то есть полностью иммерсивной, в то время как другая представляла собой единственный 3D-экран. При этом студенты могли общаться с помощью текстовых и голосовых сообщений, а также делать записи и получать к ним доступ с помощью мобильного коммуникатора, подключаемого к системе виртуальной реальности посредством беспроводного соединения. Применение системы дало положительный результат, обеспечивая глубокий эффект присутствия в историческом окружении.
Медицина
В медицине она помогает тренировать навыки хирургам и стоматологам, облегчать боли у пациентов, лечить фобии и посттравматический синдром.
Хирург может тренировать свои навыки, проводя операции на тренажерах. При этом пациенты не идут в расход. Современные тренажеры имеют графическую составляющую и тактильную обратную связь.
Хирурги, имея перед глазами объемную модель органа или органов, которые предстоит оперировать, могут лучше спланировать вмешательство, повысив шансы пациента даже в самых сложных случаях.
Виртуальную реальность наравне с 3D печатью можно использовать для подготовки к операциям. Данные, полученные с помощью томографии и трехмерные данные с рентгеновских аппаратов и УЗИ, врач может увидеть в очках виртуальной реальности.
Как ни странно, виртуальная реальность может устранять определенные физические эффекты.
Долгое время ученые Вашингтонского университета изучали способы снижения мучений в процессе лечения тяжелых ожогов. Человек помещался в виртуальную обстановку, что, во-первых, по словам пациентов, облегчало боль, а во-вторых, виртуальный опыт снижал уровень тревожности пациентов, связанный с воспоминаниями ситуации, которая привела к ожогам.
В процессе программы SnowWorld пациенты помещались в программу виртуальной реальности, где они гуляли по заснеженной стране чудес, гуляли с пингвинами на айсберге и бросались виртуальными снежками. Программа SnowWorld была разработана на базе другой программы — SpiderWorld. Она тоже используется в качестве терапевтического инструмента.
Каждый из нас чего-то боится, беспричинно или иррационально. Будь то высота, выступления на публике или голуби с их глазами-бусинками и опасными клювами, которые летают над головой без предупреждений (не смейтесь, бывает и такое), иногда наши страхи перерастают в парализующий ужас. Люди не могут подняться по лестнице, работать в окружении людей или бегут в ужасе от безумцев, кормящих голубей хлебом.
Когда мы доходим до этого, виртуальная реальность может быть безопасным инструментом для медленного и комфортного преодоления страхов пациентом. Как мы уже отмечали выше, программа под названием SpiderWorld была создана для избавления людей от арахнофобии. Пациенты помещались в виртуальную комнату с тарантулом и тренировались подходить к пауку как можно ближе, используя джойстик. В конце концов сенсор на руке давал им возможность ощутить прикосновение к пауку (на самом деле они трогали игрушечного паука). После этой процедуры уровень тревожности при встрече с пауками значительно снижался.
Стресс после травмы может серьезно изменить поведение человека, он начинает вести себя странным образом. Избегание конфликтных ситуаций, постоянное беспокойство и агрессивные реакции на повседневные события могут стать повседневным опытом для людей с посттравматическим стрессом.
Виртуальная реальность может быть использована как способ избавления от этих реакций, позволяя пациентам более полно погрузиться в здоровый образ жизни. Терапия погружения стала весьма успешным курсом для больных с посттравматическим стрессом, но также привела к некоторым трудностям.В основном было бы достаточно безответственным, скажем, устраивать ДТПдля того, чтобы пациенты могли найти причину, которая вызывает у них боль.
С виртуальной реальностью, однако, пациенты могут в совершенно безопасной обстановке рефлексировать в поисках причин своего состояния. Может показаться странным, но, если пациент сталкивается с изображениями своей травмы, память может сыграть хорошую шутку: перебороть страх и принять это событие. Пережившие теракты, например, могут «посетить» виртуальную городскую площадь, на которой был взорван автобус. Реагируя на опыт, пациенты начинают анализировать и копаться в воспоминаниях о травматическом событии, частью которого были они сами.
Один из самых необычных видов использования виртуальной реальности — это изучение и даже лечение шизофрении. Вы можете подумать, что помещение шизофреника в воображаемый мир — это плохая идея, которая даже звучит нелогично. Но не забывайте, что одним из самых больших преимуществ виртуальной реальности является безопасность окружающей среды. В этом случае это относится не только к пациенту, но и людям вокруг него или нее.
Прежде всего, шизофрению в виртуальной среде можно измерить так, как не получится в реальном мире. Как и многие психические заболевания, шизофрению следует понимать в социальном контексте. Но небезопасно или неэтично помещать шизофреника в атмосферу, которая может беспокоить его или спровоцировать опасную реакцию. Поэтому исследователи разработали инструменты виртуальной реальности специально для этого. Одна из программ имитирует поездку в метро, ученые могут наблюдать за реакцией пациента по отношению к нейтральным аватарам. К примеру, если пациент убежден, что один из виртуальных персонажей разговаривает с ним, это может говорить о высоком уровне паранойи. Также виртуальная реальность существенно облегчает лечение, поскольку можно анализировать опыт пациента, помещая его в одну и ту же ситуацию.