VR/AR - технологии
Авторы:
Хатнянский Максим Евгеньевич,
Бессонов Роман Сергеевич,
1 курс, группа ИС-17-1
ГПОУ КИТ
Научный руководитель:
Максименко Наталья Васильевна, преподаватель
Новокузнецк, 2018
СОДЕРЖАНИЕ
| Введение | |
| 1 VR/AR – технологии и их особенности | |
| 1.1 Что такое VR/AR – технологии? | |
| 1.2 История развития VR / AR –технологий | |
| 1.3 Предметы виртуальной реальности и дополненной реальности | |
| 1.4 Отрасли применения VR и AR технологий | |
| 1.5 Перспективы развития VR и AR технологий | |
| 2 Практическая часть | |
| 2.1 Приложения для разработки VR/AR – приложений | |
| 2.2 Приложения для просмотра VR/AR – приложений | |
| 2.3. Технология разработки VR/AR - приложений | |
| 2.4 Разработка ar-приложения с использованием маркерной технологии | |
| Заключение | |
| Список использованных источников |
ВВЕДЕНИЕ
Каждый день крупные компании работают над сотнями проектов, которые должны делать нашу жизнь проще. Сегодня одним из самых перспективных направлений в сфере IT-разработок является виртуальная и дополненная реальность. Данная технология представляет собой новый способ получения информации, который делает восприятие информации человеком гораздо проще и нагляднее. Практические любая компания занимающееся электроникой заинтересованы в её развитии.
Виртуальная реальность (Virtual Reality, VR) – это созданный техническими средствами мир (объекты и субъекты), передаваемый человеку через его ощущения: зрение, слух, обаяние, осязание, и другие.
Дополненная реальность (Augmented Reality. AR. Расширенная реальность, улучшенная реальность и т.д.) – результат введения в поле восприятия любых сенсорных данных с целью дополнения сведений об окружении и улучшения восприятия информации.
Разница между двумя VR и AR заключается в следующем:
- VR изолирует пользователя от внешнего мира и погружает в цифровую, виртуальную вселенную;
- технология AR может в окружение добавлять цифровые элементы.
Главной задачей VR/AR – технологий является увеличение возможностей пользователей, т. е. их взаимодействие с окружением, но уже на существенно новом уровне.
Исходя из всего вышеизложенного, можно выделить несколько причин актуальности данной технологии:
- доступность информации;
- интерактивность - благодаря этому свойству, взаимодействие пользователя с объектом позволяет создавать большое количество различных способов обучения, так как объекты представляются очень реалистично. Например, человек может ремонтировать двигатель, и в настоящий момент получать инструкцию по выполнению работы;
- инновационность - реальность воспринимается как нечто новое, выдающееся и современное, что переносит пользователя в мир будущего и учит его в нем;
- новые способы применения.
Тема работы: VR/AR - технологии или как сделать мир лучше?
Цель работы: изучение особенностей виртуальной и дополненной реальности и технологии разработки VR/AR - приложений.
Задачи:
- изучить научно-популярную литературу и интернет-источники по теме исследования;
- изучить техническое обеспечение для создания виртуальной и дополненной реальности;
- рассмотреть историю и перспективы развития VR/AR-технологий;
- изучить сферы применения AR/VR-технологий;
- рассмотреть приложения для разработки VR/AR – приложений;
- рассмотреть приложения для просмотра VR/AR – приложений;
- изучить технологию разработки VR – приложений;
- создать AR-приложение с использованием маркерной технологии.
Объект исследования: VR/AR - технологии.
Предмет исследования: технология создания VR/AR - приложений.
Гипотеза: предположим, что создать VR/AR - приложение можно своими руками.
Методы исследования: изучение источников, сравнение, анализ, моделирование, обобщений, описание.
Для экспериментальной оценки полученных теоретических в качестве практических результатов планируется разработка AR-приложения с использованием маркерной технологии.
1 VR/AR – ТЕХНОЛОГИИ И ИХ ОСОБЕННОСТИ
1.1 ЧТО ТАКОЕ VR/AR – ТЕХНОЛОГИИ?
Виртуальная реальность (Virtual Rality, VR) - это созданный техническими средствами мир (объекты и субъекты), передаваемый человеку через его ощущения: зрение, слух, обоняние, осязание и другие. Сам термин «виртуальный» происходит от лат. virtualis — возможный.
Данная технология представляет собой компьютерную имитацию мира, который может быть как полностью вымышленным, так и являться частью нашего обычного мира. Виртуальная реальность характеризуется эффектом присутствия и возможностью взаимодействовать с объектами мира. Человек, погруженный в виртуальную реальность, не просто наблюдает вокруг себя компьютерную проекцию сцен: он может перемещаться по сцене, использовать контроллер, чтобы брать предметы в руки, изменять их форму и т.д. [1]
Основной целью виртуальной реальности является создание своего цифрового мира максимально похожего на наш (хотя бы по физическим признакам), но этот мир всё же является смоделированным компьютером (или другим устройством), т.е. по сути созданным человеком в цифровой среде с нуля.
Дополненная же реальность лишь накладывает элементы искусственной реальности на наше окружение. Виртуальная реальность взаимодействует лишь с человеком, дополненная — ещё и с внешним миром.
Дополненная реальность (AR) — технологии, которые дополняют реальный мир, добавляя сенсорные данные. Несмотря на название, эти технологии могут как привносить в реальный мир виртуальный данные, так и устранять из него объекты. Возможности AR ограничиваются лишь возможностями устройств и программ. Основной сутью технологий дополненной реальности является то, чтобы поставлять пользователю цифровую информацию, подавая ее в тесной связи с объектами реального, физического мира. AR – Таким образом, AR - это малая часть VR, область на стыке реальности и виртуальности. Человек остается в физической среде реального мира, дополненного некоторыми элементами виртуальности: звуковыми эффектами, видео, данными GPS и пр. Дополненная реальность – это проекция компьютерного контента на реальный мир так, что они не взаимодействуют, а просто дополняют друг друга [1].
Кроме этого, ещё выделяют смешанную (гибридную, Mixed reality, MR; далее — СР) реальность — объединение виртуальной и дополненной реальности, т.е. накладывание несуществующих виртуальных объектов на наше окружение.
1.2 ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ VR/ AR –ТЕХНОЛОГИЙ
Принято считать, что развитие виртуальной реальности началось в 50-е годы прошлого века. В 1961 году компания Philco Corporation разработала первые шлемы виртуальной реальности Headsight для военных целей, и это стало первым применением технологии в реальной жизни.
Отцом виртуальной реальности по праву считается Мортон Хейлиг. В 1962 он запатентовал первый в мире виртуальный симулятор под названием «Сенсорама». Аппарат представлял собой громоздкое устройство, внешне напоминающее игровые автоматы 80-х, и позволял зрителю испытать опыт погружения в виртуальную реальность, например, прокатиться на мотоцикле по улицам Бруклина. Но изобретение Хейлига вызывало недоверие у инвесторов и учёному пришлось прекратить разработки.
Через несколько лет после Хейлига похожее устройство представил профессор Гарварда Айван Сазерленд, который вместе со студентом Бобом Спрауллом создал «Дамоклов меч» — первую систему виртуальной реальности на основе головного дисплея. Очки крепились к потолку, и через компьютер транслировалась картинка.
В 80-е годы компания VPL Research разработала более современное оборудование для виртуальной реальности — очки EyePhone и перчатку DataGlove. Компанию создал Джарон Ланье — талантливый изобретатель, поступивший в университет в 13 лет. Именно он придумал термин «виртуальная реальность».
В 1992 году Льюис Розенберг разработал одну из самых ранних функционирующих систем дополненной реальности для ВВС США. Экзоскелет Розенберга позволял военным виртуально управлять машинами, находясь в удалённом центре управления. А в 1994 году Жюли Мартин создала первую дополненную реальность в театре под названием «Танцы в киберпространстве» – постановку, в которой акробаты танцевали в виртуальном пространстве.
В 90-х были и другие интересные открытия, например, австралийка Джули Мартин соединила виртуальную реальность с телевидением. Тогда же начались разработки игровых платформ с использованием технологий виртуальной реальности. В 1993 году компания Sega разработала консоль Genesis.
Высокая стоимость девайсов, скудное техническое оснащение и побочные эффекты вынудили людей на время забыть о технологиях VR и АR.
1 августа 2012 года малоизвестный стартап Oculus запустил на платформе Kickstarter кампанию по сбору средств на выпуск шлема виртуальной реальности. Разработчики обещали пользователям «эффект полного погружения» за счет применения дисплеев с разрешением 640 на 800 пикселей для каждого глаза.
Спустя три с половиной года, 6 января 2015 года, начались предпродажи первого серийного потребительского шлема виртуальной реальности Oculus Rift CV1.
1.3 ПРЕДМЕТЫВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ И ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ
К предметам VR и AR относятся все устройства, которые используются для погружения в виртуальный мир или дополнения реального мира виртуальными объектами.
К предметам VR можно отнести:
- костюм виртуальной реальности;
- очки VR;
- перчатки;
- комната VR (CAVE).
Костюм виртуальной реальности — устройство, позволяющее человеку погрузиться в мир виртуальной реальности. Это костюм, полностью изолирующий от внешнего мира, внутри которого находятся видеоэкран, многоканальная акустическая система и электронные устройства, воздействующие на нервные окончания кожи, вызывая иллюзию прикосновений или, например, дующего ветра.
Более простой и дешевый способ ощутить всю прелесть новых технологий — очки и шлемы виртуальной реальности. После того как человек надевает на себя такой девайс, все, что он видит — это виртуальный мир. Очки виртуальной реальности — это все равно, что наушники, но только для глаз.
Перчатки виртуальной реальности больше всего популярны у любителей виртуальных игр. Зачастую выглядят они как обыкновенные перчатки из Ашана, но умеют считывать движения рук и имитировать их на экране с помощью игрового движка.
VR-комната (система CAVE) дает самый полный эффект погружения в виртуальный мир. Основные преимущества комнат перед шлемами — это высокое разрешение изображения, низкая задержка трекинга, широкое поле зрения, трекинг головы и пространственной «мыши» во всем объеме комнаты, а если нужно, то и всего тела, включая пальцы (если дополнительно использовать костюм и перчатки виртуальной реальности). [2]
К предметам AR можно отнести:
- очки;
- ручной дисплей (мобильные устройства);
- пространственные устройства (мобильные проекторы и виртуальные столы).
Изображения AR могут отображаться на устройствах, похожих на очки. Версии включают в себя очки, в которых используются камеры для перехвата реального мира и повторного отображения его увеличенного вида через окуляры их устройств, в которых изображения AR проецируются или отражаются от поверхностей линз очков.
На ручном дисплее используется небольшой дисплей, который помещается в руке пользователя. Все карманные AR-решения на сегодняшний день позволяют просматривать видеоролики. Двумя основными преимуществами портативного AR являются переносная природа карманных устройств и вездесущая природа телефонов с камерами. Недостатками являются физические ограничения пользователя, которые вынуждены постоянно держать портативное устройство перед собой, а также искажающий эффект классически широкоугольных камер для мобильных телефонов по сравнению с реальным миром, если смотреть в глаза.
Пространственная дополненная реальность дополняет объекты и сцены реального мира без использования специальных дисплеев, таких как мониторы, дисплеи с головным убором или ручные устройства. Пространственная дополненная реальность использует цифровые проекторы для отображения графической информации на физических объектах. [3]
1.4 ОТРАСЛИ ПРИМЕНЕНИЯ AR И VR ТЕХНОЛОГИЙ
1.4.1 Образование. VR и AR -технологии по сравнению с традиционными формами обучения оказывают более сильное мотивирующее воздействие. VR и AR позволяет исследовать такую реальность, которая в иных условиях - в силу ее несопоставимости во времени, пространстве, масштабе и т.п. или по причине безопасности - не может быть исследована. Использование технологий VR и AR на ранних этапах обучения может способствовать одновременно увеличению объема и качества усвоения текущего материала, а также подготовке базы для дальнейшего развития, обучающегося. Дети значительно легче, чем взрослые принимают отвлеченные графические абстракции и овладевают ими. Дети часто имеют больший опыт ориентации в 3D игровом виртуальном пространстве и использовании возможностей, предоставляемых интерфейсом.
В VR компоновка систем виртуальной реальности совместно с различными элементами тренажерных технологий (кресла на гидроприводах, платформы, системы управления с обратной связью, трекинг и пр.) позволяет создавать тренажеры и аттракционы с большим коэффициентом адекватности (погружения).
Например, использование стереовизуализации чрезвычайно необходимо для тренировки летчиков, т.к. при дозаправке в воздухе или посадке необходимо ощущение перспективы.
На данный момент существуют VR симуляторы и тренажеры для тренировки летчиков, авиадиспетчеров, водителей локомотивов и др.
1.4.2 В медицине при создании новых лекарств: имея возможность управлять движением тех или иных молекул на трехмерной компьютерной модели, экспериментатор может добиться совмещения моделей (когда «выпуклости» одной точно соответствуют «впадинам» другой); в это время происходит так называемая стыковка, которая имитирует реальные процессы при взаимодействии реальных биологических молекул. «Присутствуя» при этих процессах, ученые могут понять, как реальные молекулы связываются между собой посредством соединения определенных рецепторных участков, и объяснить, например, как вирус проникает в клетку. Это позволяет пытаться синтезировать вещества, блокирующие активность вируса.
Также технология VR имеет много полезных приложений в медицинской области. Имитированные операции позволяют хирургам практиковать свои технические навыки без риска для пациентов.
Многочисленные исследования показали, что врачи, которые получают хирургическое обучение с помощью моделирования VR, улучшают ловкость и производительность в операционной значительно больше, чем контрольные группы. Через VR студенты-медики и начинающие хирурги имеют возможность просматривать и испытывать сложные операции, не входя в операционную.
14 апреля 2016 года Шафи Ахмед был первым хирургом для трансляции операции в виртуальной реальности; зрители следили за операцией в реальном времени с точки зрения хирурга. Технология VR позволила зрителям изучить весь спектр действий в операционной, поскольку она была передана камерой 4K 360fly.
1.4.3 Компьютерные игры в VR – индустрии 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.
В AR cуществуют компьютерные игры, производящие обработку видеосигнала с камеры и накладывающие на изображение окружающего мира дополнительные элементы. Например, в 2004 году была выпущена игра для мобильных телефонов с названием Mosquitos, отображающая на экране телефона изображение с расположенной позади него камеры, с наложенными на это изображение прицелом и огромными комарами, от которых «отстреливался» игрок. В современном мире игры дополненной реальности получили широкое распространение на гаджетах, а также на игровых консолях.
1.5 ПЕРСПЕКТИВЫРАЗВИТИЯ VR И AR ТЕХНОЛОГИЙ
К 2020 году одной из десяти самых популярных игр в VR станет танцевальный симулятор.
К 2020 году появится технология неоднородного рендеринга. Она позволяет увеличивать разрешение в определенных точках — к примеру, тех, на которых фокусируется глаз.
К 2020 году получат распространение отслеживаемые устройства для VR и AR. На первый взгляд, это слишком пространное предположение, однако здесь речь идет о приспособлениях с тактильной отдачей, которые можно трогать, держать и взаимодействовать с ними, и эти устройства смогут добавить другие органы чувств в VR.
К 2025 году вы сможете сопереживать происходящему в фильме вместе со своими друзьями.
К 2025 году появятся и станут популярными сервисы дополненной реальности, синхронизируемые с телевизором.
К 2025 году лекции с применением дополненной реальности будут проводиться на всех уровнях образования. Преподаватель и студенты, надев очки, смогут вместе перенестись в ту или иную микроскопическую или телескопическую среду.
К 2025 полностью исчезнут проводные системы ВР, соединенные с ПК. Какими бы впечатляющими ни были возможности Oculus или Vive, они привязаны к мощному компьютеру. Избавление от проводов будет еще более значимым шагом, чем избавление от телевизионных проводов.
Когда невозможно будет определить разницу между виртуальной реальностью и действительностью на зрительном и звуковом уровнях восприятия, следующим шагом станет реализация осязания.
Для имитации чувства осязания в дополнение к зрению и слуху к 2025 году начнут применять роботов.
Из всего выше сказанного можно сделать вывод, что у VR и AR есть большие перспективы развития во многих отраслях. И чем больше людей будет заинтересовано в развитии этих двух направлений, тем быстрее эти технологии будут прогрессировать.
2 ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 ПРИЛОЖЕНИЯ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ VR/AR – ПРИЛОЖЕНИЙ
Существует несколько способов разработки приложений с дополненной реальностью, от разработки в Android Studio до использования таких движков, как Unity. На сегодняшний день доступны несколько десятков SDK для разработки AR-приложений, ниже перечислены некоторые из них.
Vuforia – разработан компанией Qualcomm. Этот SDK компьютерного зрения обеспечивает разработку приложений с дополненной реальностью, основанной на отслеживании маркеров, для Android и ОС IOS с поддержкой Unity.
FastCV Computer Vision SDK – разработан компанией Qualcomm, обеспечивает распознавание жестов, обнаружение, слежение и распознавание человеческого лица, распознавание и отслеживание текста, дополненную реальность. Библиотека FastCV представляет собой оптимизированную для мобильных устройств библиотеку компьютерного зрения, включающую в себя наиболее часто используемые функции обработки компьютерного зрения для использования в широком спектре мобильных устройств.
ARToolKit – библиотека компьютерного зрения, обеспечивающая надежное отслеживание маркеров, включая отслеживание изображений Natural Feature Tracking, поддержку калибровки камеры, одновременное отслеживание и поддержку стерео камеры, мультиязычность, оптимизацию для мобильных устройств, полную поддержку Unity3D и OpenSceneGraph.
OpenSpace3D – является «свободным программным обеспечением» для развития проектов виртуальной и дополненной реальности. Цель OpenSpace3D состоит в том, чтобы демократизировать 3D-приложения реального времени и предоставить инструмент для всех творческих умов, а не только разработчиков. OpenSpace3D поддерживает два метода дополненной реальности для создания AR-приложений. Обнаружение маркера, позволяющее отслеживать произвольное изображение с помощью камеры, и обнаружение Aruco реперного маркера, что позволяет делать быстрые приложения с помощью нескольких маркеров, а также использовать их в качестве материального интерфейса.
BeyondAR – платформа предлагает ресурсы для разработки приложений с дополненной реальностью, основанной на георасположении на смартфонах и планшетах. С помощью нескольких строк кода можно создавать 2D-объекты, чтобы увидеть их через камеру.
Beyond Reality Face Nxt – платформа позволяет создавать веб, мобильные и настольные приложения, отслеживающие человеческое лицо, с использованием Actionscript или HTML5/Javascript.
2.2 ПРИЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ПРОСМОТРА VR/AR – ПРИЛОЖЕНИЙ
2.2.1 Приложение Google Cardboard является одной из самых востребованных программ для владельцев таких очков, как Google Cardboard и им подобным. Программа поставляется со встроенными сервисами компании, такими как Google Earth, видеоплеером, фотосферой и демо-версиями некоторых 3D объектов. Также Google Cardboard имеет каталог VR приложений и игр, что позволяет найти новый контент намного проще.
2.2.2 Видеопроигрыватель AAA VR Cinema является видеоплеером на Android, который позволяет воспроизводить локально хранящийся VR-контент на вашем смартфоне/планшете. Он довольно простой в использовании и позволяет загружать панорамное видео на смартфон, а затем смотреть его через этот плеер в любом месте. Он имеет поддержку 180º и 360-градусных видео и отслеживание положение головы для более качественной картинки.
2.2.3 Приложение Cardboard Camera является еще одним из тех приложений, которые должны быть установлены на смартфоне любителя виртуальной реальности. Эта программа позволяет снимать VR фото и красивые панорамы при помощи камеры вашего телефона и просматривать их в 3D через ваш шлем или очки.
2.2.4 Приложение Google Street View получилонедавно обновление и получило поддержку виртуального режима. В этой программе можно смотреть реальные улицы и местности на картах городов в 360-градусном режиме.
2.2.5 YouTube. VR-очки или шлем открывают в нем новые возможности просмотра видео контента. Это одна из первых платформ с 360-градусным видео, предназначенным для просмотра в шлемах виртуальной реальности.
2.3. ТЕХНОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ VR - ПРИЛОЖЕНИЙ
К настоящему моменту создание контента в формате видео 360° является довольно нетривиальной задачей. Для этих целей разработано специализированное оборудование (видеокамеры 360°) и программное обеспечение для последующей обработки отснятого материала.
С появлением гарнитур виртуальной реальности стало особенно актуальным направление фото и видео панорам, а также использование технологии «Видео 360°» в самых различных сферах – от музеев и интерактивных видео- экскурсий до съемки видеофильмов. В частности, любой материал, записанный в таком формате, производит отличное впечатление – пользователь, надев шлем виртуальной реальности, оказывается прямо посреди картины.
Постепенное распространение технологии можно объяснить целым рядом сложностей: большой объем обрабатываемых материалов, частично ручной процесс обработки, дороговизна оборудования, и, самое главное, – отсутствие удобного средства просмотра. Действительно, до появления гарнитур виртуальной реальности единственным способом просмотра видео 360° был специализированныйплеер, в котором пользователь имеет возможность крутить мышкой видео «вокруг себя».
«Видео 360» создается специальным образом – несколько видео камер смотрят «во все стороны», затем потоки синхронизируются и сшиваются в одну единую картину. Одним из стандартов панорамного видео является сферическая развертка – сшитая сфера 360*360 [1].
Можно ли смонтировать 360° видео из подручных средств? Для создания простого ролика 360° потребуется смартфон и, например, Google Cardboard, который изображен на рисунке 1. А также программное обеспечение, которое позволяет «сшивать» сцены.
Рисунок 1- Google Cardboard
Ниже на рисунке 2 изображена схема создания видео 360°.
Рисунок 2- Создание 360°- видео
Первый этап – съемка материала. Для съемки потребуется обычный смартфон с камерой, позволяющей записывать видео приемлемого качества. Материал следует отснять в разных плоскостях так, чтобы области захватывали друг друга.
Второй этап – обработка отснятого материала. Для этого следует использовать специально ПО. Например, Autopano Pro [2]. Autopano Pro – это инструмент обработки и редактирования фотографий, который способен объединить несколько фотографий, снятых в одной местности, и сделать панорамную фотографию, не прибегая к помощи специальных фотоаппаратов, так же его можно использовать для создания видео 360°. Собственно, для создания панорамного видео всего лишь требуется следующее: смартфон и ПО (рис. 3).
Рисунок 3 - Инструменты для создания видео 360°
Для лучшего качества видео можно воспользоваться несколькими устройствами. Желательно иметь одинаковые устройства и записывать одновременно, например, 4 области. Следует разработать платформу из пенопласта и закрепить на ней устройства. Это облегчит процесс синхронизации и сшивания в дальнейшем, а качество финального видео повысится. Или же можно купить готовые камеры, предназначенные для подобных съемок (рис. 4).
Рисунок 4 - Камеры для съемки
Работа в этом направлении мировых брендов идет полным ходом. На сегодняшний момент уже снимаются фильмы в формате 360°. В последнее время, в связи с растущим трендом виртуальной реальности, все более актуальными становятся съемка/монтаж/обработка видео в формате «видео 360». Данная задача является очень частной. Однако, на ее примере хорошо видны характерные особенности «видео 360» – искажение изображения, которое делает невозможным применение стандартных средств обработки видео.
Стоит отметить, что на сегодняшний день существует несколько устройств для воспроизведения виртуальной реальности (рис. 5). Наиболее простой и доступный способ погрузиться в виртуальный мир – смартфон и Google Cardboard. Качество такой виртуальной реальности оставляет желать лучшего и зависит от контента.
Рисунок 5 - Устройства виртуальной реальности
Существует одна важная проблема, с которой столкнется каждый, кто соберется снимать такое видео – синхронная съёмка всех камер [3]. Для этого нужно вмешиваться в электронику на уровне производителей. Тем не менее, эксперименты показывают, что и на любительском уровне можно достичь вполне приемлемых результатов в съёмке 360 видео с использованием бюджетных решений, без необходимости тратить десятки тысяч долларов на специализированное оборудование.
2.4 РАЗРАБОТКА AR-ПРИЛОЖЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
МАРКЕРНОЙ ТЕХНОЛОГИИ
Описать работу AR-приложений упрощенно можно следующим образом: создается метка, на неё наводится камера выбранного устройства, а на экране воспроизводится дополнительная информация в виде графики, текста, мультимедиа и пр.
Рассмотрим технологию создания простейшего такого приложения с использованием Unity – межплатформенной среды разработки компьютерных игр. Unity позволяет создавать приложения, работающие под более чем 20 различными операционными системами, включающими персональные компьютеры, игровые консоли, мобильные устройства, Интернет-приложения и другие. Первое, что нужно сделать это скачать и импортировать в неё дополнение Vuforia SDK. Данная библиотека распознает и отслеживает плоские изображений и простые 3D-объекты в режиме реального времени на основе технологии компьютерного зрения. После скачивания дополнения Vuforia производим импорт его в Unity. Потом заходим в настройки Build Setting, где указываем устройство, под которое будем создавать приложение и нажимаем Switch Platform.
После импортирования в Unity библиотеки Vuforia SDK создадим ключ для работы с приложением. Для этого на вкладке Develop нажмем кнопку ADD License Key (рис. 7).
Рисунок 7 - Созданный лицензионный ключ
Далее выберем маркер (в Vuforia - target) – это некий реальный объект, распознавая который AR-приложение будет дополнять необходимой информацией. В нашем случае это 100 рублевая купюра. На вкладке Develop переходим во вкладку Target Manager и создаем базу данных, переходим в нее и закачиваем в неё картинку 100 рублевой купюры, после чего качаем данную базу данных.
После этого переходим на сайт с моделькой и скачиваем ее по специальной ссылке. После скачивания модельки импортируем ее в Unity. Для этого перейдем на вкладку Target Manager.
После того как выполнен импортир переходим во вкладку File и выбираем пункт Save scenes. После того как сохранили сцену, переходим в папку Vuforia – Prefabs и в колонку main перетаскиваем два объекта ARcamera и ImageTarget.
В Unity в окне Hierarchy удалим Camera, установленную по умолчанию, а на ее место добавим ARCamera из папки Assets -Vuforia -Prefabs путем перетаскивания. В инспекторе ARCamera необходимо открыть VuforiaConfiguration, в поле App License Key вставить ключ, сгенерированный Vuforia (рис.8) и активировать загруженную базу в Datasets.
Рисунок 8 - Установка конфигураций Vuforia
Далее необходимо добавить компонент ImageTarget из папки Assets - Vuforia -Prefabs. Произведем настройки в Inspector. Для этого выберем в поле Database нашу базу и в поле Image Target необходимый маркер.
Выберем изображение, которое будет воспроизводиться при захвате маркера камерой, на Asset Store. Оно будет расположено в одной из папок каталога Aseets ( например, как на рис.9 ).
Рисунок 9. Объекты воспроизведения
Затем переходим в пункт Datasets ставим галочку на пункте Load 100rub databa – active. Переходим на ImageTarget в пункт Database выбираем 100rub.Затем переходим в папку LowpolyTramp – Anims. Делаем дочерним объект Tramp Idle, перетаскивая его в папку ImageTarget, задаем ему размеры.
Перетащим объекты воспроизведения в окно Hierarchy и расположим их на сцене, так как нам нравится.
Сгенерируем приложение для Windows. Выберем опцию File- Build Settings. В открывшемся окне добавляем нашу сцену (с помощью кнопки Add Open Scenes) и выбираем платформу PC, Mac&Linus Standalone, после чего нажимает Build. Работу приложения можно протестировать, используя веб-камеру.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В направлении развития виртуальной и дополненной реальности работает много компаний. Многие из них сосредоточены на внедрения данной технологии во многие сферы. Данная технология представляет собой некое связывающее звено между двумя мирами – реальным и виртуальным. В этом главное преимущество технологии AR перед технологией полной виртуальной реальности.
Технологии дополненной и виртуальной реальности постоянно обсуждаются. Уже сегодня, данные технологии обещают свои пользователям многое. В первую очередь, это обеспечение персонала необходимой информацией в настоящем времени, проведение виртуальных совещаний, так будто участники совещания находятся за одним рабочим столом и многое другое.
Развитие данных технологий находится на стадии становления и развития. При этом, эксперты уверяют, что виртуальная и дополненная реальность имеют широкие перспективы для развития.
Стремительный рост технологий виртуальной и дополненной реальности и новых методов их реализации приводят к потребности их внедрения в повседневную жизнь, делая окружающий мир более информативным.
Созданная дополненная реальность с использованием маркерной технологии доказывает нашу гипотезу.
Поскольку индустрия развивается, а технологии совершенствуются, виртуальная и дополненная реальность вполне может пересечься с новыми трендами вроде машинного обучения и искусственного интеллекта. И тогда нас ждет совершенно новая, высокотехнологичная экосистема интеллектуальных продуктов. Данные технологии имеет большой потенциал для развития и совершенствования.
Эта технология может в будущем перевернуть весь мир, сделать его намного удобнее, интерактивнее и безопаснее.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Виртуальная и дополненная реальность (VR и AR) – что это? [Электронный ресурс]. URL: https://68bit.ru/2017/10/virtualnaja-i-dopolnennaja-realnost-vr-i-ar-chto-jeto/ (дата обращения 01.03.2018)
2. RUSBASE Все, что нужно знать про VR/AR-технологии. [Электронный ресурс]. URL: https://rb.ru/story/vsyo-o-vr-ar/ (дата обращения 01.03.2018)
3. Борисов Н.В., Смолин А.А. Виртуальная реальность: видео 360 и бинауральный звук [Электронный ресурс]. – URL: https:// geektimes.ru /post/250496/ (дата обращения:02.03.2018).
4. Autopano Pro, [Электронный ресурс]. – URL: www.kolor.com/tag/autopano-pro (дата обращения: 02.03.2018).
5. Google Cardboard, [Электронный ресурс]. – URL: www.google.com get/cardboard/ (дата обращения: 02.03.2018).
6. Синхронная съемка всех камер [Электронный ресурс]. – URL: www.airpano.ru/Articles-AirPano.php?article=101586 (дата обращения: 02.03.2018).
7. Vuforia Developer Portal [Электронный ресурс]. URL: https://developer.vuforia.com/ (Дата обращения 12.03.2018).
8. Unity [Электронный ресурс]. URL: https://unity3d.com/ru (Дата обращения 12.03.2018).