Карманное окно в мир - дополненная реальность

Мобильные устройства, будь то телефоны или смартфоны, непрерывно совершенствуются и постепенно трансформируются в своеобразное электронное «окно» в окружающий мир, которое будет предоставлять нам дополнительную и необходимую в конкретный момент времени информацию. Это может быть что угодно, от информации об увиденном памятнике архитектуры до расписания ближайших авиарейсов.

Прогресс в данной области в значительной степени определяется развитием соответствующих технологий. К примеру, это концепция «дополненной реальности» (augmented reality, AR), которая считается очень перспективной в аспекте ближайшего будущего. В чем же суть данной технологии?

По своей сути дополненная реальность является промежуточным звеном между обычной реальностью и полноценной виртуальной. Последняя в идеале должна полностью подменять окружающий мир вокруг человека в такой степени, чтобы он не мог отличить искусственное окружение от естественного. Однако вопрос практической реализации полновесной виртуальной реальности пока относится к отдаленному будущему – нет необходимых программных и аппаратных решений. А потому логично создать некий гибрид из воспринимаемой нами окружающей среды и добавленных в нее виртуальных объектов. Такой подход позволит расширить поток получаемой человеком в единицу времени информации и, следовательно, повысить производительность его работы или улучшить качество жизни.

Идея дополненной реальности родилась по меркам мобильной индустрии довольно давно, а именно в 1990 году. С самого начала она была нацелена на решение сугубо прикладных задач. Специалисты компании Boeing Том Коделл и Дэвид Майзелл взялись облегчить работу сборщикам пассажирских самолетов.

Проблема заключалась в сложности прокладки тысяч кабелей, требующей точности и безошибочности. Рабочим приходилось постоянно сверяться с чертежами, что замедляло темп выполнения работ. Так и родилась мысль оснастить сотрудников компании специальными устройствами, которые бы накладывали на видимую глазами область пространства виртуальные объекты, надписи и схемы, предоставляющие необходимую информацию в реальном времени. Таким образом, рабочие могли бы видеть, какой кабель в каком месте надо проложить, какие детали и как соединить. Экономилось бы время, ранее требуемое для обращения к бумажным схемам. Данная задача была успешно разрешена путем создания переносных наголовных дисплеев, выводящих нужную информацию. Загвоздка осталась в эргономике такого аппаратного решения – шлемы были тяжелы, а кроме того, длительное их использование утомляло глаза. После нескольких реинкарнаций подобных технических комплексов стало ясно, что для массового применения реализация дополненной реальности в таком виде не годится. Конечно, это не означало, что дополненная реальность перестала быть интересной технологией для различных отраслей промышленности, исследовательских предприятий и так далее. Как это часто и случается, одними из первых потенциал таких разработок оценили военные. Дополненная реальность нашла свое применение в нашлемных системах целеуказания и получения тактической информации для военных летчиков. Все современные концепции по развитию обмундирования для пехоты будущего включают в себя создание мобильных информационных комплексов, которые будут выводить на нашлемный дисплей информацию, накладываемую на видимые солдатом объекты окружающего мира. Боец получит возможность в реальном времени «видеть» расположение дружественных и вражеских объектов и зоны минирования, получать данные об уровне химической и биологической опасности. Дополненная реальность уже нашла свое применение и в сфере обслуживания боевой техники. В прошлом году в армии США была испытана разработанная Колумбийским университетом система дополненной реальности, предназначенная для ремонта военного оборудования. Система состоит из специальных очков, которые выводят поверх реальных объектов текстовые инструкции, маркеры и схемы, требуемые для проведения технического обслуживания. Контролируется подача дополнительных данных коммуникаторов G1 на базе Android, который крепится на руке.

Подлежащая ремонту техника предварительно была обработана с помощью фотографической и лазерной сканирующей аппаратуры, что позволило создать ее точную трехмерную модель и соответствующие подсказки для рабочего персонала. Для оценки эффективности испытуемые механики выполняли 18 заданий в двух разных ситуациях: с применением технологии AR и с использованием статичных дисплеев со вспомогательной информацией. Система дополненной реальности позволила выполнить задачи на 47% быстрее в сравнении со вторым экспериментом, что говорит о существенном приросте производительности труда. Технология AR нашла применение и в космических миссиях на МКС. В частности, там был испытан комплект под названием Wearable Augmented Reality («надеваемая система дополненной реальности»), состоящая из носимой на голове конструкции с дисплеем для одного глаза, который накладывает 3D-объекты на поле зрения человека. Управление осуществляется голосовыми командами. Система WEAR служит для предоставления в реальном времени указаний и подсказок при выполнении технического обслуживания объектов на космической станции.

Системы виртуальной реальности постепенно проникают во многие сферы: это и медицина, где врач сможет наложить данные рентгена на видимого им пациента, и автомобильная промышленность, когда водитель на лобовом стекле сможет видеть данные о скорости, указания по направлению движения и так далее, и различные конструкторские работы, где технологии AR помогают создавать трехмерные модели объектов.

Проблема в выводе AR на массовый рынок заключается в том, что существующие носимые комплекты не очень эргономичны. Один из путей решения данной проблемы был подсказан производителями мобильных телефонов. Нынешние аппараты в большинстве своем оборудованы относительно качественными встроенными камерами и большими дисплеями. То есть, на экран мобильного устройства можно вывести картинку окружающей реальности и с помощью специальных программ наложить на нее нужные виртуальные объекты. Тем более, телефоны всегда с нами, то есть они могут заменить собой неудобные шлемы. Какие же проекты с применением AR уже реализованы в мобильных телефонах?

Совсем недавно в Нидерландах был анонсирован сервис Lаyar, основанный как раз на технологии дополненной реальности.

Его предназначение в том, чтобы обеспечить пользователя всей необходимой информацией об окружающих объектах. Программа работает на устройствах под управлением ОС Android. Она позволит получить доступ к веб-сайту увиденной гостиницы и тут же забронировать номер, оценить отзывы покупателей в сети на тот или иной товар, получить информацию об интересующем памятнике архитектуры. Словом, Layar служит для полноценного информационного сопровождения нашей деятельности. Конечно, для работы программы требуется предварительное индексирование объектов местности, так как Layar распознает их по специальных меткам. Такая работа не по плечу самой компании-разработчику, так что возможность заносить в базу данных информацию о различных объектах доступна всем желающим. Такую инициативу уже поддержали свыше 50 фирм в Нидерландах – это и банки, и медицинские учреждения и другие организации. Layar и иные схожие сервисы имеют шанс несколько изменить наш мир. К примеру, в будущем подобные приложения смогут привести к отмиранию профессии гида, так как с помощью телефона пользователь сможет получить исчерпывающую информацию о любом увиденном им памятнике архитектуры.

Пользователи популярного аппарата iPhone уже сегодня могут использовать приложение TwittARound, которое задействует встроенный в телефон чип GPS и показывает его владельцу расположение пользователей сети Twitter. Можно познакомиться с ними, пообщаться, обменяться информацией.

Сфера навигации сегодня становится все более актуальной для мобильных телефонов. Многие модели оснащены чипами GPS, емкими аккумуляторами и могут заменить собой пешеходные навигаторы. Технологии AR могут пригодиться и здесь. К примеру, пользователь снимает камерой окружающие его здания, а программа на основе дополненной реальности отображает поверх изображения на дисплее указатели, которые позволят найти дорогу к своей гостинице или станции метро. Также можно будет получить информацию о близлежащих объектах, попавших в объектив камеры. Подобное приложение уже есть, оно называется Enkin и создано для ОС Android.

Недостаток этой программы в том, что она полагается на данные от модуля GPS и на их основе совмещает виртуальную карту местности с реальным изображением, полученным с камеры. Проблема в том, что в зданиях сигналы со спутников получить зачастую невозможно, а кроме того, ошибка позиционирования с мобильного устройства может достигать десятка метров, что неприемлемо для распознавания мелких объектов. Поэтому будущее систем на основе AR видится разработчикам в получении информации об объектах путем непосредственного анализа их изображения. В этом направлении уже давно ведутся исследования. Достаточно вспомнить приложения для распознавания двух- и трехмерных штрих-кодов, визиток и так далее. Более продвинутые системы смогут распознавать большее разнообразие объектов, вплоть до наших с вами лиц. В идеале должна возникнуть концепция «визуальной» поисковой системы, когда можно получить информацию обо всем, что видим мы и что снимает камера нашего телефона. В данном направлении работает и интернет-гигант Google. Уже анонсирован сервис Goggles, который ищет через поиск от данной компании информацию о сфотографированных объектах. Это могут быть достопримечательности, предметы искусства, обложки книг или дисков. Таким образом, пользователь будет иметь карманный источник информации о том, что он видит.

Итак, технологии дополненной реальности все прочнее входят в нашу повседневную жизнь. Вполне вероятно, что с их развитием отпадет и необходимость в создании полновесной виртуальной реальности, или же она станет очень нишевой технологией. Проблем на пути совершенствования систем AR пока хватает. Это не всегда развитая сетевая инфраструктура, а ведь потребуется передавать и получать в реальном времени большие объемы данных. Требуется большее разнообразие телефонов с высококачественными камерами, чтобы можно было с достаточной точностью распознавать изображения, полученные даже в плохих условиях съемки. И, наконец, самая большая загвоздка – создание глобальной базы данных, содержащих идентификаторы различных реальных объектов. Однако мне кажется, что со временем данные препятствия будут преодолены. Лидеры мобильного рынка уже проявили интерес к развитию технологий дополненной реальности, а это означает, что на ее продвижение будут выделены немалые средства. И вполне возможно, что уже в ближайшие годы наши с вами мобильные устройства станут полноценными «окнами» в окружающий мир. Мы будем обеспечены в реальном времени нужной и актуальной информацией о том, что происходит и находится вокруг нас. Это будет уже следующий уровень развития сервисов, следующая ступень в методах получения требуемой информации. И выиграет тот производитель, который раньше предложит потребителям уже не просто мобильный аппарат как техническое приспособление, а связку такого устройства и качественного сервиса. В фильме «Терминатор» было показано видение мира киборгом, демонстрирующее технологию дополненной реальности – получения в реальном времени данных о попадающих в поле зрения предметах. Тогда это казалось фантастикой. Сегодня же дело идет к тому, что подобные возможности станут доступны массовому потребителю. В будущем вероятно внедрение систем, которые будут напрямую проецировать изображение на сетчатку глаза, и тогда мы сможем в полной мере испытать «цифровое» зрение. Остается только лишь ждать, ведь перспективность технологии дополненной реальности уже не вызывает сомнений.

Обсуждение на форуме >>>

Олег Кравченко ([email protected])
Опубликовано - 02 июня 2010 г.

 

Есть, что добавить?! Пишите... [email protected]