РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Обогащая реальность: Технология AG (Augmented Reality)

Добавив к скучному серому миру наших будней созданные компьютером объекты, мы получим совершенно новый мир
Тэги:
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

«Кейси увидела страницу из первого тома руководства, спроецированную на внутреннюю поверхность линз. Она не понимала толком, как действует система, — очки находились в двух сантиметрах от глаз, а изображение словно висело в воздухе в полуметре от ее лица. Страница казалась почти прозрачной; Кейси прекрасно видела находящиеся за ней предметы». Это отрывок из книги «Крылья» (Airframe, 1996) известного американского писателя Майкла Крайтона. «Корман то и дело говорил, что из виртуальной реальности можно извлечь лишь виртуальную пользу, если не считать отдельных узкоспециальных приложений. Одним из них были ремонтные работы. Руки человека, который возится с механизмами, зачастую перепачканы маслом либо заняты инструментами и деталями, и у него нет времени листать толстые справочники. Собираясь ремонтировать реактивный двигатель на десятиметровой высоте, ты вряд ли потащишь с собой пудовые фолианты. Идеальным выходом в такой ситуации были очки виртуальной реальности, и Корман создал их».

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Проверить предсказание Крайтона мне удалось десять лет спустя на компьютерной выставке CeBIT.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Первое знакомство

«Хотите почувствовать себя в роли автомеханика BMW?» — инженер на стенде Фраунгоферовского института приветливо улыбается. «Вообще-то у меня машина другой марки...» — отвечаю я. «Ничего страшного! — уверяет мой собеседник. — Тем лучше — эксперимент будет чистым». Я надеваю протянутые громоздкие прозрачные очки, от которых тянется провод к компьютеру, инженер запускает программу, и... ничего не происходит! «А вы посмотрите вниз, на двигатель», — советует консультант. Я склоняюсь над капотом... Ух ты! Радиатор двигателя, который я наблюдаю сквозь прозрачные очки, обрамляется светящимся полупрозрачным зеленоватым контуром, и толстые зеленые стрелки показывают на болты, которые нужно открутить в первую очередь. «Ну как, сможете разобрать двигатель?» — инженер улыбается. — «Смогу!» — «Отлично! А хотите попробовать поменять колесо на самолете Airbus?» Так состоялось мое знакомство с технологией, которую называют Augmented Reality (AR), или, в переводе на русский, «Обогащенная реальность».

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Виртуальная и обогащенная

Термин Augmented Reality (AR) ввел в обиход Том Кодуэлл (ныне профессор Университета Нью-Мексико) в 1990 году. Наблюдая, как на заводе компании Boeing рабочие собирают шины бортовой электропроводки с помощью фанерных щитов со штырьками и цветной разметкой, он предложил использовать для этого наголовные дисплеи, что было бы гораздо удобнее и гибче. Таким образом, первое предложенное применение для обогащенной реальности было вовсе не игровое, а самое что ни на есть промышленное.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

В чем отличие виртуальной реальности от ее обогащенного варианта? В широко известной технологии виртуальной реальности (virtual reality, VR) человек надевает шлем с вмонтированным дисплеем, при этом положение головы отслеживается с помощью вмонтированных в шлем датчиков, а положение рук — с помощью специальных перчаток. Такой подход позволяет «погрузиться» в мир, полностью созданный компьютером. Этот метод прекрасно подходит для различных компьютерных игр и симуляторов, однако за пределами этих областей его применение достаточно ограничено.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

В отличие от VR, обогащенная реальность использует лишь некоторые виртуальные элементы, которые «подмешиваются» к изображению настоящего мира. Поэтому обогащенную реальность иногда также относят к «смешанной» (mixed reality). В системе AR за окружающим миром следит видеокамера, изображение с которой после компьютерной обработки выводится на экран монитора или очки. Компьютер может распознавать предметы или специальные метки в кадре и «впечатывать» в живое видео дополнительное изображение. При этом виртуальная часть не является статичной, она привязана к изображению окружающего мира, которое компьютер непрерывно отслеживает по сигналу видеокамеры.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Другая разновидность технической реализации AR предусматривает полупрозрачные очки, через которые пользователь наблюдает реальный мир. При этом виртуальное изображение проецируется на поверхность очков с помощью специального проектора. В этой схеме видеокамера выполняет роль датчика положения — глядя в том же направлении, куда смотрит пользователь, она помогает компьютеру сориентироваться и точно совместить реальное и виртуальное изображения.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Как это работает

В теории все выглядит очень просто, однако на практике работа системы AR довольно сложна. Компьютер должен практически в реальном времени сделать следующие операции. Во-первых, обнаружить в кадре специальную метку-маркер, которая обозначает необходимость вставить в изображение виртуальный объект. Во-вторых, распознать маркер, чтобы понять, с каким именно виртуальным объектом он связан. Но этого мало: компьютер должен еще определить, в каком положении находится маркер (как он ориентирован относительно пользователя).

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

После получения этой информации и ее обработки система вставляет соответствующий трехмерный объект в реальное изображение, выдаваемое на экран. Причем трехмерный виртуальный объект правильно расположен относительно маркера и взаимодействует с ним по заданным правилам — например, наклоняется вместе с маркером, напечатанным на странице журнала. В качестве маркера может выступать любой предмет или изображение, хотя для упрощения распознавания метку часто делают контрастной и легко различимой.

Для дела

Несмотря на быстрый прогресс в области вычислительной техники, системы обогащенной реальности по-прежнему можно увидеть лишь в стенах лабораторий и на выставках. Ну и еще у военных — подобные системы уже давно применяются в военном деле, достаточно вспомнить индикаторы на лобовом стекле (ИЛС) и нашлемные системы целеуказания. Между тем применений для них предложено огромное количество. Например, уже упомянутые промышленные системы, разрабатываемые в Фраунгоферовском институте в Германии, сейчас проходят испытания в автосервисах BMW, а также на авиаремонтных предприятиях концерна EADS и при монтаже промышленного оборудования Siemens.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Такие системы помогут техникам и монтажникам не допускать ошибок, уменьшив долю «человеческого фактора» в различных авариях и поломках. Например, после окончания ремонта двигателя автомобиля автомеханик в очках «обогащенной реальности» бросает заключительный взгляд на моторный отсек, компьютер опознает все объекты под капотом и проверяет, не осталось ли лишних деталей, — скажем, не забыл ли автомеханик гаечный ключ. Компьютеры уже достаточно компактны и обладают достаточной вычислительной мощностью, чтобы более-менее уверенно выполнять подобные задачи (впрочем, программное обеспечение для этого — отдельный вопрос). Одна из проблем — промышленное исполнение наголовных модулей. Пока что образцы довольно уязвимы и не слишком пригодны для реального применения в промышленности.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Для удовольствия

Другое дело — «домашние» развлечения и образование. На многочисленных компьютерных выставках уже вовсю демонстрируются образцы очков «обогащенной реальности» в виде лорнета — с камерой, дисплеем и компьютером в моноблочном исполнении. Разглядывая через такой лорнет книгу с соответствующими метками, можно дополнить прочитанное разглядыванием трехмерных анимированных моделей, а на бумажной карте — увидеть горные хребты, моря и океаны. Подобные системы также могут послужить хорошим подспорьем для путешественников — глядя на туристические достопримечательности сквозь очки, можно, например, увидеть Колизей в его первозданном виде или просто прочитать справочную информацию о шедеврах архитектуры. А можно даже поплавать в бассейне с AR-маской, глядя на несуществующие коралловые рифы и тропических рыб. Разумеется, AR (как и VR) широко применяется в различных компьютерных играх. В том числе и для мобильных телефонов, ведь почти у каждого из современных смартфонов есть камера.

Еще одно эффектное применение AR — это различные лекции и презентации. В подобных случаях принято дублировать выступление докладчика на большом экране, так что, подключив компьютер к обработке видеосигнала, можно наглядно продемонстрировать совершенно невиданные вещи — от автомобильной погони на сцене (с учетом реально существующих препятствий в виде стульев, столов, докладчика и т. п.) до выезда прямо из стены поезда в натуральную величину. Те, кто сидит в первых рядах, наверное, чувствуют при этом легкое раздвоение личности — им одновременно хорошо видны сцена, на которой на самом деле нет ничего, кроме докладчика и мебели, и экран, на котором они наблюдают за синтезом двух миров — реального и виртуального.

Загрузка статьи...