Дополненная реальность

Помните, как в культовом фильме «Терминатор» киборг видел не только реальную картинку происходящего перед его глазами-камерами, но и наложенную на нее информацию? Тогда это производило сильное впечатление и казалось чем-то совершенно нереальным. Но время идет, и такие решения успели перейти из киношной сказки в земную быль.

Что это такое?

Подобные эффекты объединены под общим названием «дополненная реальность» (англ. — Augmented Reality). В последние годы эта технология находит все большее применение в нашей жизни, но она по-прежнему похожа на тот загадочный компонент фантастических фильмов. Что же это такое, и какие перспективы у дополненной реальности в будущем?

Идеи технологии вроде той, что сейчас представляет собой дополненная реальность, возникали уже достаточно давно. Но сам термин появился лишь в 1990-ом году. Его предложил Том Коделл, который в то время был сотрудником компании Boeing. К середине 1990-х годов она стала известной благодаря системам виртуальной реальности, в частности, так популярным в те времена шлемам.

На самом деле корни дополненной реальности лежат еще глубже. Вспомните любую телевизионную передачу или спортивную трансляцию: на картинку, снятую камерами, накладывается информация с текстом – дополняет ее. Например, когда во время просмотра футбольного матча телеканал повторяет голевой момент, и мяч иногда подсвечивается, чтобы зрители лучше прочувствовали ситуацию. По сути, то же самое и представляет собой дополненная реальность. Основная разница заключается в том, что информационная часть формируется в реальном времени и зависит от происходящего вокруг. Так что телепередачи это вовсе не дополненная реальность, так как в них нет виртуального элемента – зритель не может влиять на состав информации, отображаемой на экране.

Можно сформулировать понятие дополнения реальности. Это внесение новых элементов в существующий видеоряд, которые влияют на его смысл, при этом выбор этих самых элементов осуществляем мы сами.

Как работает?

Системы дополненной реальности используют компьютерные технологии, которые и отвечают за форму и содержание информации, накладываемой поверх реального изображения. Последнее может быть получено с камеры, либо это может быть естественная картинка, которую мы видим. Изображение дополняется элементами, выводимыми на прозрачный экран. Благодаря тому, что все это происходит в реальном времени, впечатления у людей, впервые видящих подобное, обычно довольно сильные.

Как и техника, системы дополненной реальности за последние годы ушли далеко вперед. Одни из них позволяют получать 3D-изображение, другие – производить сложные вычисления и выводить их результаты на экран в реальном времени, третьи – не только видеть события, но и изменять их. Отличный пример – автомобильные системы безопасности нового поколения. Камеры, установленные снаружи кузова, отображают реальную картинку, а бортовой компьютер определяет на ней положение пешеходов, автомобилей и других объектов и корректирует траекторию и скорость авто, исходя из этих данных. Еще один пример вполне реального использования – шлемы американских пилотов, где на прозрачном экране отображается полетная информация.

Как применяется?

AR-системы (AR – общепринятое международное сокращение), несмотря на свою молодость, применяются очень широко. Еще бы, ведь во многих отраслях это очень удобно, а кое-где даже незаменимо. Первыми перспективность дополненной реальности оценили военные, которые довольно быстро и активно начали изучать и внедрять эти системы в новые виды вооружений и экипировки.

Пожалуй, наиболее перспективной областью применения AR в военных целях является беспилотная техника. В качестве примера можно привести всем известные американские БПЛА MQ-1 Predator, которые несут боевое дежурство в различных уголках планеты. Управление этими беспилотниками осуществляется из специальных центров, которые могут находиться на другой стороне земного шара. Пилоты видят на мониторах не только картинку, получаемую с камеры самолета, но и наложенную на нее необходимую сопутствующую информацию. Другой пример военного применения, о котором уже было упомянуто в двух словах, это нашлемная индикация. Пилоты видят происходящее вокруг своими глазами, а дополнительная информация, которая поступает от диспетчера и с бортового компьютера, отображается на прозрачном дисплее, вмонтированном в шлем.

Ну а прийти в массы дополненной реальности помогли смартфоны. У этих устройств есть все необходимое для реализации данной технологии: встроенная камера, достаточно производительная аппаратная платформа, крупный дисплей и развитые средства программной разработки. Почти для любой мобильной платформы существует масса приложений, в той или иной форме использующих AR. Яркий пример – программа Spyglass для iPhone, которая накладывает на полученное с камеры изображение неба координаты. Для этого используется цифровой компас. Впрочем, большинство мобильных приложений с дополненной реальностью предназначено исключительно для развлечения. Среди них есть приложения, имитирующие зрение Терминатора, игры, позволяющие на фоне реального неба отстреливать нарисованные летающие тарелки и многое другое. Известное издательство комиксов Marvel пошло дальше и в прошлом году выпустило первые в истории комиксы с дополненной реальностью. Вместо обычных бонусных DVD в нагрузку к комиксам идет мобильное приложение, которое оживляет героев.

Конечно, есть среди мобильных приложений и полезные. В стране с незнакомым Вам языком поможет программа OCR Text для ОС Android. Если Вы видите надпись, смысл которой Вам непонятен, достаточно просто навести на нее камеру, и приложение переведет ее. Поддерживаются различные языки, включая русский. Конечно, качество перевода очень далеко от совершенства, но на безрыбье, как говорится…

Сложности

Несмотря на громадный потенциал и очевидную полезность, дополненная реальность пока лишь в начале своего пути на Олимп всеобщего признания. Причин — много.

Основная проблема – сложность аппаратной реализации. До недавнего времени человечеству были недоступны портативные устройства с достаточно мощной аппаратной платформой. Конечно, сейчас все проблемы позади, мы научились делать достаточно мобильные и быстрые устройства с выходом в сеть. У мобильных устройств осталось лишь одно слабое звено – независимое питание. Все же современные аккумуляторы еще слишком далеки от того, что хотелось бы видеть.

Другая важная проблема – взаимодействие человека и компьютера. В идеальном случае оно должно быть прозрачным и непринужденным, но реализовать это на практике довольно сложно, особенно без клавиатуры, мыши, джойстика или сенсорного дисплея. Представьте себе солдата, который во время боя остановился, достал клавиатуру, а потом начал вбивать тактические данные в свой компьютеризированный шлем. Смешно и непрактично. Но решение проблемы — на подходе. Оно заключается в использовании нетрадиционных манипуляторов и контроллеров. Например, камера может отслеживать движение глаз пользователя, его мимику и жесты. Что-то похожее уже реализовано в игровом контроллере Microsoft Kinect. Пока что это лишь первые удачные эксперименты в данном направлении, но уже совсем скоро подобные устройства станут применяться повсеместно.

Перспективы

Что же ждет дополненную реальность в будущем? В ближайшие годы тягловой силой развития AR будут военные и сфера развлечений. Первые уже ощутили громадный потенциал технологии как средства быть на шаг впереди врагов. А вот в сфере развлечений дополненная реальность и вовсе обречена на коммерческий успех. На стыке этих двух не очень связанных между собой областей находятся боевые и тактические симуляторы, в которых бойцы получают возможность тренироваться в безопасной обстановке с высокой степенью реалистичности.

Уже в недалеком будущем AR-системы получат применение в медицине. Устройства с поддержкой дополненной реальности будут помогать проводить операции, исследования и реабилитацию некоторых больных, в частности, страдающих психическими заболеваниями.

Еще одна перспективная область – промышленное производство. В будущем системы контроля качества с дополненной реальностью продукции помогут визуально обозначить брак.

Дополнения нашей реальности остается только ждать .