ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ

Одним из перспективных направлений развития современных IT технологий сегодня является технология дополненной реальности (Augmented reality). Дополненная реальность является интеграцией цифровой информации с окружающей средой пользователя в режиме реального времени. В отличии от виртуальной реальности, которая создает полностью искусственную среду, дополненная реальность использует существующую среду и накладывает новую информацию поверх неё. Дополненная реальность меняет наш взгляд на мир - или, по крайней мере дополняет его.

В течение последних нескольких лет различные компании пытались создать устройства, которые давали бы возможность пользователям погрузится в мир дополненной реальности. В 2013 году Google представил Google Glass – очки дополненной реальности, а в январе 2015 года была представлена Microsoft HoloLens от компании Microsoft, которая поступила в продажу с марта 2016 года. Но на данный момент, проект Google Glass заморожен, а Microsoft HoloLens не столь популярна во многом из-за своей высокой цены и пары недостатков, таких как: низкий заряд батареи, не совсем удобная форма очков, что не позволяет пользоваться устройством свободно в повседневной жизни.

Основным устройством взаимодействия человека с дополненной реальностью сейчас является мобильный телефон, который содержит сенсоры для определения положения телефона в пространстве: акселерометр, компас, GPS.

Технология дополненной реальности с каждым днем становится все более и более популярной и все чаще используются в различных областях, например: издательство и пресса, обучение, реклама, выставки, маркетинг, недвижимость.

Устройства AR

Для работы с приложениями дополненной реальности чаще всего используются портативные устройства: смартфоны и планшеты.

Их объединяют четыре составляющие: устройство ввода, дисплей, процессор, устройство отслеживания.

Различают следующие типы дисплеев, используемых для отображения дополненной реальности:

- Ручные дисплеи – смартфоны и планшеты (рис. 1.). Такие устройства с помощью камеры выводят на экран информацию, дополняющую нашу реальность. Являются распространенными и общедоступными;

Рисунок 1. Ручные дисплеи

- Head mounted displays (HMD) – устройство, закрепляющееся на голове пользователя (рис. 2). К таким устройствам можно отнести очки, контактные линзы. Данные устройства выводят изображение реального мира и дополнительных виртуальных объектов в поле зрения пользователя на встроенный экран.

Рисунок 2. HMD

- Пространственные дисплеи – голограммы, видеопроекторы (рис. 3). Главное отличие таких дисплеев заключается в том, что они не предназначены для использования конкретным пользователем. Отображаемая информация доступна сразу нескольким пользователям и представлена в виде голограммы.

Рисунок 3. Пространственные дисплеи

Устройства ввода делятся на системы распознавания речи в режиме реального времени, которые преобразуют речь в команды и системы распознавания жестов, работающие с помощью сенсорных устройств или оптических детекторов.

В системах дополненной реальности используются следующие устройства отслеживания: цифровые камеры, оптические сенсоры, GPS, твердотельные компасы, гироскопы, беспроводные сенсоры и т.д. Важнее всего определить положение и ориентацию в пространстве головы пользователя, а затем положение и ориентацию устройства ввода. Современные устройства имеют достаточную мощность для таких задач, поэтому в настоящее время каждый обладатель смартфона может позволить себе использование дополненной реальности.

Классификация систем дополненной реальности

По передаваемой информации системы дополненной реальности подразделяются на:

 - Визуальные, в основе которых лежит зрительное восприятие информации человеком. Данные системы дополненной реальности является наиболее популярными, поскольку визуальное восприятие является наиболее простым и информативным;

- Аудио – ориентированы на слуховое восприятие. Используются в навигации;

-  Аудиовизуальные. Являются объединением двух предыдущих систем.

Аудиоинформация в данных системах несет вспомогательный характер;

Системы дополненной реальности получают информацию из окружающей среды, поэтому каждая из них обладает набором устройств приемников информации. По типу приемников системы дополненной реальности делятся на:

- Оптические. Обрабатывают видеосигнал, полученный с камеры, затем на основании полученной видеоинформации дополняют реальный мир виртуальными объектами. Оптические системы делятся на маркерные, безмаркерные и системы пространственного трекинга.

- Маркерные. Осуществляют поиск маркерных изображений и их распознавание.

- Безмаркерные. Системы, которые реализуют сложные алгоритмы распознавания, используют не специальные маркеры, а обычные изображения или объемные тела. В таких системах текущее положение дополняемого объекта в пространстве определяется на основе непрерывного анализа видеопотока, поступающего с видеокамеры в режиме реального времени.

Также системы дополненной реальности делятся по степени взаимодействия с пользователем. В одних системах пользователь играет вторичную роль, лишь наблюдая за реакцией системы на изменения в окружающей среде. В других же требуется активное участие пользователя, управление осуществляет пользователь самостоятельно. Таким образом, системы делятся на:

- Автономные. Системы, не требующие вмешательства пользователя. Задача таких систем заключается в предоставлении справочной информации о различных объектах, каких-либо инструкций.

- Интерактивные. Основаны на взаимодействии с пользователем. В таких системах используется устройство ввода информации, например, экран смартфона.

Так же системы дополненной реальности можно разделить по степени мобильности:

- Стационарные. Системы, которые могут работать только в фиксированном месте. Чаще всего представляют собой широкоформатные экраны, оборудованные камерами с высоким разрешением. При перемещении такие системы теряют свою работоспособность, но при этом в статичном состоянии демонстрируют более реалистичную визуализацию;

- Мобильные. Системы, которые могут перемещаться в пространстве. К ним относят смартфоны и планшетные компьютеры.

Таким образом, принадлежность системы к тому или иному типу определяется её функционалом. Для разных видов деятельности будет подходить определённая система AR.

Список литературы:

1. Jonathan Linowes, Krystian Babilinski. Augmented Reality for Developers [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://vk.com/doc53493777_479544435?hash=6bf3b37aaf15783cee&dl=6fe444e35d5af039e0  (дата обращения: 12.11.2018).
2. Steve Aukstakalnis, Practical Augmented Reality [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://vk.com/doc53493777_477147847?hash=b298ee781d3f5967b5&dl=6595300d5ade521749  (дата обращения: 03.09.2018).
3. Руководство по работе с Unity [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://docs.unity3d.com/ru/530/Manual/  (дата обращения: 08.12.2018).