История дополненной реальности: от «Дамоклова меча» к покемонам и космическим орбитам
Дополненная реальность в наше время уже не похожа на диковинное явление из фантастических книг. Она весьма прочно обосновалась в нашей жизни. От фильтров в социальных сетях до тонких хирургических операций — везде технологии AR набирают популярность.
К широкому кругу людей дополненная реальность пришла вместе с покемонами — за ними гонялись миллионы очарованных пользователей. Или с умными очками, которые преподнес миру Google. На самом деле корни этой мощной технологии будущего уходят в глубину веков. Гораздо дальше, чем мы могли представить. Заглянем туда, где все начиналось и проследим, до чего дошел прогресс.
Ненастоящее в настоящем: что такое дополненная реальность
Фактически сама суть этого явления имеет далеко не цифровую основу. Представьте себе средневековый город и лавку булочника в подворотне. Это реальность? Да, такая картинка вполне вероятна. А теперь подумайте, как люди могли рассказать про эту лавку? Конечно, изобразить вывеску с булкой. Теперь каждый проходящий мимо будет видеть вывеску и узнает, что здесь продается хлеб. По сути, это и есть дополненная реальность. Маркер, который позволяет человеку определить местонахождение и вид услуги.
По прошествии веков мы можем наблюдать элементы дополненной реальности через AR-очки, но это не меняет саму суть явления — предоставить информацию об объекте, объяснить, для чего он предназначен и как функционирует. То же самое давала людям вывеска, прибитая к стене в средневековом городе.
На протяжении многих веков человечество лелеяло мечты об иной реальности, в которую можно заглянуть. Уже в XV веке знаменитый итальянский ученый, архитектор, математик, скульптор Филиппо Брунеллески пробовал создать первые инструменты дополненной реальности. Изображая отдельный объект как добавление к действительной картинке мира, он предлагал смотреть на него через зеркало с отверстием.
А что если заглянуть в XIX столетие? Мы увидим первый прототип современных технологий — стереоскоп, изобретенный английским физиком Чарльзом Уитсоном в 1837-м году. Разве кто-то в то время мог подумать, что это занятное изобретение, позволяющее создать эффект объема с помощью пары линз и похожих картинок, станет прообразом технологий далекого будущего?
Стереоскоп
Сам термин «дополненная реальность» родился в 1990-м году благодаря Тому Коделу — исследователю компании Boeing. Он часто упоминал новое понятие в описании цифровых дисплеев, которые использовались для постройки самолетов. У сборщиков при себе имелись портативные компьютеры. При помощи шлемов с полупрозрачными дисплейными панелями они могли видеть нужные чертежи и инструкции. Только в серию изобретение, увы, не пошло.
В современном понимании AR или Augmented Reality, что означает «дополненная реальность» — это технология наложения цифровых объектов на картинку реального мира. Другими словами, окружающая действительность дополняется различными элементами: 3D-объектами, картинками, анимацией, текстами.
Увидеть дополненную реальность можно с помощью устройств, умеющих принимать и передавать видеосигналы. Это могут быть привычные всем смартфоны, планшеты. А также веб-камеры и специальные AR-очки. При этом виртуальные объекты можно рассмотреть в реальном размере и со всех сторон.
Принцип работы дополненной реальности
Камера устройства захватывает и сканирует реальное изображение. Далее программа определяет место расположения и тип виртуального объекта с помощью специальной разметки и маркеров. И вот мы видим на экране виртуальную картинку, наложенную поверх реальной.
Эффект погружения создается двумя способами наложения объектов:
Конструктивным — при этом виртуальные элементы встраиваются в окружающее пространство;
Деструктивным — этот способ маскирует реальную среду путем наложения виртуальных образов.
Типы дополненной реальности
Существуют два типа, которые отличаются способом отображения информации:
Маркерный — технология определяет объекты, ранее добавленные в базу данных AR-устройства или приложения. Маркеры помогают определять их расположение и ориентацию камеры. Данный способ ограничен тем, что виртуальные объекты накладываются только на те места, где расположены маркеры;
Безмаркерный — используя специальный алгоритм, устройство пользователя распознает объекты, появляющиеся в поле зрения. При этом анализируются данные цветов, текстуры и аналогичные черты для определения вида объекта. Устройства безмаркерной AR используют информацию GPS, компаса, гироскопа, акселерометра для определения данных на основе местоположения.
История развития технологии
Продолжим наше путешествие и отправимся в ХХ век, когда эффект присутствия на грани между придуманным и реальным миром уже перестал быть туманной мечтой.
От фантастических идей автора «Волшебник страны ОЗ» до создания первого шлема
Знаменитый создатель волшебной страны ОЗ Лаймен Фрэнк Баум однажды заметил: «Воображение превращает обычное в великое и создает новое из старого». Уже в 1901 году в своем романе «Мастер Ключ» («The Master Key») писатель упоминает волшебные очки, подаренные мальчику. Загадочное изобретение позволяет распознавать характеры людей с помощью определенной буквы, которая появляется на лбу каждого встречного, если смотреть через очки.
В 1935 году идею подхватил американский писатель-фантаст Стенли Вейнбаум. В своем романе «Очки Пигмалиона» он описывает устройство, позволяющее людям видеть мир таким, каким они пожелают. Принцип работы основывался на телепатии и проекции мыслей. Надевая чудесные очки, человек видел реальность, преобразованную в соответствии с его фантазиями.
В 1962 году американский кинематографист Мортон Хейлиг задумался над возможностью погружения человека в виртуальный мир. Его проект Sensorama был оснащен мониторами и эффектом объемного стереозвука. Несколько вентиляторов создавали ощущение ветра, испаритель имитировал запахи, а сиденье — вибрацию. Идея вызвала неподдельный интерес, но из-за высокой стоимости проекта не получила поддержки.
И, наконец, в 1968 году мир дождался первой AR-гарнитуры. Создателем ее выступил американский ученый Айвен Сазерленд, и название ее было устрашающим — «Дамоклов меч». Первое устройство невозможно было передвигать, оно крепилось к потолку и нависало над пользователем. Компьютер, подключенный к очкам, генерировал различные изображения. Такие 3D-объекты меняли перспективу в зависимости от движения головы смотрящего.
Как технология AR заинтересовала военных
Технологии виртуальной и дополненной реальности успешно используются для всесторонней подготовки военных, имитации боевых действий, отработки способов оказания первой помощи. Методика позволяет в короткие сроки приобретать необходимые навыки в условиях, максимально приближенных к реальным, без риска для жизни и здоровья.
И амбициозное изобретение Айвена Сазерленда под названием «Дамоклов меч» стало первым интересным проектом, позволяющим перенести оператора в виртуальную среду. Но в то время мир еще не был готов к серьезному прорыву.
Проект претерпел множество изменений. И только в 1989 году военные летчики получили пригодный для эксплуатации авиационный шлем The Super Cockpit, позволяющий проецировать на лобовое стекло шлемофона информацию о полете.
Том Фернесс служил в армии начальником отдела систем визуального отображения в подразделении Лаборатории аэрокосмических медицинских исследований Армстронга на базе ВВС Райт-Паттерсон в Огайо. Он всегда был сосредоточен на решении реальных проблем, например, как отображать информацию с датчиков на виртуальных дисплеях и сделать системы менее сложными для понимания и эксплуатации.
В 70-х годах возможности новых истребителей стали превосходить возможности пилотов адекватно реагировать и принимать решения в экстремальных условиях. Обилие кнопок управления, огромное количество переключателей, датчиков и шкал затрудняли выбор правильной последовательности действий в условиях высоких перегрузок или в стрессовой ситуации реального боя.
С 1986 по 1989 год Том Фернесс занимался проектом Super Cockpit, главная идея которого состояла в том, чтобы для обработки пространственной информации использовались естественные механизмы восприятия человека. Для реализации этой цели Фернесс разработал систему, проецирующую информацию в виртуальное 3D-пространство, которое пилот видел и слышал в реальном времени.
В настоящее время основные направления применения AR и VR в военных целях — это тренировки и отработка тактических приемов в условиях, точно повторяющих реальные боевые действия, симуляторы вождения специальной техники. Во время учений очки дополненной реальности проецируют картинку и одновременно передают действия бойцов в командный пункт, что позволяет дистанционно корректировать события и управлять отрядом.
Внедрение AR в другие сферы деятельности человека
Австралийский художник-визуалист Джеффри Шоу впервые применил технологию дополненной реальности в 1975 году в своем произведении «Точка зрения», в 1987 году — «Виртуальные скульптуры» и в 1993 году — «Золотой теленок».
В 1981 году Дэн Рейтан сопоставил изображения метеорологических радаров, космических и студийных камер с картами земли, что позволило совмещать реальные и графические изображения при трансляциях информации о погоде на телевидении.
В 1994 году американский сценарист и продюссер Джули Мартин создает первую театральную постановку под названием «Танцы в киберпространстве», где актеры танцуют на фоне проецируемых виртуальных объектов.
В здравоохранении дополненная реальность начала применяться для практики и обучения хирургическим операциям. А с 2005 года применяется устройство для обнаружения вен, которое определяет невидимые глазу подкожные вены и проецирует их изображение на кожу.
В 2013 году итальянские специалисты презентовали российскому Институту медико-биологических проблем РАН проект по внедрению дополненной реальности на МКС под названием «Руки Бога». Уникальная разработка позволила космонавтам проводить тонкие хирургические или технологические операции прямо на орбите. Специальные очки позволяли видеть руки хирурга или техника, работающего на земле. А тот, в свою очередь, наблюдал картину, находящуюся перед глазами космонавта. Фактически члену экипажа оставалось только повторять движения, демонстрируемые специалистом с земли.
Развитие технологии AR в 2000-х
До массового использования технологий дополненной реальности в гражданских целях добрались уже в 2000-х годах.
С развитием эры смартфонов начинают появляться первые AR-приложения. В 2005 году вышла игра с дополненной реальностью Tennis, предназначенная для телефонов Nokia.
В 2009 году технологии дополненной реальности проникли в печать. Именно тогда журнал Esquire «оживил» на своих страницах Роберта Дауни-младшего, который проводил виртуальную экскурсию по содержанию выпуска. Достаточно было навести камеру компьютера на его изображение.
В 2013 году технологию подхватили автопроизводители. Volkswagen первым начинает использовать приложение MARTA, дающее подробные инструкции по ремонту и обслуживанию автомобилей техническому персоналу.
В 2014 году Google представила новые очки дополненной реальности Google Glass, позволяющие общаться в интернете, находить информацию, делать фото, записывать видео, получать доступ к различным приложениям с помощью сенсорной панели или голосовых команд.
А в 2016 году пользователи начинают бродить по своим городам в поисках виртуальных покемонов. Популярность новой игры Pokemon Go была сумасшедшей и смогла перевернуть скептические взгляды неверующих на новые технологии.
IKEA облегчила своим клиентам выбор мебели и аксессуаров перед покупкой, выпустив в 2017 году приложение с дополненной реальностью, позволяющее примерить будущую новинку в интерьере.
В конце 2019 года Google представил комплект разработки программного обеспечения ARCore, позволяющий создавать приложения дополненной реальности для Android, IOS и других платформ.
Сферы, в которых применяется технология AR в настоящее время
А что же сейчас? Дополненная реальность прочно вошла во многие сферы деятельности человека. Наводя камеру на QR-код или накладывая на реальность фильтр в соцсети, уже мало кто задумывается об истории и сути AR. Она просто есть, обыденная и привычная. Об этой технологии не слышали разве что остатки диких племен в Африке.
Торговля — одна из самых популярных сфер, где полезны технологии дополненной реальности. Насколько удобно, не вставая с дивана, покупать интересные штучки в онлайн-магазинах. Или примерять элементы одежды на реальную фигуру. Или увидеть понравившийся шкаф, мягкое кресло, а, может, большое зеленое растение в интерьере.
Такими приложениями можно воспользоваться, например, у Leroy Merlin или IKEA. ZARA продемонстрирует одежду в виртуальной примерочной. А компания Sephora покажет, как будет выглядеть макияж на вашем лице.
Игры — в отличие от виртуальной реальности, AR накладывает цифровые элементы на картинку реального мира, тем самым обеспечивая более естественное видение. Например, игрок может отсканировать собственную комнату и применить это в игре, увидев персонажа сидящим на диване в двух шагах от себя.
Вспомним Pokemon Go, заставившую миллионы людей по всему миру гоняться за покемонами, проникшими в реальность.
Или Minecraft Earth, позволяющую игрокам создавать параллельный мир с помощью телефона или планшета.
Медицина — дополненная реальность позволяет специалистам высокого уровня дистанционно присутствовать на операциях и буквально управлять руками молодого врача. А студенты в процессе обучения получают возможность моделировать реальные ситуации и находить правильные пути их решения.
Технология AR помогает медперсоналу быстрее ставить капельницы и брать анализы крови. Компания AccuVein представила ручной сканер, проецирующий точное местонахождение вен на кожу пациентов.
Ученые из университета Мичигана разработали технологию, позволяющую врачам определять наличие болевых точек у пациентов с помощью специальных очков.
А в Медицинском центре университета Радбоуда (Нидерланды) создано приложение, которое позволяет определить местонахождение ближайшего наружного дифибриллятора. Понадобится не более минуты, чтобы найти его и применить для помощи нуждающимся.
Реклама — здесь дополненная реальность поможет создать интригующие виртуальные билборды и вывески, которые предоставят потенциальному пользователю информацию о продукте, наличии промо-мероприятий и познакомят с товаром путем виртуальной примерки. Все это с помощью обычного смартфона.
Компания Coca-Cola использовала виртуальные билборды для ознакомления потребителей с акциями и скидками.
L«Oréal Paris предоставила возможность покупателям примерить макияж на себя еще до его покупки с помощью технологии AR.
А IКEA дала возможность поселить свои товары в интерьер пользователей на этапе просмотра каталога.
Недвижимость — даже не вставая с дивана, можно совершить прогулку по интересующим объектам. Особенно если они расположены на значительном удалении. Агенты по реализации недвижимости получают возможность показать клиенту варианты, расположенные в любой точке мира. А строительные компании еще до завершения объекта могут продемонстрировать будущий интерьер.
Технологическая компания Matterport предоставляет точные копии любого помещения для проведения виртуальных экскурсий.
Американская риэлторская компания Zillow, располагающая крупнейшей в США онлайн-базой недвижимости использует AR для демонстрации покупателям виртуального интерьера с установленной мебелью.
Автомобили — с помощью технологий AR пользователи могут ознакомиться с информацией о машине, посмотреть, как будет выглядеть автомобиль в разных цветах, примерить на него различные аксессуары.
Mercedes применяет дополненную реальность для разработки виртуальных тест-драйвов.
ВMW создает виртуальные путешествия по своим автомобилям.
Путешествия — большинство приложений помогают туристам ориентироваться на местности: прокладывать путь, переводить вывески и объявления, получать информацию о рейтинге кафе и ресторанов.
Дополненная реальность предоставляет возможность «оживления» буклетов и путеводителей, ознакомления с предстоящим туром, получения информации о проживании, питании, развлечениях.
Мода — технологии AR уже вышли на подиум. Модные бренды создают приложения, с помощью которых прямо во время показа можно увидеть модель в любом цвете.
Художница под псевдонимом Piper ZY создает футуристические наряды и украшения. От анимированных платьев до колец, показывая в настоящем то, что считает большой частью будущего.
Экосистема Сбер включает виртуальных ассистентов Салют, которые помогают управлять различными приложениями голосом и жестами.
В 2021 году была создана виртуальная экскурсия по Политехническому музею, которой можно воспользоваться, наведя камеру на фасад здания. Также в официальном приложении музея доступны экскурсии с сопровождением виртуального гида.
А навигация в московском аэропорту Шереметьево, разработанная Сбером, позволяет не заблудиться в терминалах и легко найти нужные выходы, стойки регистрации, кафе, магазины и другие сервисы.
Сейчас мы живем в эру серьезных исследований в сфере технологий AR. Это время рождения новых идей и возможностей применения дополненной реальности. Люди продолжают познавать и осознавать огромную мощь этого когда-то фантастического явления.
Практически в любой области деятельности человека дополненная реальность обладает огромным потенциалом. И пусть многие проекты пока находятся в разработке или тестируются, AR уже стала неотъемлемой частью нашей жизни.
Единственное, чего мы пока не знаем — сколько времени понадобится технологиям, чтобы догнать наше воображение.
НЛО прилетело и оставило здесь промокод для читателей нашего блога:
-15% на заказ любого VDS (кроме тарифа Прогрев) — HABRFIRSTVDS.
