Что такое виртуальная реальность? — Простое введение

Вы, вероятно, никогда не полетите на Марс, не поплаваете с дельфинами, не пробежите
олимпийскую стометровку или не споете на сцене с Rolling Stones. Но если
виртуальная реальность когда-нибудь оправдает свои ожидания, вы сможете делать
все это — и многое другое — даже не выходя из дома.
В отличие от реальной реальности (реального мира, в котором мы живем),
виртуальная реальность означает симуляцию фрагментов нашего мира (или полностью
воображаемых миров) с использованием высокопроизводительных компьютеров и сенсорного
оборудования, такого как гарнитуры и перчатки. Помимо игр и
развлечений, она давно используется для обучения пилотов и
хирургов, а также для помощи ученым в решении сложных проблем
, таких как структура молекул белка. Как это работает? Давайте рассмотрим
подробнее!

Фото: Виртуальный пилот. Этот курсант ВВС США учится управлять гигантским самолетом C-17 Globemaster с помощью симулятора виртуальной реальности. Фотография Трентона Янце предоставлена ​​ВВС США.

Что такое виртуальная реальность?

Виртуальная реальность (VR) означает восприятие вещей через наши
компьютеры, которые на самом деле не существуют. Из этого простого определения идея
не кажется особенно новой. Когда вы смотрите на удивительную
картину Каналетто, например, вы воспринимаете места и
звуки Италии, какой она была около 250 лет назад, — так что это своего рода
виртуальная реальность. Точно так же, если вы слушаете эмбиентную
инструментальную или классическую музыку с закрытыми глазами и начинаете
мечтать о вещах, разве это не пример виртуальной реальности —
опыта мира, которого на самом деле не существует? А как насчет того, чтобы потеряться
в книге или фильме? Конечно, это своего рода виртуальная
реальность?

Если мы собираемся понять, почему книги, фильмы, картины и
музыкальные произведения — это не то же самое, что и виртуальная реальность, нам нужно
определить VR достаточно четко. Для целей этой простой вводной статьи
я собираюсь определить ее как:

Правдоподобный, интерактивный 3D-мир, созданный на компьютере, который вы
можете исследовать, чтобы почувствовать, что вы действительно там находитесь, как мысленно, так и физически.

Другими словами, виртуальная реальность по сути это:

1. Правдоподобность : Вам действительно нужно почувствовать себя в виртуальном мире (на Марсе или где-то еще) и продолжать
   верить в это, иначе иллюзия виртуальной реальности
   исчезнет.
2. Интерактивный : Когда вы двигаетесь, мир виртуальной реальности должен двигаться
   вместе с вами. Вы можете посмотреть 3D-фильм и перенестись на Луну
   или на морское дно, но это не интерактивно ни в каком смысле.
3. Компьютерная графика : Почему это важно? Потому что только мощные
   машины с реалистичной 3D-графикой достаточно быстры, чтобы создавать
   правдоподобные, интерактивные, альтернативные миры, которые меняются в реальном времени, когда мы перемещаемся по ним.
4. Исследуемый : Мир виртуальной реальности должен быть достаточно большим и подробным, чтобы
   вы могли его исследовать. Какой бы реалистичной ни была картина, она показывает
   только одну сцену с одной точки зрения. Книга может описать огромный и сложный
   «виртуальный мир», но вы можете исследовать его только линейно
   , точно так, как описывает его автор.
5. Погружение : Чтобы быть одновременно правдоподобным и интерактивным, VR
   должна задействовать и ваше тело, и ваш разум. Картины военных
   художников могут дать нам проблески конфликта, но они никогда не смогут полностью
   передать вид, звук, запах, вкус и ощущение битвы. Вы можете играть в игру-симулятор полета на своем домашнем ПК и часами
   теряться в очень реалистичном интерактивном опыте (ландшафт будет постоянно меняться, пока ваш самолет пролетает через него), но это не похоже на использование настоящего симулятора полета (где вы сидите в гидравлическом макете настоящей кабины и чувствуете реальные силы, когда она наклоняется и опрокидывается), и еще меньше на полет на самолете.

Произведение искусства: Эта картина Каналетто с изображением Венеции, Италия, правдоподобна и в некотором смысле исследуема (вы можете двигать глазами и думать о разных частях картины), но она не интерактивна, не создана компьютером и не вызывает погружения, поэтому она не соответствует нашему определению виртуальной реальности: смотреть на эту картину — это не то же самое, что находиться там. Ничто не мешает нам создать исследуемый эквивалент в VR, но для этого нам понадобится CGI, а не масляные краски. Изображение предоставлено Wikimedia Commons.

Из этого мы можем понять, почему чтение книги, рассматривание картины,
прослушивание классической симфонии или просмотр фильма не считаются
виртуальной реальностью. Все они предлагают частичные проблески
другой реальности, но ни одна из них не является интерактивной, исследуемой или полностью
правдоподобной. Если вы сидите в кинотеатре, смотрите на гигантское
изображение Марса на экране, и вы внезапно поворачиваете голову слишком
далеко, вы увидите и вспомните, что вы на самом деле на Земле, и иллюзия
исчезнет. Если вы видите что-то интересное на
экране, вы не можете протянуть руку и коснуться этого или подойти к этому; опять же,
иллюзия просто исчезнет. Поэтому эти формы развлечения
по сути пассивны : какими бы правдоподобными они ни были, они
никаким образом не вовлекают вас активно.

VR — это совсем другое. Она заставляет вас думать, что вы действительно живете
в совершенно правдоподобном виртуальном мире (в который, если использовать
технический жаргон, вы частично или полностью погружены ). Она
двухсторонняя интерактивность: когда вы реагируете на то, что видите, то, что вы видите,
реагирует на вас: если вы поворачиваете голову, то, что вы видите или слышите
в VR, меняется в соответствии с вашей новой перспективой.

Типы виртуальной реальности

«Виртуальная реальность» часто использовалась как маркетинговый модный термин
для захватывающих интерактивных видеоигр или даже 3D-фильмов и
телевизионных программ, ни одна из которых на самом деле не считается виртуальной реальностью, потому что они не погружают
вас полностью или частично в виртуальный мир. Поищите «виртуальная
реальность» в магазине приложений для вашего мобильного телефона, и вы найдете сотни
результатов, хотя крошечный экран мобильного телефона никогда не сможет даже
близко приблизиться к созданию убедительного опыта виртуальной реальности. Тем не менее, такие вещи,
как интерактивные игры и компьютерное моделирование, безусловно, соответствуют
частям нашего определения выше, так что, очевидно, существует более чем
один подход к созданию виртуальных миров — и более чем один вид
виртуальной реальности. Вот несколько из самых крупных вариаций:

Полное погружение

Для полного опыта VR нам нужны три вещи. Во-первых,
правдоподобный и богато детализированный виртуальный мир для исследования;
другими словами, компьютерная модель или симуляция. Во-вторых, мощный компьютер, который
может определять, куда мы идем, и соответствующим образом корректировать наш опыт в
реальном времени (чтобы то, что мы видим или слышим, менялось так же быстро, как мы движемся — как
в реальной реальности). В-третьих, аппаратное обеспечение, подключенное к компьютеру, которое
полностью погружает нас в виртуальный мир, пока мы бродим. Обычно
нам нужно надеть то, что называется головным дисплеем (HMD) с
двумя экранами и стереозвуком, и надеть одну или несколько сенсорных перчаток.
В качестве альтернативы мы могли бы перемещаться внутри комнаты, оснащенной
динамиками объемного звука, на которые извне проецируются меняющиеся изображения
. Мы рассмотрим оборудование VR более подробно через минуту.

Фото: Иммерсивное: молодой летчик учится управлять вертолетом, используя очки виртуальной реальности, которые не позволяют реальному миру просачиваться и разрушать иллюзию. Фотография Дэниела Хокинса предоставлена ​​ВВС США и DVIDS.

Неиммерсивный

Высокореалистичный симулятор полета на домашнем ПК может считаться
виртуальной реальностью без погружения, особенно если он использует очень широкий
экран, наушники или объемный звук, а также реалистичный джойстик
и другие элементы управления. Не все хотят или должны полностью погружаться
в альтернативную реальность. Архитектор может построить подробную 3D-
модель нового здания, чтобы показать клиентам, которую можно исследовать на
настольном компьютере, перемещая мышь. Большинство людей классифицируют это
как своего рода виртуальную реальность, даже если она не полностью погружает вас.
Точно так же компьютерные археологи часто создают захватывающие 3D-
реконструкции давно затерянных поселений, которые вы можете перемещать и
исследовать. Они не переносят вас на сотни или тысячи лет назад и не
создают звуки, запахи и вкусы доисторических времен, но они дают
гораздо более богатый опыт, чем несколько рисунков пастелью или даже анимационный
фильм.

Совместный

А как насчет игр с «виртуальным миром», таких как Second Life и Minecraft?
Считаются ли они виртуальной реальностью? Хотя они соответствуют первым четырем нашим
критериям (правдоподобность, интерактивность, создание на компьютере и возможность исследования),
они не соответствуют пятому: они не полностью погружают вас. Но есть
одна вещь, которую они предлагают, чего обычно нет в передовой VR, — это
сотрудничество: идея обмена опытом в виртуальном
мире с другими людьми, часто в реальном времени или в чем-то очень близком
к этому. Сотрудничество и совместное использование, вероятно, станут все более
важными функциями VR в будущем.

Веб-ориентированный

Виртуальная реальность была одной из самых горячих и быстрорастущих
технологий в конце 1980-х и начале 1990-х годов, но быстрый рост
Всемирной паутины в значительной степени убил интерес после этого. Несмотря
на то, что ученые-компьютерщики разработали способ создания виртуальных миров
в Интернете (используя технологию, аналогичную HTML, называемую Virtual
Reality Markup Language, VRML), обычные люди были гораздо больше
заинтересованы в том, как Интернет дал им новые способы доступа к реальной
реальности — новые способы находить и публиковать информацию, делать покупки и делиться
мыслями, идеями и опытом с друзьями через социальные сети.
С растущим интересом Facebook к технологии,
прозванной Метавселенная, будущее VR, вероятно, будет как основанным на Интернете, так и совместным.

Дополненная реальность

Мобильные устройства, такие как смартфоны и планшеты, дали
нам в руки и карманы то, что раньше было суперкомпьютерной мощностью.
Если мы бродим по миру, может быть, посещаем объект культурного наследия, например, пирамиды, или захватывающий
иностранный город, в котором мы никогда раньше не были, то, что мы обычно хотим, — это
не виртуальная реальность, а расширенный опыт захватывающей
реальности, которую мы можем видеть перед собой. Это породило идею
дополненной реальности (AR), где,
например, вы наводите свой смартфон на
достопримечательность или впечатляющее здание, и интересная информация о нем
всплывает автоматически.

Дополненная реальность — это соединение
реального мира, который мы ощущаем, с огромным виртуальным миром информации
, который мы коллективно создали в Интернете. Ни один из этих миров не
является виртуальным, но идея исследования и навигации по ним
одновременно, тем не менее, имеет что-то общее с виртуальной
реальностью. Например, как мобильное устройство может определить свое точное
местоположение в мире? Как меняются вещи, которые вы видите на экране
планшета, когда вы бродите по городу? Технически эти
проблемы похожи на те, которые приходится решать разработчикам систем виртуальной реальности
, поэтому между дополненной реальностью и виртуальной реальностью существуют тесные связи.

Фото: Дополненная реальность: проекционный дисплей, подобный тому, что используется ВВС США,
накладывает полезную компьютерную информацию поверх того, что вы видите собственными глазами.
Фотография майора Чада Э. Гибсона предоставлена ​​ВВС США.

Какое оборудование нам необходимо для виртуальной реальности?

Фото: Виртуальная реальность означает, что вы отгораживаетесь от реального мира и заменяете его компьютерной альтернативой. Часто это включает в себя ношение охватывающей гарнитуры, называемой дисплеем, надеваемым на голову, стереонаушники на уши и осязание или прощупывание своего воображаемого дома с помощью datagloves (перчаток со встроенными датчиками). Фотография Уэйда Сислера предоставлена ​​Исследовательским центром Эймса и Интернет-архивом NASA.

Закройте глаза и подумайте о виртуальной реальности, и вы, вероятно,
представите себе что-то вроде нашей верхней фотографии: гик в
гарнитуре с обертыванием (HMD) и перчатках с данными, подключенных к мощной рабочей станции или
суперкомпьютеру. Что отличает VR от обычного компьютерного
опыта (использования вашего ПК для написания эссе или игр) — это
характер ввода и вывода. Там, где обычный компьютер использует
такие вещи, как клавиатура,
мышь или (что более экзотично)
распознавание речи для ввода, VR использует датчики, которые определяют, как
движется ваше тело. И там, где ПК отображает вывод на экране (или принтере), VR
использует два экрана (по одному для каждого глаза), стереодинамики или динамики объемного звука
, а также, возможно, некоторые формы тактильной (прикосновение и восприятие тела)
обратной связи. Давайте быстро рассмотрим некоторые из наиболее
распространенных устройств ввода и вывода VR.

Дисплеи, монтируемые на голове (HMD)

Фото: Вид изнутри. Типичный HMD имеет два крошечных экрана
, которые показывают разные картинки для каждого из ваших глаз, так что ваш мозг создает объединенное
3D (стереоскопическое) изображение. Фото предоставлено ВВС США.

Есть два больших различия между VR и
обычным экраном компьютера: в VR вы видите трехмерное изображение, которое
плавно меняется в реальном времени по мере того, как вы двигаете головой. Это стало возможным
благодаря надеванию на голову дисплея, который выглядит как гигантский
шлем мотоциклиста или сварочный щиток, но состоит из двух небольших экранов (по одному перед
каждым глазом), затемняющей повязки на глаза, которая блокирует весь остальной
свет (устраняя отвлечения от реального мира), и стереонаушников
. Два экрана отображают немного разные стереоскопические
изображения, создавая реалистичную трехмерную перспективу виртуального мира.
HMD обычно также имеют встроенные
акселерометры или датчики положения
, чтобы они могли точно определять, как двигаются ваша голова и тело (как
положение, так и ориентация — в какую сторону они наклоняются или указывают) и
соответствующим образом корректировать изображение. Проблема с HMD в том, что они
довольно тяжелые, поэтому их может быть утомительно носить в течение длительного
времени; некоторые из действительно тяжелых даже устанавливаются на подставках
с противовесами. Но HMD не обязательно должны быть такими сложными
и замысловатыми: на противоположном конце спектра компания Google
разработала доступную и недорогую пару картонных очков
со встроенными линзами, которые превращают обычный смартфон в примитивный HMD.

Комнаты погружения

Альтернативой надеванию HMD является сидение или вставание в комнате,
на стены которой проецируются меняющиеся изображения снаружи. По мере того, как вы
перемещаетесь в комнате, изображения соответственно меняются. Симуляторы полетов
используют эту технику, часто с изображениями ландшафтов, городов и
подходов к аэропортам, проецируемыми на большие экраны, расположенные прямо
за макетом кабины. Известный эксперимент VR 1990-х годов под названием
CAVE (Cave Automatic Virtual Environment), разработанный в
Университете Иллинойса Томасом де Фанти, также работал таким образом.
Люди перемещались внутри большой кубической комнаты с
полупрозрачными стенами, на которые стереоизображения проецировались
снаружи. Хотя им не нужно было носить HMD, им требовались
стереоочки, чтобы испытать полное трехмерное восприятие.

Datagloves

Фото: дата-перчатки EXOS, произведенные NASA в 1990-х годах, имели очень сложные внешние датчики для обнаружения движений пальцев с высокой точностью. Фото предоставлено Исследовательским центром Эймса NASA
и Интернет-архивом.

Увидьте что-то удивительное, и ваш естественный инстинкт — протянуть руку
и прикоснуться к этому — даже младенцы это делают. Поэтому предоставление людям возможности управлять
виртуальными объектами всегда было большой частью VR. Обычно
это делается с помощью datagloves, которые представляют собой обычные перчатки с датчиками,
подключенными снаружи, для обнаружения движений рук и фигур. Один технический
метод сделать это использует оптоволоконные кабели, растянутые по длине
каждого пальца. Каждый кабель имеет крошечные надрезы, поэтому, когда вы сгибаете
пальцы вперед и назад, больше или меньше света выходит наружу. Фотоэлемент на
конце кабеля измеряет, сколько света достигает его, и
компьютер использует это, чтобы точно выяснить, что делают ваши пальцы.
В других перчатках используются тензодатчики, пьезоэлектрические датчики или
электромеханические устройства (например, потенциометры) для измерения
движений пальцев.

Фото: Эта более сложная перчатка EXOS имела отдельные датчики на каждом сегменте пальца, подключенные к одному ленточному кабелю, подключенному к главному компьютеру VR. Фотография Уэйда Сислера предоставлена ​​Исследовательским центром Эймса NASA.

Иллюстрация: Как работает волоконно-оптическая перчатка. На каждом пальце по всей длине натянут волоконно-оптический кабель. (1) На одном конце пальца светодиод (LED) излучает свет в кабель. (2) Лучи света пробиваются вниз по кабелю, отражаясь от сторон. (3) В верхней части каждого волокна есть крошечные потертости, через которые выходят некоторые лучи. Чем больше вы сгибаете пальцы, тем больше выходит света. (4) Количество света, поступающего на фотоэлемент на конце, дает приблизительное представление о том, насколько сильно вы сгибаете палец. (5) Кабель передает этот сигнал на компьютер виртуальной реальности. Это упрощенная версия типа перчатки VPL, запатентованной в 1992 году, и вы найдете эту идею описанной более подробно в патенте США 5,097,252.

Жезлы

Еще проще, чем dataglove, wand — это палка, которую можно использовать для
прикосновения, указания или иного взаимодействия с виртуальным миром. В
нее встроены датчики положения или движения (например, акселерометры)
, а также кнопки или колеса прокрутки, похожие на кнопки мыши. Изначально
wand были неуклюже подключены к главному компьютеру виртуальной реальности; все чаще
они становятся беспроводными.

Фото: Типичный портативный контроллер виртуальной реальности (в комплекте с эластичными лентами), внешне не сильно отличающийся от контроллера видеоигры. Фото предоставлено Исследовательским центром Эймса
и Интернет-архивом NASA.

Приложения виртуальной реальности

VR всегда страдала от восприятия, что это не более
чем разрекламированная аркадная игра — буквально «мечтательный побег» от
реальности. В этом смысле «виртуальная реальность» может быть бесполезным неправильным
термином; «альтернативная реальность», «искусственная реальность» или
«компьютерное моделирование» могли бы быть более подходящими терминами.
Главное, что нужно помнить о VR, это то, что это на самом деле не мода или
фантазия, ждущая своего часа, чтобы увести людей в альтернативные
миры; это жесткая практическая технология, которая регулярно
используется учеными, врачами, стоматологами, инженерами, архитекторами,
археологами и военными в течение последних 30 лет. Что
мы можем с ней сделать?

Образование

Сложным и опасным работам трудно обучиться. Как можно
безопасно практиковать полет в космос, посадку реактивного самолета,
прыжок с парашютом или проведение операции на мозге? Все это
очевидные кандидаты для приложений виртуальной реальности. Как мы
уже видели, симуляторы кабины пилота были одними из самых ранних
приложений VR; их история восходит к механическим
симуляторам, разработанным Эдвином Линком в 1920-х годах.
Так же, как и пилоты, хирурги теперь регулярно проходят обучение с использованием VR. В
исследовании 2008 года, в котором
приняли участие 735 хирургов-стажеров из 28 разных стран, 68 процентов сказали, что
возможность тренироваться с использованием VR была
для них «хорошей» или «превосходной», и только 2 процента оценили ее как бесполезную или неподходящую.

Фото: Летная подготовка — это классическое применение виртуальной реальности, хотя в ней не используются HMD или дата-перчатки. Вместо этого вы сидите в воображаемой кабине с меняющимися изображениями, проецируемыми на гигантские экраны, чтобы создать впечатление вида, который вы бы увидели из своего самолета. Кабина — это точная копия кабины настоящего самолета с точно такими же приборами и органами управления. Фото Хавьера Гарсии предоставлено ВВС
США.

Научная визуализация

Все, что происходит на атомном или молекулярном уровне,
фактически невидимо, если вы не готовы сидеть,
приклеив глаза к электронному микроскопу. Но предположим, вы хотите разработать новые
материалы или лекарства и хотите поэкспериментировать с молекулярным
эквивалентом LEGO. Это еще одно очевидное применение виртуальной
реальности. Вместо того чтобы бороться с числами, уравнениями или
двумерными рисунками молекулярных структур, вы можете соединять
сложные молекулы прямо у себя на глазах. Такая работа
началась в 1960-х годах в Университете Северной Каролины в Чапел-
Хилл, где Фредерик Брукс запустил
GROPE, проект по разработке системы виртуальной реальности для исследования взаимодействий между молекулами белка
и лекарствами.

Фото: Если вы направляетесь на Марс, путешествие в виртуальной реальности может помочь вам визуализировать то, что вы там увидите. Фото предоставлено Исследовательским центром Эймса NASA.

Лекарство

Помимо использования в таких вещах, как хирургическая подготовка и разработка лекарств,
виртуальная реальность также делает возможной телемедицину (мониторинг,
обследование или проведение операций на пациентах удаленно). Логическим продолжением
этого является хирург в одном месте, подключенный к
панели управления виртуальной реальности, и робот в другом месте (возможно, на другом
континенте), орудующий ножом. Самым известным
примером этого является хирургический робот da Vinci®, выпущенный в 2009 году,
несколько тысяч из которых сейчас установлены в больницах
по всему миру. Внедрите сотрудничество, и появится возможность, что
целая группа лучших хирургов мира будет работать вместе над
особенно сложной операцией — своего рода WikiSurgery, если хотите
!

Фото: Робохирургия имеет много общего с виртуальной реальностью и может использоваться как для обучения хирургов, так и для удаленных операций в реальном мире.
Слева: Хирург сидит за пультом управления хирургического робота. Справа: Робот, который проводит операцию, может находиться в любой точке мира. Фотографии Бейли А. Дарбаси предоставлены ВВС США и DVIDS, оригинальные фотографии здесь
и здесь.

Хотя это еще только начало, виртуальная реальность уже была опробована в качестве метода лечения
различных видов психических расстройств (таких как
шизофрения,
агорафобия
и фантомные боли в конечностях),
а также в реабилитации
пациентов, перенесших инсульт, и
людей, страдающих дегенеративными заболеваниями, такими как
болезнь Паркинсона
и
рассеянный склероз
(с неоднозначными результатами).

Промышленный дизайн и архитектура

Раньше архитекторы строили модели из картона и бумаги; теперь они
гораздо более склонны строить виртуальные компьютерные модели, по которым можно
ходить и исследовать. По той же причине, как правило, гораздо
дешевле проектировать автомобили, самолеты и другие сложные, дорогие
транспортные средства на экране компьютера, чем моделировать их из
дерева, пластика или
других реальных материалов. Это область, где виртуальная реальность
пересекается с компьютерным моделированием: вместо того, чтобы просто создавать
захватывающую 3D-визуальную модель для осмотра и исследования людьми, вы
создаете математическую модель, аэродинамические,
безопасные или другие качества которой можно проверить.

Игры и развлечения

От авиасимуляторов до гоночных игр, VR долгое время зависала на
задворках игрового мира — никогда не была достаточно хороша, чтобы
произвести революцию в опыте геймеров, в основном из-за
слишком медленных компьютеров, дисплеев без полноценного 3D и отсутствия достойных HMD
и datagloves. Все это может измениться с развитием
доступных новых периферийных устройств, таких как Oculus Rift.

Фото: Американские военные продолжают экспериментировать с виртуальной реальностью в качестве средства боевой подготовки. Вот некоторые передовые VR HaptX datagloves, которые проходят испытания на авиабазе Дайс, штат Техас. Фотография Колина Холлоуэлла предоставлена ​​ВВС
США.

Плюсы и минусы виртуальной реальности

Как и любая технология, виртуальная реальность имеет как положительные, так и отрицательные стороны.
Многие ли из нас предпочли бы, чтобы сложная операция на мозге была сделана
хирургом, обученным работе с VR, а не тем, кто просто
читал книги или наблюдал за своими коллегами? Многие ли из
нас предпочли бы попрактиковаться в вождении на автомобильном симуляторе, прежде чем ступить
на дорогу? Или откинуться на спинку кресла и расслабиться в Jumbo Jet, уверенные в
том, что наш пилот отрабатывал посадку в этом самом аэропорту
десятки раз в VR-симуляторе, прежде чем ступить на настоящую
кабину?

Критики всегда говорят о риске того, что люди могут соблазниться
альтернативными реальностями до такой степени, что начнут пренебрегать своей реальной
жизнью, но эта критика направлена ​​на все: от радио
и телевидения до компьютерных игр и Интернета. И в какой-то момент это
становится философским и этическим вопросом: что вообще реально?
И кто скажет, как лучше провести время? Как и
многие технологии, виртуальная реальность мало или совсем ничего не отнимает у реального
мира: вам не нужно ею пользоваться, если вы не хотите.

Станет ли виртуальная реальность когда-нибудь популярной?

Перспектива VR маячила над миром вычислений по
крайней мере в течение последней четверти века, но остается невыполненной.
В то время как наука, архитектура, медицина и военные полагаются на
технологию VR по-разному, ее массовое внедрение остается
практически несуществующим; мы не используем VR повседневно так, как используем
компьютеры, смартфоны или Интернет. Приобретение
VR-компании Oculus компанией Facebook в 2014 году значительно возродило интерес к этой области
и некоторое время казалось, что это изменит все.
Основная идея Facebook заключается в том, чтобы позволить людям делиться вещами со своими друзьями с помощью Интернета и Сети. Что,
если бы вы могли делиться не просто фотографией или ссылкой на веб-статью, а
целым опытом? Вместо того, чтобы делиться фотографиями своей свадьбы с
друзьями на Facebook, что, если бы вы могли дать людям возможность
присутствовать на вашей свадьбе удаленно, в виртуальной реальности, вечно?
Что, если бы мы могли записывать исторические события таким образом, чтобы люди
могли переживать их снова и снова, вечно? Это те
виды социального, совместного обмена виртуальной реальностью, которые (как мы можем
предположить) Facebook думает исследовать прямо сейчас.
Если это в конечном итоге произойдет, будущее виртуальной реальности выглядит действительно очень светлым.

Фото: VR давно уже вышла за рамки лаборатории. Типичный комплект VR, вроде этой гарнитуры HTC Vive, явно нацелен на массовый потребительский рынок… но действительно ли он нужен массе потребителей?
Фото Кэти Макки предоставлено ВВС США и DVIDS.

К сожалению, огромная волна энтузиазма, которая пришла с Oculus, в значительной степени рассеялась и снова исчезла. Например,
Google и BBC прекратили крупные проекты VR в 2019 году. И хотя звучит впечатляюще, что Sony продала несколько миллионов гарнитур VR, если принять во внимание, что мобильные телефоны продавались миллиардами , становится ясно, что эта технология далеко не так всеобъемлюща или преобразующа, как кажется. Марк Цукерберг сделал многомиллиардную ставку на виртуальную реальность в 2021 году, когда он переименовал Facebook в «Meta» и посвятил свою компанию перестройке нашего мира в виртуально поддерживаемую форму под названием «Metaverse» — своего рода трехмерную, захватывающую версию Интернета. Газетные комментаторы поспешили высмеять его и менее чем через два года уже заявляли, что его «видение окончено» и «мертво».

Да, мы уже это проходили. Будет ли виртуальная реальность вечно оставаться технологическим обещанием, которое никогда не сбудется?
Может быть, да, может быть, нет. На данный момент она останется узкоспециализированным интересом, хотя и с
более изобретательными приложениями в науке, архитектуре, медицине
и других областях.

Краткая история виртуальной реальности

Так много для будущего, но что насчет прошлого? Виртуальная реальность имеет
долгую и очень богатую историю. Вот несколько наиболее интересных
моментов…

• 1890-е годы: Томас Эдисон и его помощник Уильям Диксон создают
  кинетограф (камеру для записи изображений) и кинетоскоп (
  проектор для их воспроизведения) — по сути, первый
  «кинопоказ» с участием одного человека.
• 1895: Братья-французы Огюст и Луи Люмьер открывают первый
  кинотеатр в Париже, Франция. Легенда гласит, что один из их
  короткометражных фильмов, « Прибытие поезда на вокзал Ла-Сьота» , настолько убедительно
  отображает реальность, что люди в зале кричат ​​и бегут в
  конец зала.
• 1929: Эдвин Линк разрабатывает Link Trainer (также называемый Pilot
  Maker), механический симулятор самолета. Его работа является пионером в области моделирования полета.
• 1950: Психолог ВВС США Джеймс Дж. Гибсон публикует
  влиятельную книгу « Восприятие визуального мира» ,
  описывающую, как люди видят и воспринимают вещи как «оптический поток»,
  когда они движутся по миру. Эти идеи, а также идеи
  современников, таких как Адельберт Эймс, помогают сформировать основы
  психологии визуального восприятия 20-го века, которая вносит вклад в
  академические исследования компьютерного зрения и виртуальной реальности.
• 1956: Кинематографист Мортон Хейлиг начинает разрабатывать машины
  , способные создавать искусственные сенсорные ощущения. В 1957 году он разрабатывает
  новаторский 3D-дисплей, крепящийся на голове.
  В 1962 году он получает патент на машину под названием
  Sensorama (своего рода обновленный, очень сложный кинетоскоп), которая может погрузить своего пользователя в искусственное зрение, звук, запах и
  вибрацию. Многие считают Хейлига настоящим отцом виртуальной
  реальности, хотя его редко признают таковым. 

  Произведение искусства: Первая машина виртуальной реальности? Sensorama Мортона Хейлига 1962 года. Изображение предоставлено Патентным и товарным знаком США.

• 1961: К. Комо и Дж. Брайан создают Headsight — первый настоящий
  дисплей, крепящийся на голове.
• 1962: Иван Сазерленд , пионер взаимодействия человека и компьютера,
  разрабатывает световое перо и программу Sketchpad, которая позволяет
  людям рисовать на экране компьютера, открывая путь для
  компьютерной графики, которая позже использовалась в виртуальной реальности.
• 1965: Сазерленд разрабатывает Ultimate Display — сложный шлем виртуальной реальности.
• 1968. Сазерленд выпускает шлем виртуальной реальности со стерео (3D) зрением.
• 1970-е годы: Специалист по информатике Майрон Крюгер открывает Videoplace —
  пионерскую лабораторию виртуальной реальности.
• 1975-1976: Программист Уилл Кроутер разрабатывает Adventure
  (также называемую Colossal Cave Adventure), весьма влиятельную
  текстовую компьютерную игру, в которой игроки исследуют виртуальный мир,
  решая проблемы с помощью диалога вопросов и ответов.
• 1977: Дэн Сэндин , Ричард Сэйр и Томас Дефанти создают
  первую перчатку для передачи данных.
• 1980-е годы: Быстрые трехмерные графические рабочие станции, в частности разработанные
  Silicon Graphics, ускоряют развитие научной
  визуализации, визуального компьютерного моделирования, фильмов CGI и виртуальной реальности.
• 1982: «Трон» , новаторский фильм с использованием компьютерной графики, рассказывает историю
  инженера-программиста (которого играет актер Джефф Бриджес), который решает заняться разработкой
  программного обеспечения для мэйнфрейма.
• 1983: Ученый-компьютерщик Майрон Крюгер вводит термин «искусственная
  реальность».
• 1983: Писатель Уильям Гибсон изобретает родственный термин «киберпространство».
• 1989: Ученый-компьютерщик и музыкант Джарон Ланье: вводит в обиход ныне предпочитаемый термин «виртуальная реальность». Его компания VPL Research
  привлекает огромное внимание СМИ и разрабатывает новаторские периферийные устройства виртуальной реальности,
  включая HMD и dataglove.
  С тех пор Ланье часто называют «отцом виртуальной реальности», хотя, как
  показывает эта временная шкала, он довольно поздно пришел в эту область!
• 1992: «Газонокосильщик» , еще один влиятельный фильм в формате VR, основанный
  на рассказе Стивена Кинга, частично вдохновлен историей VPL.
• 1993: Братья Робин и Рэнд Миллер создают Myst ,
  чрезвычайно успешную графическую компьютерную игру, в которой игроки
  исследуют остров в виртуальной реальности без погружения.
• 1994: Дэйв Рэггетт , влиятельный английский ученый-компьютерщик,
  сыгравший ключевую роль в развитии Всемирной паутины,
  вводит термин VRML (язык разметки виртуальной реальности).
• 1999: «Матрица» , фильм с Киану Ривзом в главной роли, основанный на
  виртуальной реальности, собрал в прокате более 450 миллионов долларов.
• 2011: Палмер Лаки разрабатывает Oculus Rift, недорогой
  самодельный шлем виртуальной реальности, в гараже своих родителей.
• 2014: Facebook объявляет о приобретении Oculus за сделку стоимостью
  2 миллиарда долларов.
• 2016: Oculus начинает поставлять клиентам свои гарнитуры Rift, получив в целом положительные отзывы.
  Тем временем, ряд производителей смартфонов (включая Samsung и HTC) выпускают конкурирующие системы VR,
  VR также появляется для PlayStation, а Google объявляет, что поставила более 5 миллионов картонных дисплеев для смартфонов.
• 2017: Sony сообщает, что за первые четыре месяца на рынке было продано почти миллион гарнитур PlayStation VR.
• 2018: Neurable анонсирует головную повязку со встроенными электродами и функцией сканирования мозга, которая позволяет управлять виртуальной реальностью без помощи рук.
• 2019: Google сворачивает свой проект Daydream VR из-за отсутствия широкого потребительского интереса к VR.
• 2021: Facebook представляет Horizon Workrooms — способ общения с другими людьми в виртуальных конференц-залах.
• 2021: Facebook запускает Metaverse — совершенно новый цифровой мир, основанный на технологии виртуальной реальности.
• 2023: Facebook оставляет будущее Метавселенной (и виртуальной реальности) неопределенным, переключая свое внимание на искусственный интеллект (ИИ).

Не хотите читать наши статьи? Попробуйте вместо этого послушать

Если вы предпочитаете слушать наши статьи, а не читать их, подпишитесь на наш новый подкаст
на Apple Podcasts,
Spotify,
Amazon,
Podchaser
или в вашем любимом приложении для подкастов или слушайте ниже:

Узнать больше

На этом сайте

• 3D-телевидение
• Компьютеры
• Компьютерная графика
• Психология

Статьи

Новости и научно-популярная информация

• Apple входит в Метавселенную. Будет ли это кому-то не все равно? Келлен Браунинг и Майк Айзек. The New York Times, 2 июня 2023 г. Сможет ли Apple добиться успеха в Метавселенной, где Facebook (пока) потерпел неудачу?
• Все в Метавселенную! Виртуальная реальность манит крупные технологические компании Кейда Метца. The New York Times, 30 декабря 2021 г. The Times приветствует последний рывок к амбициозному новому видению виртуального мира.
• Facebook дает представление о метавселенной, своем запланированном мире виртуальной реальности, Майк Айзек. The Guardian, 29 октября 2021 г. Facebook меняет название на «Meta», объявляя об амбициозных планах по созданию виртуальной метавселенной.
• Военные испытания подготовки к миссиям в виртуальной реальности, автор Зои Кляйнман. BBC News, 1 марта 2020 г. Как программное обеспечение Oculus Rift и Unreal Engine используется в военной подготовке.
• Что пошло не так с виртуальной реальностью? Элеанор Лоури. BBC News, 10 января 2020 г. Несмотря на всю шумиху, виртуальная реальность все еще не стала массовой технологией.
• FedEx Ground использует виртуальную реальность для обучения и удержания обработчиков посылок Мишель Рафтер. IEEE Spectrum, 8 ноября 2019 г. Как виртуальная реальность может помочь сократить текучесть кадров, отсеивая неподходящих людей до того, как они приступят к работе.
• VR-терапия делает арахнофобов смелее рядом с настоящими пауками Эмили Вальц. IEEE Spectrum, 24 января 2019 г. Может ли VR излечить страх перед пауками?
• Прикосновение к виртуальному: как исследовательский отдел Microsoft делает виртуальную реальность осязаемой: блог Microsoft, 8 марта 2018 г. Увлекательный взгляд на исследования Microsoft в области тактильных (сенсорных) контроллеров виртуальной реальности.
• Хотите узнать, какой может стать виртуальная реальность? Взгляд в прошлое Стивена Джонсона. The New York Times, 3 ноября 2016 г. Что история стереоскопических игрушек 19 века может рассказать нам о вероятном будущем виртуальной реальности?
• Революция виртуальной реальности, которая произойдет в гарнитуре рядом с вами, Лорн Мэнли. The New York Times, 19 ноября 2015 г. Музыканты, режиссеры и программисты игр пытаются предугадать будущее виртуальной реальности.
• Пионер виртуальной реальности смотрит дальше развлечений Джереми Сю. IEEE Spectrum, 30 апреля 2015 г. Каким гуру виртуальной реальности Стэнфорда Джереми Бейленсон видит будущее виртуальной реальности?
• Что случилось с… виртуальной реальностью? Science@NASA, 21 июня 2004 г. Почему NASA решило вернуться к виртуальной реальности спустя 20 лет после того, как эта технология впервые привлекла внимание в 1980-х годах.
• Виртуальная реальность: оксюморон или плеоназм? Николаса Негропонте, Wired, выпуск 1.06, декабрь 1993 г. Ранние мысли о виртуальных мирах от влиятельного пионера MIT Media Lab

Научные статьи

• Прошлое, настоящее и будущее исследований виртуальной и дополненной реальности: сетевой и кластерный анализ литературы Пьетро Чипрессо и др., Front Psychol. 2018; 9: 2086.
• Виртуальная реальность как инструмент научных исследований, Джереми Свон, информационный бюллетень NICHD, сентябрь 2016 г.
• Виртуальное наследие: исследование и визуализация прошлого в 3D Дональда Х. Сандерса, Журнал археологии и исследований наследия Восточного Средиземноморья, т. 2, № 1 (2014), стр. 30–47.

Книги

Для читателей старшего возраста

• Виртуальная реальность Сэмюэля Грингарда. MIT Press, 2019. Краткое введение, в котором объясняется, почему важны виртуальная и дополненная реальность, рассматриваются различные доступные технологии, рассматриваются социальные проблемы, которые они поднимают, и исследуется вероятная форма нашего виртуального будущего.
• Технология виртуальной реальности Григория Бурдеа и Филиппа Куаффе. Wiley-IEEE, 2017/2024. Популярный учебник по виртуальной реальности, охватывающий историю, программирование и приложения.
• Изучение виртуальной реальности: разработка захватывающих впечатлений и приложений для настольных компьютеров, веб-сайтов и мобильных устройств, Тони Паризи. O’Reilly, 2015. Современное введение для разработчиков виртуальной реальности, охватывающее все: от основ виртуальной реальности до передовых продуктов, таких как Oculus Rift и Google Cardboard.
• Разработка приложений виртуальной реальности Алана Б. Крейга, Уильяма Р. Шермана и Джеффри Д. Уилла. Морган Кауфманн, 2009. Более подробно о применении виртуальной реальности в науке, образовании, медицине, армии и других областях.
• Виртуальная реальность Говарда Рейнгольда. Secker & Warburg, 1991. Классическое (хотя сейчас несколько устаревшее) введение в виртуальную реальность.

Для юных читателей

• «Все о виртуальной реальности» Джека Чэллонера. DK, 2017. Введение на 32 страницах для детей 7–9 лет.

Текущее исследование

Очень небольшая выборка текущих исследовательских групп в области виртуальной реальности:

• Центр передовых исследований виртуальной реальности, Университет Лафборо
• Исследования виртуальной реальности и визуализации: Bauhaus-Universität Weimar
• Google VR
• Институт программных технологий и интерактивных систем: Венский технический университет
• Исследования Microsoft: Взаимодействие человека и компьютера
• Медиалаборатория Массачусетского технологического института
• Лаборатория виртуального человеческого взаимодействия (VHIL) в Стэнфордском университете

Патенты

Вот несколько оригинальных новаторских патентов, поданных Джароном Ланье и его коллегами из VPL Research в 1990-х годах.

• WO 1992009963: Система создания виртуального мира, авторы: Дэн Д. Браунинг, Итан Д. Джоффе, Джарон З. Ланье, VPL Research, Inc., опубликовано 11 июня 1992 г. Описывает метод создания и редактирования виртуального мира с использованием базы данных изображений.
• Патент США 5,798,739: Устройство отображения виртуального изображения, Майкл А. Тейтель, VPL Research, Inc., опубликовано 25 августа 1998 г. Типичный дисплей, устанавливаемый на голову, разработанный для систем виртуальной реальности.
• Патент США 5,798,739: Датчик движения, который выдает асимметричный сигнал в ответ на симметричное движение, авторы — Янг Л. Харвилл и др., VPL Research, Inc., опубликован 17 марта 1992 г. Описывает информационную перчатку, которая использует волоконно-оптические датчики для обнаружения движений пальцев.