Могут ли существовать виртуальные объекты в реальном мире? То, что раньше казалось фантастикой, сегодня становится элементом повседневной жизни - технология ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ уже доступна пользователям ПК и смартфонов.

Вам любопытно, что это за здание виднеется впереди? Просто достаньте свой смартфон и направьте его на интересующий Вас объект. На экране появится текстовое окошко, сообщающее, например, что это Музей изобразительных искусств им. Пушкина, а также дни и часы ее работы, контактный телефон и стоимость входных билетов. Еще один клик по дисплею - и Вам доступна информация о том, когда и кем он был основан, какие выставки проходят в настоящее время, и много других полезных сведений, связанных с данным объектом.

Новейшие смартфоны на базе операционной системы Android, а также iPhone последнего поколения позволяют всегда и всюду легко получать необходимые данные, разумеется, при наличии доступа в Интернет. Такую возможность обеспечивает технология ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ - Augmented Reality. В отличие от несуществующего виртуального пространства, в которое погружаются любители компьютерных игр, технология ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ призвана обогащать обыденный мир дополнительной информацией.

ДОПОЛНЕННАЯ РЕАЛЬНОСТЬ - как это работает

ДОПОЛНЕННАЯ РЕАЛЬНОСТЬ - термин, обозначающий системы, в которых окружающая действительность снабжается виртуальными объектами.

Последние становятся доступны в реальности при использовании специальных компьютерных программ. Виртуальные объекты - это тексты, ссылки на сайты, фотографии, объемные элементы, звуки, видео и т.п. Они могут быть как пассивными, просто наблюдаемыми людьми, так и интерактивными, то есть взаимодействующими с ними.

Устройства, способные расширять границы обыденной реальности, уже поступили в магазины, а разработчики и ученые давно занимаются созданием нового поколения техники, дополняющей окружающий мир.

В простейшем случае для создания эффекта ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ нужны четыре основные составляющие: веб-камера, компьютер, маркер и программа. Пользователь печатает на листе бумаги специальное изображение (маркер) и подносит его к веб-камере. На компьютере должно быть запущено приложение, которое распознает маркер на получаемой с камеры картинки и отобразит на его месте какой-либо элемент - текст, фотографию, объемный объект и т.д.

В случае с браузерами ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ для телефонов роль маркера выполняют данные, получаемые с GPS-приемника, акселерометра и электронного компаса.

«Википедия» на экране смартфона

Одно из возможных применений дополненной реальности - анализ обстановки, окружающей пользователя, и предоставление ему нужной информации. Программы, обеспечивающие работоспособность такого рода приложений в мобильных устройствах, наряду с прочим опираются на возможности банков данных и биржевых порталов Интернета.

Например, программа Wikitude World Browser для iPhone 3G/3GS и некоторых смартфонов на базе Android и Symbian 3/5 задействует огромный объем данных из «Википедии» и Qype. Принцип ее работы чрезвычайно прост - пользователь наводит камеру своего мобильного телефона на какой-либо объект, а Wikitude ищет информацию о нем в Интернете. Как только программа находит что-либо подходящее, на дисплее рядом с живой картинкой появляется текст с описанием. Если пользователь перемещает камеру на другой объект, данные обновляются в режиме реального времени.

Для вычисления координат местонахождения пользователя программное обеспечение смартфона считывает показатели GPS-приемника, для вычисления угла наблюдения используется акселерометр, а для определения направления взгляда - компас. Геоданные сравниваются с содержимым соответствующих интернет-служб и сводятся воедино на экране смартфона.

Аналогичными возможностями обладает браузер Layar, который можно установить на некоторые модели телефонов под управлением Android, а также iPhone 3G/3GS. Информация в браузере Layar сгруппирована по так называемым слоям (layer), которые можно сравнить с аналогичными элементами при работе в графическом редакторе. Любой желающий может создать на сайте браузера (www.layar.com) свой собственный слой.

Предположим, Вы хотите выбрать место, чтобы перекусить. Включите соответствующий слой и захватите камерой телефона вид оживленной улицы - на экране тут же начнет появляться информация о расположенных на ней ресторанах.

ДОПОЛНЕННАЯ РЕАЛЬНОСТЬ - объединяет миры в компьютерных играх

Немного проще обстоят дела в индустрии компьютерных игр. В отличие от вариантов с привязкой к определенной точке на местности в игре требуется лишь знать относительное местоположение - расстояние от пользователя до камеры. Кроме того, разработчики могут создавать программы для сугубо специфических аппаратных средств, и располагают большими возможностями, поскольку компьютеры и игровые приставки обладают гораздо более высокой производительностью по сравнению со смартфонами.

В игре под названием EyePet, созданной London Studio для Sony PlayStation 3, пользователь может взаимодействовать с виртуальным домашним питомцем. Видеокамера записывает все движения Вашей руки, которые интерпретируются программным обеспечением как соответствующие команды: погладить или подтолкнуть зверька, поиграть с ним в мяч и т.д. Также виртуальный питомец реагирует на различные предметы из реального мира. Например, если покатить в его сторону мяч, то он отпрыгнет от него.

Связующим звеном между двумя реальностями является так называемая координатная метка (Fiduciary Marker) - лист бумаги с нанесенным на него рисунком. С ее помощью игрок может управлять различными объектами в виртуальном мире, например, передвигать мебель или предметы интерьера. В качестве интерфейса взаимодействия ПО и маркера используется веб-камера, передающая программе данные о местоположении, угле обзора, а также удалении и идентификаторе маркера.

Подобным образом реализуется обратная связь в интерактивных книгах, анимированных инструкциях, рекламных роликах и компьютерных играх. Программное обеспечение для работы ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ можно создавать, пользуясь наряду с прочими и бесплатной библиотекой ARToolKit.

Недостатком подобной системы является отсутствие надлежащей гибкости: без камеры и монитора она не будет работать. Таким образом, ее практическое использование весьма ограничено. А вот сложные программы Augmented Reality продвигаются в направлении полезного применения, пусть пока и довольно медленно. Наряду с существующей технологией дополненного видео сегодня ученые активно работают над интеллектуальными методиками интеграции виртуальных миров в существующую реальность.

Очки с доступом в Интернет - новые возможности ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ

Сегодня в центре внимания разработчиков находятся системы, которые при использовании незаметны постороннему глазу. К их числу можно отнести, например, закрепляемый на голове дисплей (Head Mounted Display) и прозрачные экраны (See-Through Display), выполненные в виде очков и стекол, которые внешне не отличаются от обычных.

Первые прототипы изготавливаются сейчас во Фраунгоферском институте. Очки для проекта iStar (Interactive See-Through Augmented Reality Display - интерактивный прозрачный дисплей дополненной реальности) состоят из OLED-дисплея с CMOS-сенсорами, которые следят за движениями глаз и позволяют настраивать изображение в зависимости от направления взгляда.

Разработчики не только занимаются совершенствованием устройств с прозрачными дисплеями и дополненным видео, но и выявляют возможности их применения в повседневной жизни. Так, например, системы ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ могли бы заменить классические руководства по эксплуатации. В новых инструкциях все шаги сопровождались бы анимацией, которая проецируется на дисплей в зависимости от того, на что направлен взгляд пользователя. Кроме того, технология Augmented Reality могла бы найти применение на лобовых стеклах автомобилей для демонстрации данных о режиме езды, примерке одежды, отображения информации о товарах в магазине и составе блюд в ресторане, а также в архитектурном проектировании для расширенной демонстрации 3D-моделей.

Особого внимания заслуживает система шестое чувство - SixthSense, созданная Пранавом Мистри. В нее входят камера, карманный проектор, зеркало, мини-компьютер и цветные ленты для пальцев, которые выступают в роли маркеров. Их перемещение в пространстве фиксируется, а выводимое проектором изображение меняется соответствующим образом. Для демонстрации возможностей данной системы разработано несколько приложений, одним из которых является виртуальная карта. Ее изображение проецируется на стену или пол, а пользователь осуществляет навигацию по ней при помощи multitouch-команд. Также можно специальным жестом отдать камере распоряжение сфотографировать объект, на который Вы смотрите. Приблизительная стоимость всех компонентов, входящих в состав SixthSense, составляет всего около $300-500, но пока систему нельзя найти в свободной продаже, поскольку она все еще находится в стадии разработки.

Потенциал рынка программ и устройств ввода ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ огромен. Как и жизнь человека, любое явление имеет три стадии развития: появление, расцвет и закат. Сейчас технология Augmented Reality находится на первом этапе. За рубежом дополненная реальность используется уже десять лет, но пока не получила такого массового распространения, как, например, Интернет.

Европа, Америка, Япония и некоторые другие страны стоят на пороге второго этапа развития, а рынки стран СНГ пока еще в самом начале пути. Однако интерес к новым разработкам в этой области имеется, есть и специалисты, которые готовы создавать программы, много и креативных идей - а это самое главное.

О каком бы инновационном проекте ни шла речь, цель у новой технологии всегда одна и та же - обогатить видимый мир информацией, которая бы незаметно и непрерывно дополняла бы нашу реальную жизнь, и делала бы ее удобнее.