Менеджер по продукту сайт пообщался с командой Pixonic: про создание игры для виртуальной реальности, эксперимент с разработкой на iMac Pro и будущее VR.
В закладки
Российская компания Pixonic была основана в 2009 году. В студии работает более 200 сотрудников в четырех офисах - в Москве, Берлине, Белгороде и на Кипре. «Мы расширяемся, и нам уже не хватает места, поэтому скоро хотим переехать в новый офис», - рассказывает стратегический директор Pixonic Никита Гук во время экскурсии по московскому офису компании.
Поводом для нашей встречи стали два эксперимента, которые провела студия. Во-первых, команда выпустила свою первую игру для виртуальной реальности и согласилась рассказать подробности о её разработке. Во-вторых, старший VR-разработчик компании попробовал использовать для создания игры iMac Pro - компьютер, который Apple позиционирует как мощный инструмент для разработчиков приложений в виртуальной реальности.
War Robots для виртуальной среды
«Когда появились первые разговоры о виртуальной реальности, мы попытались изучить аудиторию VR-игр, но быстро поняли, что на этом рынке вообще ничего непонятно: сколько игроков, как их найти и готовы ли они вообще платить, - начинает беседу Никита Гук. - Поэтому мы решили провести эксперимент и самостоятельно собрать интересующие нас данные».
Экспериментальный проект команда решила создать на базе главного блокбастера компании - free-to-play-игры War Robots, в которой пользователь становится пилотом боевого робота. Он может играть в как в одиночку, так и в составе команды. Для победы в War Robots необходимо либо удержать от захвата как можно больше территории, либо полностью уничтожить отряд соперника.
War Robots - самая кассовая игра за всю историю компании. В 2016 году Google назвала её одним из самых захватывающих проектов на своей мобильной платформе. В 2018 году приложение преодолело отметку в 80 млн скачиваний, а его ежедневная аудитория превысила 1 млн игроков.
«Мы хотели проверить, воспримут ли War Robots с такой графикой в виртуальной реальности. Либо же нужно создавать нечто особенное с wow-эффектом исключительно под Oculus», - рассказывает Гук.
Pixonic выделила для проекта команду из 18 человек, которые за почти шесть месяцев создали первую версию игры для виртуальной реальности - War Robots VR. Как и в мобильной версии игры, пользователю нужно отбиваться от атак других роботов, находясь в кабине робота.
Трейлер игры War Robots VR
Особенности разработки под VR
В процессе разработки VR-игра проходит через те же этапы, что и обычная игра для мобильной платформы или компьютера - создание прототипа, продумывание геймплея, прорисовка графики, разработка и прочее.
Так как у разработчиков Pixonic не было богатого опыта разработки VR-игр, они начали с создания очень грубой модели кабины, состоящей из простых прямоугольников.
«Так мы смогли понять, как пользователь будет управлять роботом в VR, какого масштаба должна быть кабина, на каком расстоянии расположить здания и другие объекты, с какой скоростью игрок должен перемещаться, чтобы ему было комфортно и не скучно. Когда ты смотришь через шлем, у тебя совершенно другие ощущения от игры, чем если просто смотреть на нее через экран», - рассказывает старший VR-разработчик компании Артем Клиновицкий.
Артем Клиновицкий
Главная проблема, с которой не сталкиваются разработчики мобильных приложений, но которую приходится постоянно решать создателям VR-игр - укачивание человека в шлеме виртуальной реальности. «У нашего бывшего продюсера Артура Мостового при разработке даже была гипотеза о том, что VR можно использовать для тренировки вестибулярного аппарата», - вспоминает Гук.
Человека начинает тошнить в тот момент, когда мозг получает от вестибулярного аппарата и глаз противоречащую друг другу информацию, поясняет Клиновицкий. Мозг думает, что в организм попал яд, и пытается от него избавиться. Поэтому при проектировании VR-игр критически важна естественность всего, что происходит перед глазами.
Отсюда и высокие технические требования к приложениям - всегда нужно помнить о производительности современных шлемов виртуальной реальности и оптимизировать код, чтобы в игре не было никаких задержек или лагов. В противном случае проблемы с графикой отражаются на самочувствии игрока.
Например, при разработке игр для смартфонов и компьютеров разработчики ориентируются на минимальное количество сменяемых кадров в секунду - FPS.
Для спокойной и не слишком динамичной игры на мобильном устройстве достаточно придерживаться значения 30 кадров в секунду. Для игры в виртуальной реальности минимальное значение FPS в несколько раз больше, чем на смартфоне или компьютере - например, для шлема HTC Vive оно составляет 90 FPS. При меньшем значении игрока начинает укачивать, он теряет ощущение присутствия в виртуальной среде и вскоре у него возникает непреодолимое желание покинуть игру.
Сложности в работе добавляет необходимость генерации изображений для правого и левого глаза в шлеме. Разработчикам приходится учитывать это, также как и разработчики шлемов оптимизируют этот процесс, чтобы системные требования к шлемам оставались приемлимыми.
Объекты, которые находятся на расстоянии трех метров от игрока, должны быть максимально проработанными, без «мыльных структур» и низкополигональных объектов, иначе игрока не будет покидать ощущение нереальности происходящего. Дальний план может быть лишен такого уровня детализации, так как для игрока он размыт - это, в том числе, помогает оптимизировать производительность.
Игрока в VR-очках ни в коем случае нельзя куда-то насильно тащить. В обычном шутере игрок нажимает на клавишу и персонаж бежит вперед - здесь всё нормально.
Но если перенести эту механику в VR, у игрока тут же возникнет полный диссонанс: вестибулярный аппарат мне говорит, что я стою на одном месте, но при этом я вижу, что двигаюсь.
Артем Клиновицкий
VR-разработчик
Все действия в виртуальной реальности как минимум должны быть предсказуемы для игрока, или, еще лучше, всегда инициализироваться им самим: «Для перемещения игрока лучше, чтобы он в виртуальной среде брал в руки какой-нибудь манипулятор - например, пульт управления, и "продвигал" себя в игре с его помощью. Тогда движения будут восприниматься более естественно».
«Если в обычной игре мы в любой момент можем отвязать камеру от игрока и показать всю сцену с разных углов, то в VR мы всегда должны понимать, что смотрим на всё только от первого лица, какой бы ни была игра», - объясняет Артем Клиновицкий.
При этом нельзя управлять направлением взгляда пользователя - игрок всегда самостоятельно решает, куда ему смотреть. Разработчикам приходится создавать различные интерфейсные подсказки и звуковые эффекты, которые говорят пользователю «Посмотри назад, там происходит что-то важное».
В отличие от обычной экранной игры интерфейс не может представлять из себя плоскость, которая все время «висит» перед глазами игрока. В VR интерфейс приложения приходится вписывать в окружающее пользователя трехмерное пространство, чтобы он не мешал взгляду игрока и воспринимался естественно, рассказывает разработчик.
Скриншот игры War Robots VR
Несмотря на то, что Pixonic создавала VR-игру на основе своего мобильного хита, разработчики не могли просто перенести готовые объекты из War Robots. В обычной игре дым или огонь - это чаще всего простая плоскость с изображением. На экране смартфона или компьютера это почти не заметно, но если перенести такие плоскости в трехмерную среду, игрок сразу же заметит их двухмерность. Поэтому все эффекты приходится создавать практически заново, отмечают в Pixonic.
На чем разрабатывают VR-игры
Львиную часть проектов Pixonic разрабатывает в Unity - популярном игровом движке, который позволяет создавать приложения сразу для разных сред - смартфонов, компьютеров, консолей и, в том числе, шлемов виртуальной реальности.
Разработка в VR крайне требовательна к ресурсам компьютера. Большинство сотрудников студии работает на ПК - члены команды могут заказывать любую конфигурацию компьютера, необходимую для комфортной работы. «Если кто-то постоянно работает со сложной графикой, мы можем собрать для него мощную станцию с четырьмя видеокартами. В этом вопросе у нас нет ни лимитов, ни ограничений - главное, чтобы было комфортно работать», - рассказывает Никита Гук.
Разработка War Robots VR велась в Unity на ПК. Однако в качестве эксперимента старший VR-разработчик студии попробовал перейти на iMac Pro - компьютер, который Apple позиционирует как мощный инструмент для разработчиков приложений в виртуальной реальности.
По словам Клиновицкого, переход с ПК на iMac для него оказался бесшовным - Unity для macOS практически не отличается от версии для Windows: «Редактор кода идентичный. Остальные средства разработки так же не отличаются. Перейти было легко и быстро».
«Однако на моём ПК с топовой видеокартой производительность была лучше, чем на iMac Pro», - продолжает разработчик. По его словам, проблема заключается также в том, что программное обеспечение для работы с VR для iMac еще находится в стадии разработки.
Почти все разработчики Pixonic работают с двумя большими мониторами, стоящими рядом: на одном выводят редактор кода, на другом - превью игры или другие рабочие инструменты. В случае с 27-дюймовым iMac разработчику Pixonic сложно было подобрать равноценный по качеству и размеру внешний монитор, поэтому приходилось часто переключать окна, что снижало эффективность работы, отмечает VR-разработчик.
При этом рабочая станция Apple лучше справлялась с параллельными процессами при разработке, что позволяло работать одновременно в нескольких приложениях вне зависимости от нагрузки: «В Unity есть такой процесс как запекание света - расчет света на карте. Обычно это долгий процесс, который для большой карты может занимать несколько часов, а иногда и дней. На iMac он шел быстрее благодаря хорошему менеджменту процессов. При этом несмотря на сильную загруженность процессора ты все равно можешь параллельно работать с остальными приложениями. На Windows в таких ситуациях сразу всё умирает, и ты идешь пить кофе».
Клиновицкий считает, что iMac Pro больше подходит для левел-дизайнеров и тех, кто работает с графикой для игр: «Сцена в шлеме виртуальной реальности всегда выглядит иначе, чем когда ты смотришь на нее на экране монитора, поэтому для дизайнеров важны удобные инструменты для редактирования в VR».
Обычно после каждой правки на компьютере им приходится надевать шлем, чтобы посмотреть на результат. Однако современные средства разработки - такие как Unreal - позволяют редактировать графику прямо от первого лица, находясь в виртуальной реальности. Дизайнер включает режим редактирования сцены, надевает шлем и при помощи контролеров Oculus меняет расположение объектов, цвет и так далее.
Рынок в зачаточной стадии
Эксперимент с War Robots VR показал, что рынок игр для виртуальной реальности все ещё находится в зачаточной стадии, считает Никита Гук: «Он не похож на игровую индустрию в привычном понимании. VR - это шоу-кейс интересных технологий, с которыми можно поэкспериментировать в своём продукте ».
Помимо игровых компаний большой интерес к VR проявляет рынок развлечений: с помощью шлемов покупателям показывают, как будут выглядеть проектируемые здания, создают квесты и проводят выставки современного искусства в виртуальной реальности.
Вероятно, такие точечные эксперименты помогут в будущем преодолеть высокий входной порог для пользователя - сейчас помимо хорошего шлема покупатель должен приобрести мощный компьютер, способный мгновенно обрабатывать сложную графику.
Другой барьер для рынка - отсутствие крупных компаний. Пока рынок состоит из небольших лейблов, которые по отдельности проводят маленькие эксперименты. Однако крупный бренд сможет выделить многомиллионные бюджеты на маркетинг VR-игр и привлечь внимание игроков к технологии, считает Гук.
В играх мы в первую очередь смотрим на то, какого охвата сможем добиться, так как хотим подарить крутые эмоции как можно большему числу игроков. Мы смотрим на сформировавшиеся рынки, чтобы понять, какая у них аудитория, можно ли завоевать определенный её процент, и в этом случае рынок становится интересным для нас. Но мы также не ограничены такими рамками и можем попробовать что-то новое.
Никита Гук
Стратегический директор Pixonic
«Мы делали War Robots VR на чистом альтруизме, потому что было очевидно, что в ближайшее время вряд ли крупная разработка в VR сможет отбить инвестиции, - рассказывает Никита Гук. - Главный показатель успешности проекта для Pixonic - его масштабируемость. Поэтому, например, мы не считаем успешным проект, приносящий миллион долларов в месяц, но при этом многократно не масштабирующийся ».
Другой показатель, на который смотрят в Pixonic при запуске игр - это их потенциал - будут ли пользователи возвращаться в неё вновь и вновь, захотят ли играть на одной и той же карте много раз - как в Counter Strike. «Хочется, чтобы примерно так же было в VR, однако пока на этом рынке нет таких успешных примеров», - заключает стратегический директор Pixonic.
Будущее и VR
Отвечая на вопрос о главных проблемах VR-игр, разработчик Pixonic отмечает низкое разрешение современных шлемов. «Когда ты видишь перед глазами большую картинку, например, из игры, то быстро забываешь про довольно крупные пиксели на экране. Но когда ты видишь текст, это сразу бросается в глаза».
Для комфортной работы в VR разрешение шлемов должно достигать 8К - причём для каждого экрана, считает Клиновицкий. Однако для генерации таких изображений понадобятся куда более мощные компьютеры, которые пока что доступны не всем пользователям.
Будущее VR, конечно, не в шлемах. Шлемы - это лишь промежуточный этап на пути к виртуальной реальности. Будущее VR наступит, когда мы сможем подключаться непосредственно к мозгу, когда тебе не будут нужны никакие промежуточные устройства. Тогда этот рынок выстрелит, и всё будет как в фильме «Первому игроку приготовиться».
Артем Клиновицкий
В числе современных разработок и новейших технологий можно часто услышать упоминание виртуальной реальности. Стоит отметить, что не каждый полностью понимает, точное значение этого понятия и чем оно отличается от .
Несмотря на то что эти технологии всё больше и больше проникают в повседневную жизнь человека, многие ещё ни разу с ней не сталкивались и пытаются понять, как воспринимать новейшее течение.
Стоит отметить, что термин «виртуальная реальность» впервые появился в далёких 60-х годах в Америке. По определению, виртуальная реальность — это искусственное компьютерное воспроизведение ситуации, симуляция реальности.
То есть, используя определённые технические возможности, детально воспроизводится окружение пользователя, при этом задействуются все органы восприятия, какие как зрение, слух, осязание и так далее. При этом виртуальная реальность воспроизводит не только воздействие, но и реакцию на него.
То есть это определённый мир, созданный на основе какого-то сценария, при помощи технических средств и имеющий возможность передавать пользователю информацию посредством ощущений.
Объекты и субъекты виртуально реальности ведут себя аналогичным образом что и их реальные прототипы. Взаимодействие с окружающим пространством происходит в полном соответствии с законами физики, привычными человеку. Но, для того чтобы поднять интерес пользователя к подобным технологиям, в них допускают использование недоступных в реальности возможностей. Например, полёты или возможность создания предметов.
Таким образом, получается, что виртуальная реальность генерирует новый мир, не существующий на самом деле. Исходя из этого можно выделить основные свойства VR.
- Первое свойство — это порожденность. То есть каждая искусственная реальность является результатом активности другой, внешней по отношению к первой. В связи с этим она является сотворённой, то есть не имеет реального представления.
- Ещё одним свойством является актуальность. В условиях виртуальной реальности не существует прошлого или будущего. Она существует только в режиме реального времени «здесь и сейчас» и актуальна только в момент наблюдения.
- Виртуальная реальность автономна. В ней реализовано собственное время, законы взаимодействия и пространство. Как правило, она не копирует и не продолжает реальное окружающее пространство.
- Интерактивность — основное свойство виртуальной реальности, которое делает её востребованной. Она может взаимодействовать с иными реальностями при этом оставаясь независимой. При этом человек, находясь в VR, воспринимает события от первого лица, то есть он является полноценным участником событий с полным погружением в процесс.
Можно выделить несколько основных типов виртуальной реальности.
- Полное погружение. Это наиболее сложный вариант организации виртуальной реальности. Для этого требуется специализированное оборудование, гарантирующее погружение в процессе исследования окружающего пространства. Мощный высокопроизводительный ПК, который позволяет оперативно реагировать и выдавать ответную реакцию окружения на действия пользователя. Таким образом,создаётся наиболее правдоподобная симуляция окружения и его детализация.
- Реальность без погружения. К ней относятся симуляции использующие качественное изображение и звук. В качестве яркого примера можно привести 3D-проекты, транслируемые на широкоформатный экран, или объёмные реконструкции каких-либо объектов для большей визуализации. Несмотря на то что такие вещи не соответствуют стандартам виртуальной реальности в полной мере, они все же дают возможность более глубоко оценить моделируемое пространство, в отличие от привычных средств мультимедиа.
- Виртуальная реальность с совместной инфраструктурой. Это определённые симуляции некоего мира, которым для полноты картины не хватает только эффекта присутствия. Они не дают возможности полного погружения, но имеют хорошие возможности взаимодействия с другими участниками процесса. Стоит отметить, что последняя характеристика не всегда качественно реализована в продуктах с полным погружением. Примером такой VR может стать всем известная игра Minecraft. Создание виртуальных миров находит свою реализацию не только в играх, но и в организации рабочего процесса или учебного пространства.
- Искусственная реальность на базе интернет-технологий. Это направление создания виртуальной реальности в сети на основе специальной технологии, подобной HTML.
Девайсы для погружения в виртуальную реальность
Для погружения в виртуальную реальность человеку необходимо использовать определённое оборудование, которое влияет на органы чувств пользователя и воспроизводит ответную реакцию на его действия. Разберём основные на сегодняшний день разработки в этом направлении.
Шлемы и очки
Эти приборы обеспечивают визуальное и звуковое восприятие реального мира. Основными компонентами оборудования являются: два экрана со смещённым изображением для создания объёмного восприятия картины; штор, защищающих от попадания света снаружи; стереонаушники, передающие звук. Шлемы оборудованы гироскопами и акселерометрами.
Можно выделить три вида шлемов:
- предназначенные для компьютеров, обычно они имеют громоздкую конструкцию и функционируют только в тандеме с ПК или игровой консолью;
- для мобильных, гарнитуры, имеют в своей основе держатель со специальными линзами и функционируют только в связке с мобильными устройствами;
- независимые очки, это отдельные устройства, работающие под управлением специальной операционной системы.
Комнаты
Комнаты призваны стать альтернативой шлемам. Они дают значительно больше возможностей. Суть конструкции состоит в том, что человек находится в помещении стены которого представляют собой мониторы, транслирующие изображение. Часто для полноценного погружения необходимо использовать специальные очки.
Такие комнаты позволяют более реально ощутить своё присутствие в созданной реальности в первую очередь за счёт того, что пользователь имеет возможность видеть себя.
Наверное, не нужно заводить разговор о стоимости организации такого помещения, она более чем велика.
Информационные перчатки
Человеку присуще желание тактильного контакта и изучения окружения посредством ощупывания предмета. Такую возможность в условиях виртуальной реальности дают информационные перчатки. При этом есть приборы, способные захватить движение кистей и пальцев.
Джойстики
Наиболее привычные для большинства пользователей приборы взаимодействия с искусственно созданной реальностью. Они содержат все необходимы датчики, контролирующие положение пользователя и его движения.
Конструкция имеет вид и функциональность привычной мыши и игрового джойстика. Сегодня они имеют беспроводную организацию, что делает их более удобными для участника процесса.
Ты узнаешь, что нужно использовать для привлечения внимания подписчиков, какие мотивационные картинки и смешные истории для этого выбрать.
Применение виртуальной реальности
Отдельного вниманию требует вопрос касательно области применения виртуальной реальности. Многим кажется, что подобное решение актуально только для компьютерных игр. Конечно, развлечение является основным толчком для развития технологий, но это не единственное направление, в котором задействована виртуальная реальность.
- Обучение. Виртуальная реальность позволяет создать тренировочную обстановку для практики различных навыков. К этому можно отнести пилотирование, парашютный спорт или операции, имеющие особую степень сложности.
- Наука. В той области проектирование виртуальной реальности даёт больше возможности для изучения и понимания разных процессов. В большей степени такому подходу подвержено изучение мира молекул и атомов.
- Виртуальная реальность позволяет реализовать на практике микрохирургию. Хирург может управлять манипуляциями робота, находясь в состоянии погружения в VR. Такой подход позволяет реализовать более полный контроль над процессом.
- Архитектура и промышленный дизайн также активно применяют возможности виртуальной реальности. Создание виртуальных моделей позволяет более детально проработать внутреннюю часть проекта, а также провести тестирование технических особенностей.
- Как уже упоминалось выше сфера развлечений является основной областью применения виртуальной реальности. Стоит отметить, что это не только игровой интерфейс, но и фильмы, виртуальный туризм и многое другое.
VR продолжает своё развитие и находит всё больше областей применения.
Благодаря ей становятся возможными разработки, тесты и проверки, которые ранее были недоступны пользователям ввиду сложности их реализации в реальном мире.
Часто люди путают виртуальную реальность с дополненной. Ярким примером последней можно считать нашумевшее недавно приложение для мобильных устройств PokemonGo.
Дополненная реальность не изолирует пользователя от естественного окружения, а просто создаёт наложение на текущую реальность в поле восприятия. Это позволяет одновременно черпать информацию в двух форматах.
Дополненная реальность отличается со стороны технической реализации, но при этом имеет немало общего. Именно поэтому в восприятии обычных пользователей эти понятия часто сливаются.
Сегодня прогресс достиг действительно небывалых высот, а новое поколение способно использовать такие возможности, о которых еще 10-15 лет назад люди лишь мечтали. То, что было мистикой и волшебством, сегодня стало техническим прогрессом. Один из таких моментов – это виртуальная реальность. Сегодня мы поговорим о том, что такое VR и как ее используют в различных сферах.
Определение виртуальной реальности
Виртуальная реальность – это созданный с помощью технического и программного обеспечения виртуальный мир, передающийся человеку через осязание, слух, а также зрение и, в некоторых случаях, обоняние. Именно объединение всех этих воздействий на чувства человека в сумме носит название интерактивного мира
Она, VR, способна с высокой точностью имитировать воздействия окружающей виртуальной действительности на человека, но для того, чтобы создать действительно правдоподобный компьютерный синтез из реакций и свойств в рамках интерактивного мира, все процессы синтеза просчитываются, анализируются и выводятся в качестве поведения в реальном времени.
Использование виртуальной реальности многогранно: в 99 процентах случаев одушевленным и неодушевленным предметам, созданным при помощи такой технологии, присущи точно такие свойства, поведение и движение, какие есть у их настоящих прототипов. При этом пользователь в состоянии оказывать на все одушевленные и неодушевленные объекты влияние согласно реальным законам физики (если игровым процессом не предусмотрены другие законы физики, что случается крайне редко).
Принцип работы
Многим интересно, как именно действует технология. Вот три главных компонента, которые используются практически при любом взаимодействии с виртуальной средой:
- Голова . Виртуальная среда внимательно, при помощи специализированной гарнитуры, отслеживает положение головы. Так, гарнитура двигает картинку согласно тому, в какие из сторон и когда пользователь поворачивает свою голову – в бок, вниз или вверх. Такая система официально называется шестью степенями свободы.
- Движения . В более дорогих модификациях технического обеспечения отслеживаются и движения пользователя, при этом виртуальная картинка будет двигаться согласно им. Речь идет здесь не об играх, в которых пользователь просто находится на месте и взаимодействует с окружением, но о тех, где он перемещается в виртуальном пространстве.
- Глаза . Еще один основополагающий в реальности датчик анализирует то направление, в котором смотрят глаза. Благодаря этому игра позволяет пользователю погрузиться в интерактивную реальность более глубоко.
Эффект полного присутствия
Уже по термину полного присутствия понятно, о чем именно идет речь: мир – это виртуальная реальность. Это значит, что пользователь будет ощущать себя именно там, где находится игра, и он может взаимодействовать с ней. Пользователь поворачивает голову – персонаж тоже поворачивает голову, человек шагает в своей комнате – игрок движется в интерактивной реальности. До сих пор идут споры — возможно ли
The Leap – отслеживание пальцев и кистей
Эффект от полного присутствия достигается за счет устройства The Leap. Это устройство, использующее сложную систему отслеживания каждого движения, все еще остается частью очень дорогих и ТОПовых шлемов. Однако алгоритм работы достаточно прост, и он присутствует в немного измененном виде в другом устройстве, а именно в шлеме HTC Vive.
Как контроллер, так и шлем в HTC Vive, оснащены множеством фотодиодов – небольших приборов, преобразовывающих световую энергию в электрическую.
Важный момент! Вообще человек ежедневно сталкивается с фотодиодами и их работой. Как пример, это фотодиод, отвечающий за освещение смартфона. Фотодиод определяет, сколько именно освещения падает на него, и, на основе этих данных, регулирует уровень яркости
Такой же принцип полного присутствия используется и в шлеме. В комплекте со стандартным ВР-шлемом идут две станции, которые через временные интервалы пускают пару лучей – это горизонтальный и вертикальный лучи. Они пронизывают комнату и добираются до фотодиодов на устройстве шлема и контроллера. После этого фотодиоды начинают свою работу, и за несколько секунд происходит обмен информационными данными, в ходе которого датчики передают положение контроллеров и шлема.
В этом заключается алгоритм создания полного присутствия.
Какие существует разновидности VR
Официально сейчас существует три разновидности виртуальной реальности:
- Имитация и компьютерное моделирование.
- Мнимая деятельность.
- Киберпространство и аппаратные средства.
VR шлемы
Главная разница между этими тремя гаджетами заключается лишь в компаниях-производителях. В остальном же они похожи. Все три шлема отличаются портативностью и обеспечением полного погружения в игровой процесс.
Плюсы и минусы виртуальной реальности
Плюсы:
- Возможность полностью окунуться в интерактивное измерение.
- Получение новых эмоций.
- Профилактика стресса.
- Создание электронных информационных и обучающих ресурсов.
- Проведение конференций.
- Создание объектов культурного наследия.
- Возможность визуализации различных объектов и физических явлений.
- Возможность для каждого перейти на новый уровень развлечений.
Минусы:
К минусам можно отнести следующие моменты:
- Зависимость.
- Еще один явный минус: виртуальная реальность и ее психологическое воздействие на человека – оно далеко не всегда бывает позитивным, так как есть риск слишком сильно погрузиться в виртуальным мир, что иногда влечет за собой проблемы в социальной и других сферах жизни.
- Высокая стоимость устройств.
Применение виртуальной реальности
VR можно использовать в таких сферах, как:
- Обучение . Сегодня интерактивная реальность позволяет смоделировать тренировочную среду в тех сферах и для тех занятий, для которых необходимой и важной является предварительная подготовка. Как пример, это может быть операция, управление техникой и другие сферы.
- Наука . VR дает возможность значительно ускорить исследования как атомного, так и молекулярного мира. В мире компьютерной реальности человек способен манипулировать даже атомами так, словно это конструктор.
- Медицина . Как и было отмечено, при помощи VR можно тренировать и обучать медицинских специалистов: проводить операции, изучать оборудование, улучшать профессиональные навыки.
- Архитектура и дизайн . Что может быть лучше, чем показать заказчику макет нового дома или любого другого строительного объекта при помощи такой реальности? Именно она позволяет создавать эти объекты в виртуальном пространстве, в полном размере, для демонстрации, тогда как раньше использовались ручные макеты и воображение. Это касается не только строительных объектов, но и техники.
- Развлечение . VR безумно популярен в игровой среде. Причем, спросом пользуются как игры, так и культурные мероприятия и туризм.
VR – вредно это или нет?
Пока что можно отметить, что никаких глобальных исследований в этой области не проводилось, однако первые выводы сделать уже можно. Так как VR еще только-только разрабатывается (и это действительно так), у многих могут появляться неприятные ощущения при продолжительном использовании этой технологии. В частности, человек будет ощущать головокружение и тошноту.
Пока что нет никаких доказательств того, что . Отрицательный эффект, несомненно, есть, однако он не настолько велик, чтобы бить тревогу. Поэтому пока неизвестно, виртуальная реальность, что это такое – вред или польза.
VR – что ждет в будущем?
Сегодня виртуальная реальность не до конца доделана, поэтому могут появляться неприятные ощущения. В будущем же появится множество устройств, копий и аналогов, которые не будут отрицательно действовать на человеческий организм и психику.
Также устройства VR смогут решить проблемы с потреблением информационных данных, а сеансы станут такими же стандартными и обыденными, как и обычные игры на компьютере или приставках в наши дни.
Вывод
Виртуальная реальность – пока что бездонная пропасть для исследования и улучшения алгоритмов работы. Сегодня технологии продвигаются очень быстро, поэтому можно с уверенностью сказать, что в ближайшем будущем рыночная стоимость комплекта будет по карману человеку со средним достатком.
О том, на какие тенденции в мире IT стоит обратить внимание в будущем 2017 году. Одним из пунктов обозначили виртуальную реальность, и не зря. Интерес к VR сильно вырос за последние 2–3 года и продолжает расти, появляется всё больше различного оборудования и технологий, а главное - новых идей, для реализации которых нужны разработчики.
В этой вводной статье мы поговорим о свойствах, типах и областях применения VR - это поможет лучше сориентироваться тем, кто хочет начать свой путь в развивающейся и актуальной сфере.
Виртуальная реальность - это генерируемая с помощью компьютера трехмерная среда, с которой пользователь может взаимодействовать, полностью или частично в неё погружаясь.
Свойства VR
Полный набор встретить можно редко, но ниже перечислены те особенности, на которые нужно ориентироваться при создании виртуальной реальности.
- Правдоподобная - поддерживает у пользователя ощущение реальности происходящего.
- Интерактивная - обеспечивает взаимодействие со средой.
- Машинно-генерируемая - базируется на мощном аппаратном обеспечении.
- Доступная для изучения - предоставляет возможность исследовать большой детализированный мир.
- Создающая эффект присутствия - вовлекает в процесс как мозг, так и тело пользователя, воздействуя на максимально возможное число органов чувств.
Типы VR
VR с эффектом полного погружения
Этот тип подразумевает наличие трех факторов:
- Правдоподобная симуляция мира с высокой степенью детализации.
- Высокопроизводительный компьютер, способный распознавать действия пользователя и реагировать на них в режиме реального времени.
- Специальное оборудование, соединенное с компьютером, которое обеспечивает эффект погружения в процессе исследования среды. О нём мы чуть позже поговорим более подробно.
VR без погружения
Не каждому и не всегда необходимо полное погружение в альтернативную реальность. К типу «без погружения» относятся симуляции с качественным изображением, звуком и контроллерами, в идеале транслируемые на широкоформатный экран. Также в эту категорию попадают такие проекты, как археологические 3D-реконструкции древних поселений или модели зданий, которые архитекторы создают для демонстрации своей работы клиенту. Все перечисленные выше примеры не отвечают стандартам VR в полной мере, но позволяют прочувствовать моделируемый мир на несколько уровней глубже, чем другие средства мультимедиа, а потому причисляются к виртуальной реальности.
VR с совместной инфраструктурой
Сюда можно отнести «виртуальные миры» вроде Second Life и Minecraft . Единственное свойство из перечисленного выше, которого им не хватает для полного комплекта - создание эффекта присутствия: такие миры не обеспечивают полного погружения (в случае с Minecraft это касается только стандартного управления - у игры уже существует версия для виртуальной реальности , поддерживающая шлемы Oculus Rift и Gear VR). Тем не менее, в виртуальных мирах хорошо прописано взаимодействие с другими пользователями, чего часто не хватает продуктам «настоящей» виртуальной реальности.
Виртуальные миры используются не только в игровой индустрии: благодаря таким платформам, как 3D Immersive Collaboration и Open Cobalt можно организовывать рабочие и учебные 3D-пространства - это называется «совместная работа с эффектом присутствия».
Создание возможности одновременного взаимодействия в сообществе и полного погружения сейчас является одним из важных направлений развития VR (вспомним тот же Minecraft).
VR на базе интернет-технологий
Специалисты в области компьютерных наук разработали способ создания виртуальных миров в Интернете, используя технологию Virtual Reality Markup Language , аналогичную HTML. Она на какое-то время была обделена вниманием и сейчас считается устаревшей, но учитывая возрастающий интерес Facebook к VR, в будущем виртуальная реальность обещает основываться не только на взаимодействии, но и на интернет-технологиях.
Еще есть AR, не путать с VR
AR (augmented reality) - это дополненная реальность. Да, PokemonGo (про который, кстати, все уже забыли), относится именно к этой категории, хотя и является несколько упрощенным примером. В отличие от VR, в которой мы намеренно отгораживаемся от окружающей среды, дополненная реальность позволяет создать наложение виртуального мира на реальный в поле восприятия пользователя. Таким образом мы можем одновременно получать информацию из двух источников.
Технически, AR - это не виртуальная реальность, но вопросы, возникающие при её создании сходны с теми, что возникают при создании VR (например, как заставить устройство вычислять своё точное расположение и подстраиваться под мельчайшие изменения, вносимые пользователем в реальном времени). Поэтому технологии AR и VR считают довольно тесно связанными.
- Для компьютера - работают в связке с ПК или консолями: Oculus Rift , HTC Vive, Playstation VR.
- Для мобильных устройств - называются гарнитурами и работают в связке со смартфонами, представляют из себя держатель с линзами: Google Cardboard, Samsung Gear VR, YesVR.
- Независимые очки виртуальной реальности - самостоятельные устройства, работают под управлением специальных или адаптированных ОС: Sulon Q, DeePoon, AuraVisor.
Альтернатива для тех, кто не хочет испортить прическу - изображения в данном случае транслируются не в шлем, а на стены помещения, часто представляющие собой дисплеи MotionParallax3D (хотя для более полного UX в некоторых таких комнатах нужно надевать 3D-очки или даже комбинировать CAVE и HMD). Есть мнение , что VR-комнаты гораздо лучше VR-шлемов: более высокое разрешение, нет необходимости таскать на себе громоздкое устройство, в котором некоторых даже укачивает, и самоидентификация происходит проще благодаря тому, что пользователь имеет возможность постоянно себя видеть. Тем не менее, приобретение такой комнаты, понятное дело, выйдет гораздо дороже, чем покупка шлема.
Информационные перчатки / Datagloves
Для удовлетворения инстинктивной потребности пользователя потрогать руками то, что он находит для себя интересным в процессе изучения среды, были созданы перчатки с сенсорами для захвата движений кистей и пальцев рук. Техническое обеспечение такого процесса варьируется - возможно использование оптоволоконных кабелей, тензометрических или пьезоэлектрических датчиков, а также электромеханических приспособлений (таких как потенциометры).
Джойстики (геймпады) / Wands
Специальные устройства для взаимодействия с виртуальной средой, содержащие встроенные датчики положения и движения, а также кнопки и колеса прокрутки, как у мыши. Сейчас их все все чаще делают беспроводными, чтобы избежать неудобств и нагромождений при подсоединении к компьютеру.
Области применения VR
Обучение
VR используется для моделирования среды тренировок в тех занятиях, в которых необходима предварительная подготовка: например, управление самолетом, прыжки с парашютом и даже операции на мозге.
Наука
VR позволяет улучшить и ускорить исследование молекулярного и атомного мира: погружаясь в виртуальную среду, ученый может обращаться с частицами так, будто это кубики LEGO.
Медицина
Кроме помощи в обучении хирургов, технология VR оказывается полезной и на самих операциях: врач, используя специальное оборудование, может управлять движениями робота, получая при этом возможность лучше контролировать процесс.
Промышленный дизайн и архитектура
Вместо того, чтобы строить дорогостоящие модели машин, самолетов или зданий, можно создать виртуальную модель, позволяющую не только исследовать проект изнутри, но и проводить тестирование его технических характеристик.
Игры и развлечения
На данный момент это самая известная и самая широкая область использования VR: сюда входят как игры, так и кино, виртуальный туризм и посещение различных мероприятий.
Как мы уже говорили, VR продолжает интегрироваться с разными сферами нашей жизни и из мифа научной фантастики она превратилась в (виртуальную) реальность, так что выбирайте область для разработки, и - вперед. Стандартизацией технологий VR сейчас занимается международная организация
Одним из наиболее популярных направлений развития виртуальной и дополненной реальности является образование. Существует много различных вариантов применения современных технологий в этой области — от простых школьных туров по Древнему Египту на уроках географии до обучения специалистов для работы на сверхскоростном поезде или на космической станции. Своими замечаниями о том, какими возможности обладает виртуальная реальность в образовании, поделился Дмитрий Кириллов, руководитель VRAR lab и Cerevrum Inc .
Плюсы использования VR в образовании
Использование виртуальной реальности открывает много новых возможностей в обучении и образовании, которые слишком сложны, затратны по времени или дороги при традиционных подходах, если не всё одновременно. Можно выделить пять основных достоинств применения AR/VR технологий в образовании.
Наглядность. Используя 3D-графику, можно детализированно показать химические процессы вплоть до атомного уровня. Причем ничто не запрещает углубиться еще дальше и показать, как внутри самого атома происходит деление ядра перед ядерным взрывом. Виртуальная реальность способна не только дать сведения о самом явлении, но и продемонстрировать его с любой степенью детализации.
Безопасность. Операция на сердце, управление сверхскоростным поездом, космическим шатлом, техника безопасности при пожаре — можно погрузить зрителя в любое из этих обстоятельств без малейших угроз для жизни.
Вовлечение. Виртуальная реальность позволяет менять сценарии, влиять на ход эксперимента или решать математическую задачу в игровой и доступной для понимания форме. Во время виртуального урока можно увидеть мир прошлого глазами исторического персонажа, отправиться в путешествие по человеческому организму в микрокапсуле или выбрать верный курс на корабле Магелланна.
Фокусировка. Виртуальный мир, который окружит зрителя со всех сторон на все 360 градусов, позволит целиком сосредоточиться на материале и не отвлекаться на внешние раздражители.
Виртуальные уроки. Вид от первого лица и ощущение своего присутствия в нарисованном мире — одна из главных особенностей виртуальной реальности. Это позволяет проводить уроки целиком в виртуальной реальности.
Форматы VR в образовании
Использование новых технологий в образовании предполагает, что учебноый процесс должен быть перестроен соответствующим образом.
ОЧНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Виртуальные технологии предлагают интересные возможности для передачи эмпирического материала. В данном случае классический формат обучения не искажается, так как каждый урок дополняется 5–7-минутным погружением. Может быть использован сценарий, при котором виртуальный урок делится на несколько сцен, которые в включаются в нужные моменты занятия. Лекция остается, как и прежде, структурообразующим элементом урока. Такой формат позволяет модернизировать урок, вовлечь учеников в учебный процесс, наглядно иллюстрировать и закрепить материал.
ДИСТАНЦИОННОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
При дистанционном обучении ученик может находиться в любой точке мира, равно как и преподаватель. Каждый из них будет иметь свой аватар и лично присутствовать в виртуальном классе: слушать лекции, взаимодействовать и даже выполнять групповые задания. Это позволит придать ощущение присутствия и устранить границы, которые существуют при обучении через видеоконференции. Также преподаватель сможет понять, когда ученик решит покинуть урок, так как шлемы Oculus Rift и HTC Vive оборудованы датчиком освещения, позволяющим распознать, используется шлем в данный момент или нет.
СМЕШАННОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
При наличии обстоятельств, мешающих посещать занятия, ученик может делать это удаленно. Для этого класс должен быть оборудован камерой для съемки видео в формате 360-градусов с возможностью трансляции видео в режиме реального времени. Ученики, посещающие урок дистанционно, смогут наблюдать происходящее в классе от первого лица (например, прямо со своего места), видеть своих одноклассников, общаться с преподавателем и принимать участие в совместных уроках.
САМООБРАЗОВАНИЕ
Любой из разработанных образовательных курсов может быть адаптирован для самостоятельного изучения. Сами уроки могут размещаться в онлайн-магазинах (например, Steam, Oculus Store, App Store, Google Play Market), чтобы у всех была возможность осваивать или повторять материал самостоятельно.
Минусы использования VR в образовании
Однако пока использование технологий и сами устройства не будут максимально «отточены», будут существовать минусы и потенциальные проблемы использования виртуальной реальности в образовании.
Объем. Любая дисциплина довольно объемна, что требует больших ресурсов для создания контента на каждую тему урока — в виде полного курса или десятков и сотен небольших приложений. Компании, которые будут создавать такие материалы, должны быть готовы заниматься разработкой довольно продолжительное время без возможности ее окупить до выхода полноценных наборов уроков.
Стоимость. В случае с дистанционным обучением нагрузка по покупке устройства виртуальной реальности ложится на пользователя, или этим устройством может быть его телефон. Но образовательным учреждениям понадобится закупать комплекты оборудования для классов, в которых будут проходить занятия, что также требует существенных инвестиций.
Функциональность. Виртуальная реальность, как и любая технология, требует использования своего, специфического языка. Важно найти верные инструменты для того, чтобы сделать контент наглядным и вовлекающим. К сожалению, многие попытки создания обучающих VR-приложений не используют все возможности виртуальной реальности и, как следствие, не выполняют своей функции.
Пример: урок физики в VR
Для того, чтобы проверить эффективность и жизнеспособность использования виртуальной реальности в образовании, компания VRAr lab разработала экспериментальный урок по физике. В исследовании приняли участие 153 человека: подростки 6-17 лет, их родители и родственники. После просмотра участников попросили ответить на три вопроса: насколько хорошо усваивается учебный материал, поданный таким образом; каково отношение детей к обучению в виртуальной реальности; какие школьные предметы (по мнению школьников) предпочтительны для создания уроков в виртуальной реальности.
Урок был посвящен теме электрического тока в простейшей электрической цепи. Надев очки, пользователь оказывался в комнате перед столом, на котором была визуализирована простейшая электрическая цепь. Далее пользователь попадал внутрь проводника, где ему предстояло изучить его строение (визуализация строения атома, кристаллической решетки, условная визуализация течения электрического тока в связке с источником питания). Урок рассчитан на шесть учеников, сопровождается лекцией учителя и длится от 5 до 7 минут.
После лекции респонденты заполнили анкеты.
Усвоение материала и отношение к урокам в VR
Респондентам было предложено ответить на три закрытых вопроса анкеты: какая из перечисленных частиц не является частицей атома; из чего состоит ядро атома; какая частица отвечает за передачу электрического заряда. Результат оказался отличным – лишь 8,5% респондентов не усвоили материал.
Что касается отношения к подобным урокам, то по данным VRAR lab, 148 респондентов из 153 (97,4%) желали бы и дальнейшего применения технологий виртуальной реальности на школьных уроках, причем в качестве дисциплин большинство указало физику и химию.
В целом, эксперимент, проведенный VRAR lab, показал успешность применения VR в образовании. Современные технологии, несмотря на долгий путь развития, еще молоды, но всё же виртуальная реальность – это следующий большой рывок в развитии сферы образования. И в ближайшее время нам предстоит увидеть множество интересных открытий в этой области.