Результат исследования учащихся в проекте Проектировщики

Авторы и участники проекта

• Анастасия Бойко

• Участники группы Проектировщики

Тема исследования группы

Моделирование дополненной реальности.

Проблемный вопрос (вопрос для исследования)

Как дополненная реальность помогает в проектировании различных изделий?

Гипотеза исследования

Дополненная реальность способна визуализировать чертеж, что поможет в проектировании изделий.

Цели исследования

1. Познакомиться с понятием "Дополненная реальность";

2. Узнать историю развития дополненной реальности;

3. Узнать, в какой сфере применяется дополненная реальность и познакомиться с профессиями в этой сфере;

4. Проанализировать программы для создания дополненной реальности;

5. Создать приложение дополненной реальности;

6. Сделать вывод и оформить результаты в виде вики-статьи;

7. Защитить проект на занятии.

Результаты проведённого исследования

Для начала, давайте разберемся, что же такое дополненная реальность?

Дополненная реальность — это среда, в реальном времени дополняющая физический мир, каким мы его видим, цифровыми данными с помощью каких-либо устройств — планшетов, смартфонов или других, и программной части. Например, Google Glass или шлем Железного Человека. Системы прицеливания в современных боевых самолетах — это тоже дополненная реальность.

Дополненную реальность (augmented reality, AR) надо отличать от виртуальной (virtual reality, VR) и смешанной (mixed reality, MR).

В дополненной реальности виртуальные объекты проецируются на реальное окружение.

Виртуальная реальность — это созданный техническими средствами мир, передаваемый человеку через (пока что) органы чувств.

Смешанная или гибридная реальность объединяет оба подхода.

То есть, виртуальная реальность создает свой мир, куда может погрузиться человек, а дополненная добавляет виртуальные элементы в мир реальный. Выходит, что ВиАр взаимодействует лишь с пользователями, а ЭйАр — со всем внешним миром.

Как многие другие интересные исследования, история манипуляций с реальностью начинается в научной фантастике. Автор «Волшебника страны Оз» Лайман Фрэнк Баум в романе «Главный ключ» описал некое устройство, способное помечать в режиме реального времени людей буквами, указывающими на их характер и уровень интеллекта. Примитивные инструменты дополнения реальности были известны задолго до того: это и маски, которые надевали римские лучники, чтобы лучше целиться, и подзорные трубы с нанесенными метками расстояний и так далее.

Но история дополненной реальности, какой мы ее знаем сейчас, берет начало из разработок, касающихся ВиАр. Отцом виртуальной реальности считается Мортон Хейлиг. Он получил это звание за исследования и изобретения, сделанные в 1950-х и 60-х годах. 28 августа 1962 года он запатентовал симулятор Sensorama.

Сам Хейлиг еще называл его театром погружения. Патент описывает виртуальную технологию, в которой визуальные образы дополняются движениями воздуха и вибрацией. Обоснование ее существования давалось такое: «Сегодня постоянно растет спрос на методы обучения и тренировки людей таким способом, чтобы исключить риски и опасность реальных ситуаций».

Это было устройство ранней версии виртуальной реальности, а не дополненной, но именно оно дало толчок к развитию обоих направлений. Хейлиг даже изобрел специальную 3Д-камеру, чтобы снимать фильмы для Сенсорамы.

А вот в 1968-м году компьютерный специалист и профессор Гарварда Айван Сазерленд со своим студентом Бобом Спрауллом разработали устройство, получившее название «Дамоклов Меч». И это была первая система уже именно дополненной реальности на основе головного дисплея.

Очки были настолько тяжелыми, что их пришлось крепить к потолку. Конструкция угрожающе нависала над испытуемым, отсюда и название. В очки со стереоскопическим дисплеем транслировалась простая картинка с компьютера. Перспектива наблюдения за объектами менялась в зависимости от движений головы пользователя, поэтому понадобился механизм, позволяющий отслеживать направление взгляда. Для того времени это был фантастический прорыв.

Так зарождалась дополненная реальность. Основные события из истории развития этого направления мы решили отразить на ленте-времени.

Дополненная реальность (AR) - одна из самых перспективных технологий XXI века. Сферы применения - практически везде: от игровой индустрии до медицины. А в каких именно сферах применяется дополненная реальность? Мы отразили результаты исследования в презентации "Сферы применения AR".

Теперь, когда мы познакомились с тем, в каких отраслях может применяться дополненная реальность, нас заинтересовал другой вопрос. Кто же создает AR? Какие профессии в сфере дополненной и виртуальной реальности существуют? Результаты своего исследования мы отразили на онлайн-доске "Профессии в сфере AR/VR".

Для того, чтобы создать приложение дополненной реальности, необходимо для начала сравнить программы и приложения и выбрать то, в котором мы будем работать. Результаты нашего анализа мы представили в виде презентации "Сравнительная характеристика программ и приложений по созданию дополненной реальности".

Мы изучили несколько приложений для создания дополненной реальности. И наш выбор пал на отечественную программу EVToolbox. Это первый отечественный конструктор проектов дополненной и виртуальной реальности, созданный в России. Для работы в конструкторе не обязательно быть программистом. Это удобный графический интерфейс, основанный на принципах визуального скриптинга с очень широким функционалом.

Познакомившись с интерфейсом, мы создали приложение дополненной реальности, которое позволяет увидеть 3D-визуализацию чертежа будущего изделия. Для нашего приложения мы использовали 3D-модель, которую разрабатывали участники группы Дизайнеры проекта Моделирование виртуальной реальности. Работу программы мы продемонстрировали на следующих скриншотах:

Сцена проекта в EVToolbox

Сценарий (логика) проекта в EVToolbox

А вот так работает приложение в предпросмотре, когда мы наводим камеру на изображение-маркер.

Работа AR-приложения

С помощью нашего приложения мы можем увидеть, каким будет изделие. Это позволит нам, например, определиться тем, соответствует ли выбранное изделие нашим потребностям. А также, это поможет в презентации проекта заказчику, если планируется коммерческий проект по изготовлению стола. Забегая вперед, мы подумали о том, как можно будет улучшить наше приложение в дальнейшем: создать каталог эскизов и чертежей изделий с маркерами дополненной реальности, чтобы можно было выбрать то изделие, какое хотелось бы создать (например, на уроках Технологии).

Вывод

В процессе нашего исследования мы обнаружили, что AR-технологии начали зарождаться еще в далеком 1962 году. Мы познакомились с тем, что такое дополненная реальности и теперь знаем, чем она отличается от виртуальной и смешенной реальности. В ходе исследования мы изучили историю развития дополненной реальности, узнали, в каких отраслях она находит свое применение и какие бывают профессии, связанные с AR и VR. Проанализировав имеющиеся программы для создания дополненной реальности, мы выбрали наиболее подходящее для нашего проекта и создали приложение, позволяющее заранее визуализировать проектируемое изделие. Кроме того, мы научились работать с такими сервисами, как онлайн-доски совместного редактирования, ленты-времени, онлайн-презентации и облачные хранилища. В нашем исследовании мы выполнили все поставленные задачи, ответили на проблемный вопрос и на простом примере нашли подтверждение гипотезе - теперь смело можно сказать, что дополненная реальность способна визуализировать чертеж и это поможет в проектировании изделий.

Полезные ресурсы

AR-дополненная реальность

Что такое дополненная реальность?

Дополненная реальность (AR): перспективы и будущее технологии

Другие документы

Учебный проект Моделирование виртуальной реальности