Kai virtualus pasaulis ateina į tikrovę
Prisimenu, kaip prieš keletą metų kolega biure vaikščiojo su telefonu ištiestu prieš save, medžiodamas virtualius pokemonus. Tada man tai atrodė kaip keistas žaidimas, bet iš tiesų tai buvo mano pirmasis susidūrimas su papildytos realybės (AR) technologija. Dabar ši technologija jau nebe egzotika – ji sėdi mūsų telefonuose, padeda rinktis baldus internetinėse parduotuvėse, o chirurgai ja naudojasi operacijų metu.
Papildyta realybė skiriasi nuo virtualios realybės tuo, kad ji neperkelia mūsų į visiškai kitą pasaulį. Vietoj to ji tiesiog “užmeta” skaitmeninę informaciją ant to, ką matome savo akimis. Tarsi prideda papildomą sluoksnį prie įprastos tikrovės. Jei virtualios realybės akiniai visiškai uždengė jūsų regėjimą ir perkėlė į kažkokį fantastinį pasaulį, tai AR leidžia matyti savo svetainę, tik su papildomomis detalėmis – galbūt rodyklėmis ant grindų, nurodančiomis kur eiti, arba informacija apie tai, kas slepiasi už sienos.
Kaip iš tikrųjų veikia šis technologinis triukas
Techniškai papildyta realybė yra gana sudėtingas dalykas, nors naudotis ja paprasta. Įsivaizduokite, kad jūsų telefonui ar akinių sistemai reikia atlikti kelis dalykus vienu metu. Pirma, prietaisas turi suprasti, kur jūs esate ir ką matote. Tam naudojamos kameros, GPS, akselerometrai ir kiti jutikliai. Jūsų telefonas iš esmės “skenina” aplinką ir bando suprasti, kas yra kas.
Antra, sistema turi atpažinti objektus ar paviršius. Pavyzdžiui, jei norite pamatyti, kaip jūsų svetainėje atrodytų naujas sofas, telefonas turi suprasti, kur yra grindys, kokio dydžio kambarys, kur krenta šviesa. Tam naudojami sudėtingi algoritmai, kurie analizuoja vaizdo įrašą realiuoju laiku.
Trečia, reikia sugeneruoti virtualų objektą ir jį “priklijuoti” prie tikrovės taip, kad jis atrodytų natūraliai. Čia įsijungia 3D grafika, šešėlių skaičiavimai, perspektyvos koregavimas. Jei pajudinsite telefoną, virtualus objektas turi likti toje pačioje vietoje erdvėje, o ne judėti kartu su ekranu.
Visa tai vyksta milisekundžių bėgyje, nes kitaip patirtis būtų nevykusi – vaizdas vėluotų, objektai “šokinėtų”, ir jūs greičiausiai pajustumėte galvos skausmą. Moderniems išmaniesiems telefonams tai jau nebėra problema, nes jų procesoriai pakankamai galingi tokiems skaičiavimams.
Nuo pirmųjų eksperimentų iki pokemonų medžioklės
Papildytos realybės idėja nėra nauja. Dar 1968 metais kompiuterių mokslininkas Ivanas Sutherlandas sukūrė pirmąjį galvos montuojamą ekraną, kurį pavadino “Damoklės kardu” – ne dėl pavojingumo, o dėl to, kad įrenginys buvo toks sunkus, jog turėjo būti pakabintas nuo lubų mechanine ranka. Žiūrėti į jį buvo gana bauginanti patirtis.
Tačiau tikrasis AR vystymasis prasidėjo devintajame dešimtmetyje, kai technologija pradėjo rastis pramonėje. Boeing inžinieriai naudojo primityvias AR sistemas, kad palengvintų sudėtingų lėktuvų dalių surinkimą. Vėliau kariuomenė pradėjo eksperimentuoti su AR sistemomis naikintuvų pilotuose – informacija projektuojama tiesiai ant stiklo, kad pilotas nereiktų žiūrėti žemyn į prietaisų skydelį.
2000-aisiais technologija pamažu pradėjo prasiskverbti į vartotojų rinką, bet tikrasis proveržis įvyko 2016 metais, kai pasirodė Pokemon Go. Staiga milijonai žmonių suprato, kas yra papildyta realybė, net jei nežinojo šio termino. Žmonės vaikščiojo po parkus, medžiodami virtualius padarėlius, kurie atrodė esą tikrame pasaulyje.
Kur šiandien sutinkame papildytą realybę
Dabar AR yra visur, tik mes ne visada tai suvokiame. IKEA programa leidžia pastatyti virtualų baldą savo namuose prieš perkant. Tai neįtikėtinai patogu – galite pamatyti, ar tas spintelė tikrai telpa prie sienos, ar jos spalva dera su kilimėliu. Nebereikia rizikuoti pirkti kažką internetu ir vėliau siųsti atgal, nes nepatiko arba netiko.
Kosmetikos kompanijos kaip L’Oreal ar Sephora siūlo virtualius makiažo bandymus. Nukreipiate kamerą į savo veidą, ir programa “užtepą” skirtingus lūpų dažus ar šešėlius. Galite išbandyti dešimtis atspalvių per kelias minutes, nereikia nieko trinti ir tepti iš naujo.
Automobilių pramonėje AR naudojama remonto instrukcijose. Mechanikai gali užsidėti specialius akinius, kurie parodo, kur tiksliai yra problema ir kaip ją taisyti, rodydami rodykles ir instrukcijas tiesiai ant variklio dalių. Tai ypač naudinga mokant naujokus ar dirbant su naujais modeliais.
Medicinos srityje AR jau keičia žaidimo taisykles. Chirurgai gali matyti 3D vaizdo rekonstrukcijas paciento organų, projektuotas tiesiai ant operacinio lauko. Tai padeda tiksliau nustatyti pjūvio vietą, išvengti svarbių kraujagyslių ar nervų. Kai kurios sistemos net rodo, kur tiksliai yra navikai, kurie neįžiūrimi plika akimi.
Technologijos, kurios daro tai įmanoma
Už papildytos realybės slypi kelios pagrindinės technologijos. Pirmiausia – kompiuterinis matymas (computer vision). Tai algoritmai, kurie leidžia kompiuteriui “suprasti” vaizdą iš kameros. Sistema turi atpažinti objektus, paviršius, gylį, judėjimą. Moderniose sistemose tam naudojamas dirbtinis intelektas, kuris išmokytas atpažinti milijonus skirtingų objektų.
Antra svarbi technologija – SLAM (Simultaneous Localization and Mapping). Šis sudėtingas pavadinimas reiškia, kad sistema vienu metu ir nustato savo poziciją erdvėje, ir kuria aplinkos žemėlapį. Tarsi jūs patektumėte į tamsų kambarį su žibintuvėliu ir turėtumėte vienu metu suprasti, kur esate ir kaip atrodo kambarys.
Trečia – jutiklių sintezė. Jūsų telefonas naudoja ne tik kamerą, bet ir GPS, giroskopą, akselerometrą, kartais net magnetometrą. Visa ši informacija sujungiama, kad sistema tiksliai žinotų, kur esate, kaip laikote prietaisą, kur judite.
Galiausiai – 3D grafikos variklis. Virtualūs objektai turi būti atvaizduojami realistiškais šešėliais, tinkama perspektyva, atsižvelgiant į apšvietimą. Apple’o ARKit ir Google’o ARCore platformos suteikia kūrėjams įrankius lengvai tai padaryti.
Kokius prietaisus galime naudoti
Paprasčiausias būdas patirti AR – jūsų išmanusis telefonas. Beveik visi naujesni telefonai palaiko AR funkcijas. iPhone modeliai nuo iPhone 6S su iOS 11 ir naujesni Android telefonai su ARCore palaikymu puikiai tinka. Nereikia jokių papildomų priedų – tiesiog atsisiunčiate programą ir pradedate naudotis.
Tačiau telefonas turi trūkumą – reikia laikyti jį rankoje ir žiūrėti į ekraną. Tai ne pati patogiausia patirtis, ypač jei norite dirbti ir vienu metu naudotis AR. Todėl atsirado specialūs AR akiniai.
Microsoft HoloLens yra vienas žinomiausių pavyzdžių. Tai autonominiai akiniai, kuriuose įmontuotas kompiuteris, kameros, jutikliai. Galite vaikščioti po kambarį ir matyti virtualius objektus, kurie “stovi” tikrose vietose. Deja, kaina siekia kelis tūkstančius eurų, todėl tai daugiau verslo ar profesionalams.
Magic Leap siūlo panašų sprendimą, o Meta (buvęs Facebook) kuria savo AR akinius, nors kol kas daugiau dėmesio skiria VR. Yra ir pigesnių variantų kaip Nreal Light, kurie kainuoja apie 400-500 eurų ir veikia prijungti prie telefono.
Įdomu, kad kai kurios kompanijos eksperimentuoja su kontaktiniais lęšiais, turinčiais AR funkcijas, bet tai dar labai ankstyvoje stadijoje. Kol kas tai daugiau mokslinė fantastika nei realybė.
Ką galite išbandyti jau šiandien
Jei norite pabandyti AR, nepirkdami brangių įrenginių, štai keletas rekomendacijų. Pirmiausia, atsisiųskite IKEA Place programą. Net jei neketinate pirkti baldų, tai puikus būdas pamatyti, kaip veikia AR. Galite statyti sofas, staliukus, spinteles savo namuose ir vaikščioti aplink juos. Programa tikrai įspūdinga.
Google’o AR paieška leidžia pamatyti 3D gyvūnus ir kitus objektus savo kambaryje. Tiesiog ieškokite “tigras” ar “ryklys” Google paieškoje telefone, ir pamatysite opciją “View in 3D”. Paspaudę galėsite pastatyti virtualų tigrą savo svetainėje ir net nusifotografuoti su juo.
Snapchat ir Instagram filtrai irgi yra AR forma. Tie linksmi filtrai, kurie prideda ausytes, keičia jūsų veidą ar aplinkos foną – tai papildyta realybė. Nors atrodo kaip žaidimas, technologija už to yra ta pati, kuri naudojama rimtose aplikacijose.
Jei domitės astronomija, išbandykite Sky Guide ar Star Walk programas. Jos naudoja AR, kad parodytų, kokie žvaigždynai ir planetos yra virš jūsų galvos. Tiesiog nukreipiate telefoną į dangų, ir programa parodo, ką matote – net dieną.
Turintiems vaikus rekomenduoju Quiver programą. Vaikai gali nuspalvinti popierinį piešinį, tada nuskenuoti jį telefonu, ir piešinys “atgyja” 3D formatu. Tai fantastiška edukacinė priemonė.
Kur link judame ir ko tikėtis
Papildytos realybės ateitis atrodo tikrai įdomi. Apple’as keletą metų dirba prie savo AR akinių, ir kai jie pagaliau pasirodys, tai gali būti toks pat proveržis kaip iPhone buvo 2007 metais. Kalbama, kad akiniai bus lengvi, stilingi ir turės galingą procesorių, leidžiantį atvaizduoti įspūdingą grafiką.
Automobilių pramonėje AR integruojama tiesiai į priekinio stiklo projekcijas. Vairuojant informacija apie greitį, navigaciją, pavojus bus rodoma tiesiai ant kelio, kurį matote. Nebereikės žiūrėti į prietaisų skydelį ar navigacijos ekraną.
Švietimo srityje AR gali visiškai pakeisti mokymąsi. Vietoj to, kad skaitytumėte apie Romos imperiją vadovėlyje, galėsite pamatyti virtualų Koliziejų savo klasėje, vaikščioti aplink jį, net “įeiti” vidun. Anatomijos pamokose galėsite matyti žmogaus kūną 3D formatu, išardyti jį į dalis, pamatyti, kaip veikia organai.
Mažmeninėje prekyboje AR taps standartu. Beveik visos parduotuvės turės AR programas, leidžiančias išbandyti produktus virtualiame pasaulyje. Drabužių parduotuvės leis išbandyti drabužius be persirengimo, baldų parduotuvės – pamatyti baldus namuose, net maisto produktų parduotuvės galės rodyti receptus ir mitybos informaciją, nuskenavus produktą.
Socialinė sąveika irgi keisis. Vietoj vaizdo skambučių galėsime turėti AR susitikimus, kur pašnekovas atrodys esąs tame pačiame kambaryje su jumis, nors iš tikrųjų bus kitame žemyno gale. Galėsite kartu žiūrėti į tuos pačius virtualius objektus, braižyti ore, manipuliuoti 3D modeliais.
Kai ateitis tampa dabartimi
Papildyta realybė jau nebe ateities technologija – ji čia, dabar, mūsų telefonuose ir vis daugiau įrenginių. Per ateinančius kelerius metus ji taps tokia įprasta kaip dabar yra jutiklinis ekranas. Vaikai, kurie auga dabar, net nežinos pasaulio be AR.
Žinoma, yra ir iššūkių. Privatumo klausimai – juk AR akiniai nuolat filmuoja aplinką. Saugumo problemos – kas nutiks, jei žmonės vaikščios gatvėmis, žiūrėdami į virtualius objektus, o ne į tikrus automobilius? Priklausomybės rizika – jei dabar žmonės negali atitraukti akių nuo telefonų ekranų, kas bus, kai virtualūs objektai bus visur aplink mus?
Bet nepaisant šių klausimų, technologija juda į priekį. Ir tai, kas dar prieš dešimtmetį atrodė kaip mokslinė fantastika, dabar yra kasdienis įrankis. Galite jau šiandien atsisiųsti programą ir pastatyti virtualų dinozaurą savo svetainėje. O tai tik pradžia. Tikroji AR revoliucija dar tik prasideda, ir bus įdomu stebėti, kaip ji pakeis mūsų kasdienybę, darbą, mokymąsi ir pramogą. Galbūt už kelių metų mes visi vaikščiosime su stilingais akiniais, matydami pasaulį su papildomomis detalėmis, ir tai atrodys tokia pat norma, kaip dabar nešiotis telefoną kišenėje.