Дополненная реальность: что это и как работает
Дополненная реальность (AR) накладывает цифровые объекты на реальный мир, который человек видит своими глазами или через камеру телефона. Виртуальная реальность полностью заменяет окружение, а AR лишь добавляет к нему подсказки, модели и анимацию. Ниже разобрано, как это работает, какие устройства уже существуют и где технологию применяют на практике.
Содержание
Определение и три признака AR
Классическое определение дал исследователь Рональд Азума в 1997 году. По его формулировке, система дополненной реальности:
- совмещает реальные и виртуальные объекты в одной картинке;
- реагирует на действия пользователя в реальном времени;
- привязывает виртуальные объекты к трехмерному пространству, а не просто рисует их поверх экрана.
Если убрать реальный мир и оставить только цифровую сцену, получится VR. Промежуточные варианты, где виртуальные предметы взаимодействуют с мебелью и стенами комнаты, сейчас часто называют смешанной реальностью. Об отличиях подробнее в статье что такое виртуальная реальность.
Аналоги из доцифровой эпохи
Идея старше компьютеров. Школьники 1990-х клали под чистый лист трафарет с жирными линиями и писали ровно: лист "дополнялся" строками.
В конструкторских бюро на чертеж накладывали прозрачные пленки с вариантами схем. Военные штабы работали за столами с подсвеченным стеклом: снизу карта местности, сверху маркером наносили планы. Цифровая AR делает то же самое, только слой информации создает компьютер и он меняется на ходу.
Очки дополненной реальности
Самый наглядный способ увидеть AR - очки с прозрачными линзами, на которые проецируется изображение.
Google Glass
Прототип от лаборатории Google X показали в 2012 году. Небольшой дисплей над правым глазом, камера, управление голосом по ключевой фразе. Устройство задумывали как видеорегистратор, телефон и навигатор в одном. Массовой продажи не случилось, позже Glass выпускали для предприятий, а в 2023 году проект закрыли.
Microsoft HoloLens
Автономный шлем-компьютер с прозрачным визором. Камеры и датчики сканируют комнату, поэтому виртуальные объекты стоят на столе или висят на стене и не сдвигаются при повороте головы. Управление жестами и голосом. На презентации показывали просмотр 3D-видео и создание трехмерных моделей, которые можно сразу отправить на 3D-принтер. HoloLens 2 использовали в основном в промышленности и медицине.
Сегодня функции AR есть и в шлемах смешанной реальности: они снимают окружение камерами и показывают его на внутренних экранах вместе с виртуальными объектами.
Игры и развлечения
Массовым AR сделали смартфоны: камера снимает комнату, а приложение дорисовывает объекты. Несколько характерных примеров:
- Real Strike - на изображение с камеры накладывается модель оружия, можно "стрелять" по окружению;
- AR Defender 2 - защита башни от монстров прямо на полу комнаты, движок учитывает неровности поверхности;
- AR Basketball - корзина появляется там, где лежит распечатанный маркер, хоть на стене, хоть на кружке;
- игры с картой реального города, где персонажей ищут на улицах, приучили к AR миллионы людей.
Практическое применение
Серьезные задачи для AR находятся в торговле, обучении, медицине и технике.
| Сфера | Как используют |
|---|---|
| Торговля | Виртуальная примерочная одежды и очков, расстановка мебели в своей комнате до покупки |
| Авиация | Индикатор на стекле кабины или шлема пилота: прицел, высота, курс без взгляда на приборы |
| Медицина | Наложение данных томографии на орган во время операции, чтобы точнее найти опухоль и сохранить здоровые ткани |
| Полиграфия | Код на странице журнала или карты открывает видео, звук или 3D-модель |
| Туризм и навигация | Подсказки о достопримечательностях и стрелки маршрута поверх изображения улицы |
| Архитектура | Просмотр 3D-проекта здания на реальном участке |
Маркетологи тоже активно пользуются технологией. Известна акция National Geographic, когда посетители торгового центра видели на большом экране рядом с собой диких животных.
Как создают AR-приложения
Для разработки нужны библиотеки, которые распознают поверхности или маркеры и привязывают к ним объекты. Одним из ранних инструментов был российский Swarp SDK: в комплекте шли библиотеки с графическим движком Mogre, документация, примеры, набор готовых маркеров и утилита для создания собственных. Сейчас основная разработка идет на платформенных наборах для Android и iOS и в игровых движках вроде Unity, где AR-проект собирается без глубоких знаний компьютерного зрения.
Частые вопросы
Короткие ответы на вопросы, которые чаще всего возникают по этой теме.
Чем AR отличается от VR
В VR человек видит только цифровой мир, в AR реальное окружение остается на месте, а виртуальные объекты добавляются поверх него.
Нужны ли специальные очки
Нет, большинство AR-приложений работает на обычном смартфоне с камерой. Очки и шлемы нужны для работы с занятыми руками и более сильного эффекта присутствия.
