Летчик-испытатель Иван Петров расстегнул новый гермошлем. Он был сконструирован по последнему слову техники и помогал в наведении оружия на цели. Именно такими шлемами, говорят, пользовались янки в Анголе в начале 80-х. А в СССР шел уже 1987 год, Миг-29 Ивана Петрова проходил испытания в связке с новыми отечественными гермошлемами, на экран которого выводились целеуказания. Приближались осень и перестройка.
Сегодня шлем летчика-истребителя может стоить полмиллиона долларов, как, например, у пилота бомбардировщика F-35, и набор его функций давно перерос наэкранные кружочки и крестики, которые были проекциями целей для наведенного оружия. Теперь можно вывести на экран информацию о состоянии истребителя, включить слой инфракрасного или ночного видения, обзор на 360 градусов и многое другое. Дополненная реальность, или Augmented Reality (AR), развернулась в современном вооружении во всей красе – трудно придумать более яркий пример применения технологии. Разве что развлекательная индустрия, в которую дополненная реальность уходит корнями.
Первым устройством, которое хоть как-то связано с дополненной реальностью, стала Сенсорама, созданная в 1957 году. Она представляла собой огромную стационарную систему из сиденья, простейших органов управления и экрана, окруженного стенками, чтобы обеспечить зрителю полное погружение и эффект присутствия. Сенсорама – своеобразный общий предок для систем как виртуальной, так и дополненной реальности в индустрии развлечений.
А вот в военном деле AR прижилась несколько позже. В 1974 году летчикам F-14 стали поступать первые шлемы с наэкранными целеуказателями, которые не снискали особой славы и воспринимались как бесполезные игрушки. Однако технология оказалась живучей и продолжила свое развитие. В 1990 году инженер Boeing употребил словосочетание «дополненная реальность» в современном значении, когда обсуждались варианты замещения печатных диаграмм, указателей и объявлений для рабочих на заводе. В 1999 году опубликовали пакет ArToolKit, который содержал набор готовых библиотек для разработки программ с дополненной реальностью. Закрепила достижения AR на мобильной платформе компания Apple – в 2017-м она выпустила набор инструментов ARKit, который позволяет создавать приложения с дополненной реальностью для iOS, не прибегая к поиску сторонних решений.
Этапы и части
Любой AR-девайс состоит из процессора, трекера, в роли которого выступает камера, и дисплея, куда будет выводиться обработанная информация. Тип устройства определяет и сценарии его использования. Так, это может быть полностью или частично закрытый шлем с собственными дисплеями внутри, как, например, очки Vuzix AR3000. Это может быть устройство, которое выводит информацию на прозрачную поверхность стекла, как Google Glass или HoloLens. В лабораториях вовсю тестируются контактные линзы и имплантируемые в глаз устройства, которые помогают людям с потерянным зрением. И есть обычные смартфоны, которые уже давно могут и снимать, и отображать, и производить довольно сложные вычисления.
Качество дополненной реальности в первую очередь зависит от точности расположения виртуального объекта на дисплее. Чем стабильнее и аккуратнее он отрисовывается, тем ярче будут ваши впечатления, и тем меньше вероятность, что вы получите морскую болезнь. Согласитесь, не очень приятно, когда мозгу ясно, что земля стоит на месте, а на экране все прыгает так, будто вы оказались в стиральной машине. Чтобы такого не было, применяется множество алгоритмов вычисления координат, поворотов и масштабирования.
Весь процесс можно разбить на три больших этапа. Первый – определение точки интереса с помощью трекера. Точкой интереса может служить заранее выбранный предмет или другой ориентир, например, данные GPS, какой-нибудь узор или штрих-код. Второй этап – вычисление координат, которые не зависят от положения камеры. Нам нужны абсолютные координаты в пространстве, как будто это реальный предмет, который будет находиться в одном и том же месте, как бы вы ни крутили смартфон. Третий – построение и размещение виртуального объекта так, чтобы вам казалось, будто он на самом деле находится в реальном мире. Для этого постоянно рассчитываются его координаты, размеры и угол поворота. Самым простым примером может быть метка на стене. Допустим, вы идете в метро и видите рекламу: «Наведи камеру на Черный Квадрат и увидишь радугу!» Под надписью расположен большой черный квадрат со штрих-кодом внутри. Вы наводите камеру телефона на квадрат, который является той самой точкой интереса, телефон рассчитывает координаты таким образом, что вместо черного квадрата появляется распахнутое окно, которое выходит на альпийские луга, над которыми светится радуга. И как бы вы ни отдалялись, ни меняли угол обзора, окно и пейзаж за ним будут выглядеть как настоящие, изменяясь согласно законам перспективы.
Место дополнению найдется всегда
Компания Continental работает над новым поколением дисплея на лобовом стекле автомобилей. Самые простые версии существуют с 2011 года. Они представляют собой встроенное устройство, которое с помощью линз и зеркал проецирует информацию на небольшой участок лобового стекла. Сначала это был фактически проектор, который выполнял роль информационного табло и не предполагал взаимодействия с окружением. На табло выводились данные с приборной панели (показатели спидометра и тахометра, объем топлива) и дублировалась часть информации со встроенного навигатора. В текущей разработке размер под проекцию увеличен, а самой технологией занимается фирма DigiLens, которая как раз специализируется на проекторах для дополненной реальности. Новый дисплей с помощью камер, лидаров, датчиков Wi-Fi и мобильной сети соберет информацию о дорожных знаках, препятствиях, разметке и обведет их на проекции более ярким цветом, а навигатор не просто покажет направление, но и подсветит саму дорогу. По крайней мере, вам будет так казаться.
Музеи тоже не отстают от автомобилестроения. В Национальном музее Сингапура на стены стеклянной ротонды проецируют акварельные рисунки растений и животных из коллекции Уильяма Фаркхара. Экспозиция называется «История леса». С помощью специального приложения посетители могут заняться фотоохотой на отдельные виды, которые разбросаны по всему залу, как в игре Pockemon Go, а после – почитать подробнее о собранных экземплярах: об их редкости, среде обитания и рационе.
Кстати, Pockemon Go вывел увлечение AR на новый уровень. Да, он не был первым и точно не станет последним, но именно эта игра позволила почувствовать себя охотником на покемонов. А ведь поклонников этой «вселенной» великое множество. В приложении вы видите карту места, где находитесь в реальном мире, но помимо знакомых улиц на ней еще есть метки с реальными координатами, где находятся покемоны. Игра заставляет проходить многие километры в поисках новых монстров в коллекцию. И вот, добравшись до такой метки, вы достаете телефон и начинаете с помощью камеры искать очередной трофей. Как только совпадут все условия построения модели, вы увидите своего монстра и сможете забрать его с собой.
Технология AR не могла обойти стороной и рекламу. Известный бренд одежды Zara представил свое приложение для мобильных телефонов – Zara AR. Оно работает в магазинах бренда. Покупатель должен навести камеру на специальный куб, и на его месте появится оцифрованная модель, на которой будет одежда из определенной коллекций Zara. К сожалению, переодеть модель на лету пока нельзя.
Дополненная реальность несомненно займет важное место в нашей жизни, как когда-то это сделали мобильные телефоны. И вот уже через пару десятков лет людям без очков с AR придется таскать с собой устаревшие кирпичики, которые когда-то гордо называли смартфонами, и чуть ли не на каждом шагу заглядывать в экран, перед этим наведя камеру на очередной пустой черный квадрат, в надежде, что они не пропустили никакой важной информации.
Это новость от журнала ММ «Машины и механизмы». Не знаете такого? Приглашаем прямо сейчас познакомиться с этим удивительным журналом.
