AR и VR – это технологии, которые вместе с ГИС дают новые возможности для решения задач – от повседневных до глобальных. В этом посте мы поговорим о дополненной реальности и 3D, а также об использовании ГИС совместно с этими технологиями.
Что такое XR?
XR (extended reality, расширенная реальность) – это все реальные и виртуальные среды, реализуемые с помощью компьютерной графики и носимых устройств.
"X" в XR – это переменная, которая может обозначать разные буквы и отражать формы измененной реальности: AR – дополненную реальность и VR – виртуальную реальность.
В последние несколько лет рынок XR активно растет, особенно после пандемии. Но пока что его сдерживает UX-дизайн устройств и слабый рост XR-технологий в развивающихся странах.
AR – дополненная реальность
AR (augmented reality, дополненная реальность) – это разные варианты технологий, в которых к реальным объектам добавляется некий дополнительный контент.
Дополненная реальность может быть в виде:
● музыки или речи в наушниках;
● изображений;
● тактильных ощущений;
● запахов и вкусов.
Технические средства для AR: смартфоны, наушники, костюмы, умные очки.
Из интересных проектов – очки смешанной реальности Holoboard, в которых можно видеть реалистичные голограммы.
Сейчас AR технологии не на своем пике, потому что нет хороших технологий. А еще нет точного позиционирования, потому что точность GPS мала для привязки цифровых объектов.
Что бы нам ни обещали в рекламе, сейчас хорошо работают только локальные проекты. Но технологии – это дело нескольких лет, и не за горами гораздо более удобные и доступные варианты применения AR.
VR – виртуальная реальность
VR (virtual reality, виртуальная реальность) – это когда реальный мир закрывается (например, с помощью очков), и человек оказывается в виртуальном пространстве.
Виртуальная реальность широко используется в индустрии развлечений, но ее можно найти и в более серьезных проектах – например, на онлайн-совещаниях или при обучении и демонстрации производственных процессов.
Технические средства для VR: VR-очки (например, очки Vive от HTC).
XR для решения географических задач
XR позволяет нам по-новому взаимодействовать с внешним миром, добавляя в нашу жизнь дополнительный контент, и ГИС постепенно перенимает эти технологии для новых вариантов анализа реальности.
1. Архитектура и проектирование зданий
Отлично использует технологии дополненной и виртуальной реальности архитектура, где XR – уже стандарт при демонстрации крупных проектов заказчикам.
При проектировании удобно поместить свою модель в аналог реальности и посмотреть, как она будет выглядеть на будущем месте. Это работает не только при размещении зданий, но и для опор электропередач, ветряных турбин и солнечных батарей.
2. Помощь в навигации
Если ваш смартфон знает, где вы находитесь и куда вы направляетесь, то он может помочь вам сориентироваться.
Навигация с помощью дополненной реальности – это когда вы получаете интерактивные подсказки на экране устройства. Вы наводите камеру на дорогу, а стрелки показывают, как добраться до нужного места.
3. Туризм
XR-технологии создают отличную информационную поддержку туристическим местам и увеличивают поток туристов. Самый простой пример XR в туризме – это аудиогид, но есть варианты и сложнее.
AR и VR покажут, каким туристический объект бы раньше, и как выглядел древний мир рядом с ним. Примеров много: Бастилия, Лудзенский замок, крепость в Несебре, Дорога Жизни, Ивангород и Нарва.
4. Образование
XR-технологии крайне эффективны в образовании и обучении в случае ЧС, в том числе при авариях на буровых станциях. Но и в обычном учебном процессе они позволят ученикам не заскучать и увидеть мир иначе.
Для пользователей смартфонов удобны анализаторы, которые выдают на устройство информацию об объекте. Искусственный интеллект в этих программах сразу распознает вид живого организма или заболевание растений.
Примеры технологий 3D для VR и для AR
Трехмерной картой сегодня никого не удивишь, но тем не менее давайте обсудим. Для AR и VR необходимо трехмерное представление реальных объектов. В целом, есть два вида представления 3D: можно поднять дома с карты, зная высоту, или наложить текстуры и создать одинаковые значки для зданий, фонарей и других уличных объектов.
Достоинства 3D в том, что трехмерное представление дает ощущение присутствия.
Недостатки 3D:
● большое разнообразие форматов трехмерной информации;
● избыток данных при автоматическом создании 3D объектов (сложности децимации), ручная обработка крайне трудоемкая;
● нужно много места, чтобы хранить информацию;
● сложности с точными измерениями при автоматическом определении границ объектов.
Что посмотреть на тему 3D:
● ArcGIS CityEngine для 3D-дизайна городской среды;
● F4map;
● 3D в Google Earth;
● Mapbox VR/AR/Unity.
Многие компании (например, Google) разрабатывают системы визуального позиционирования (Visual Positioning System, VPS), которую можно использовать вместо GPS. VPS помогает определять местоположение по камере устройства – для этого с технологией 3D SLAM на местности собираются дескрипторы, по которым можно узнать позицию.
Преимущество такой технологии в том, что место определяется точнее, чем с GPS. Из-за этого можно размещать объекты дополненной реальности не как в Pokemon GO, а так, чтобы их в одном и том же месте видели все люди. А еще можно применять методы компьютерного зрения и прятать объекты за другими.
Еще одно важнейшее преимущество: такие карты-технологии позволят ориентироваться на местности дронам, машинам и просто любым роботам (например, роботу-уборщику). Сейчас хорошо работают только роботы внутри помещений с заранее построенной картой. И ориентируются они не по обычной визуальной камере, а имеют специальные датчики для позиционирования. Например, на них ставят лидарные сенсоры, они дорогие и тяжелые, поэтому VPS придется очень кстати.
Вы – картограф/ГИС-специалист и хотите работать в XR?
Пропустим работу с созданием трехмерных ГИС и с аэрофотосъемкой – в процессе генерирования ортофотоплана создаются трехмерные модели.
Есть более интересные возможности. Для AR – это, например, технологии на основе SLAM и фотограмметрии. Чтобы попасть в эту сферу, нужно знать фотограмметрию (на уровне алгоритмов, математики, стереопар и т. д.), а также языки программирования вроде C++.
Это сфера на волне своего развития, однако там можно работать – технология на сегодняшний день еще не развита, но есть ряд гигантов индустрии и стартапов, которые работают в этом направлении.
Чтобы попасть в VR, также понадобится фотограмметрия. Можно попробовать себя в гейм-индустрии, например, при генерации ландшафтов и карт для игр, а также при создании математической и пространственной основы для гейминга. Некоторые игры нуждаются и в реальных пространственных данных.
Крупные компании, которые сейчас активно занимаются XR: Philips, Microsoft, Apple, Intel, Qualcomm Technologies.
Софт для создания интерактивных AR/VR/3D:
● Unity;
● Unreal Engine;
● Blender;
● Cesium;
● Agisoft Metashape;
● 3ds Max.
Что посмотреть по теме: Blade Runner, Ready Player One, Tron.
Источники:
● XR: VR, AR, MR—What's the Difference? – Kaitlyn Irvine – October 31, 2017.
● GIS2VR: From CityEngine via Unity to HTC Vive – Markus Lipp – September 12, 2017.
● How Augmented Reality (AR) could help Ecologists in the Future – Dom Gibson – June 10, 2018.
● Augmented Reality Applications in GIS – GISGeography – November 11, 2022.
● Extended Reality Market Size, Share, Trends, By Type, By Application, By End-use, and By Region