Девушка с устройствами виртуальной реальности на фоне открытого окна. Фото от Vinicius "amnx" Amano на Unsplash
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
Изображение дополненной реальности на экране смартфона в руке человека. Фото от UNIBOA на Unsplash 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
Человек в спортивной одежде на спортивной площадке с очками виртуальной реальности. Фото от Martin Sanchez на Unsplash 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.
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. Приложение Seek от iNaturalist на лету определит, что за организм перед вами. Фото: Dezeen
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.
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.