3D, VR и AR

3d
Формирование объёмного изображения в мозге

3D

Название технологии «3D» возникло от английского 3 dimensions — три размерности, или трёхмерное пространство. Геометрическая модель нашего повседневного мира имеет три измерения: длину, ширину и высоту. Человек способен визуально воспринимать окружающий мир «объёмно», в трёх измерениях, за счёт бинокулярного зрения и эффекта параллакса (то есть за счёт того, что каждый глаз видит предметы под своим углом). Эта способность называется «восприятие глубины пространства».
 
Восприятие глубины можно сымитировать. Для этого создают синхронную картинку — «стереопару» из двух разных изображений, предназначенных для раздельного наблюдения правым и левым глазом. Делается это с помощью двух камер, объективы которых расположены на расстоянии, равном или большем, чем расстояние между глазами взрослого человека. При просмотре картинки каждый глаз зрителя видит только ту часть стереопары, которая предназначена для одного «своего» глаза, а зрительная зона коры головного мозга «собирает» изображение из двух независимых источников в единое целое уже с эффектом «объёма».
 
3D широко используется в кинематографе с 1950-х годов и в бытовых телевизорах с 2010-х. Технологически подходы, используемые в кино и телевизорах, отличаются, но суть остаётся одинаковой. Необходимо донести две разные картинки, предназначенные для правого и левого глаза зрителя одновременно, и так, чтобы они не смешались. Методов решения этой задачи существует несколько, в основном они реализуются с помощью специально подготовленной картинки и особых очков для зрителя.
 
Анаглифический метод, когда изображение, предназначенное для левого глаза, кодируется красным цветом, а для правого — синим. Зритель надевает очки с красным и синим светофильтрами и видит объёмное изображение. Этот метод раньше использовался в кинотеатрах, но в настоящее время почти не применяется.
 
Затворный метод запатентован ещё в 1858 году. Зрителю попеременно демонстрируют изображения, предназначенные для левого и правого глаза. Одновременно со сменой картинки происходит синхронное затемнение соответствующего стекла в очках. Поскольку зрению человека присуща инерция восприятия, а изображения транслируются быстро, возникает иллюзия объёмного ЗЭ-изображения. Эта технология широко применялась в телевизорах Samsung 2011—2013 годов выпуска.Поляризационный метод, когда изображения для правого и левого глаза пропущены через поляризационные фильтры, а зритель использует очки с соответствующими стёклами-анализаторами. Каждый глаз видит свою картинку, а суммарное изображение кажется объёмным. Этот вид 3D применялся в телевизорах многих производителей с 2012 года и продолжает использоваться.
 
В настоящее время телевизоры с поддержкой 3D перестали пользоваться спросом, и реализацию этой технологии проще всего оценить с помощью смартфона. Чтобы попробовать 3D на смартфоне, потребуется дополнительное устройство: очкивиртуальной реальности. Они представляют собой полностью пассивное устройство, единственный компонент которого — линзы для глаз. Корпус очков можно сделать даже из картона:

vr шлем из картона
 
Кроме очков понадобятся смартфон и специальное приложение для просмотра. В принципе, видеоролики в формате 3D для смартфона есть даже в YouTube. Поэтому самый простой путь — найти в YouTube видеоматериал в 3D, запустить его воспроизведение и вставить смартфон в очки. Больше никаких действий от пользователя не потребуется.
 
VR

Вторая технология, с которой можно экспериментировать с помощью тех же очков, — это VR (англ. Virtual Reality — виртуальная реальность). Полноценная виртуальная реальность подразумевает искусственный мир, созданный с помощью компьютерной модели и полностью замещающий все каналы восприятия человека: зрение, слух, обоняние, осязание (вкус пока что под вопросом). Пока не существует стопроцентной реализации виртуальной реальности. На смартфоне можно получить доступ к упрощённой версии VR, в которой задействованы видеоролики, созданные с помощью специальной 360°-видеокамеры и гиродатчика телефона.
 
Изображение с подобной камеры имеет специфический формат, передающий полную полусферу картинки или видеоролика, в центре которого находится наблюдатель. За ориентацию в пространстве отвечает гиродатчик смартфона, определяющий положение очков и смартфона в пространстве, сдвигая наблюдаемую картинку в соответствии с движениями головы зрителя. Несмотря на простоту реализации, VR позволяет достигнуть эффекта личного присутствия в видеоролике или на фотографии.
 
Технология VR уже нашла применение в средствах массовой информации и маркетинге. В ноябре 2015 года газета «Нью-Йорк Таймс» (NYT) анонсировала документальный фильм в форма-те VR «Перемещённые» («The Displaced») о трёх детях, которые стали жертвой боевых действий. Основной целью было заставить зрителя сопереживать трагическим событиям. Воздействие фильма на аудиторию превзошло ожидания: полтора миллиона просмотров, более миллиона реализованных среди подписчиков издания очков Google Cardboard и мощный отклик в социальных сетях. С того момента NYT выпустила более 20 VR-фильмов, которые доступны подписчикам издания.
 
Другой пример — приложение, имитирующее виртуальный поход, в котором туристы используют обувь определённой марки. Его создали маркетологи компании Merrel. Результат рекламной кампании оказался впечатляющим: около 500 тысяч просмотров и взрывной рост продаж. В настоящее время VR активно используют ВВС, Coca- Cola, IKEA, McDonald's и другие гиганты бизнеса. Однако VR сама по себе — не всегда путь к успеху. Популярный конкурс «Евровидение» транслировался в 2016 году в VR-формате, но это не вызвало восторга у зрителей. Общее количество просмотров едва достигло 10 тысяч.

AR

Для экспериментов с технологией AR (англ. Augmented Reality — дополненная реальность) не понадобятся даже очки. Всё действие дополненной реальности происходит на экране планшета или смартфона с помощью специального приложения, которое имеет доступ к камере смартфона. На изображение, передаваемое камерой на экран, в случае AR накладывается дополнительная информация. Это могут быть тексты (например, названия архитектурных объектов), картинки и целые видеосюжеты.
 
Идея дополнить изображение обычного мира полезной информацией возникла в 1901 году. Самую первую дополненную реальность придумал писатель Лаймен Фрэнк Баум, автор всемирно известной книги «Удивительный волшебник из страны Оз». В его рассказе «Волшебный выключатель» («The Master Key») упоминается некий демон электричества, которого случайно вызвал мальчик по имени Роб. От демона Роб получил волшебные очки, которые позволяли в реальном времени «отмечать» разных людей. Например, хорошим персонажам очки присваивали букву G (англ. Good), злым — Е (англ. Evil), умным— W (англ. Wise), а дуракам — F (англ. Foolish).
 
Наиболее характерным проявлением технологии AR в наши дни можно назвать популярную игру 2016 года «Pokemon Go». Рыночное использование AR началось в 2011 году, когда всемирно известная алмазная компания «Де Бирс» презентовала AR-сервис по подбору ювелирных украшений с бриллиантами. Кроме «Де Бирс» на этом поприще отметились производители вина Cata, часов — Tissot, автопроизводители Lexus и многие другие.
 
Общественные организации также попробовали взять на вооружение новую технологию. Например, американское движение «No AD» (в переводе с англ. «Нет рекламе») создало приложение, которое, будучи загруженным на смартфон и запущенным в метро Нью-Йорка, позволяет увидеть вместо рекламных плакатов произведения искусства из различных музеев. В 2017 году Центробанк РФ в рамках популяризации введения в оборот новых купюр достоинством 200 и 2000 рублей выпустил специальное приложение для смартфонов, анимирующее картинку на купюрах:

200 рублей в 3D

Анимация двухсотрублёвой купюры Банка РФ
 
Все эти технологии с каждым годом становятся совершеннее и находят применение в самых разных областях, от бизнеса до образования. И мы даже видим тенденцию к их слиянию. Вероятно, с ростом производительности смартфонов, в самом ближайшем будущем появится объединённая версия, включающая в себя одновременно возможность формирования объёмного изображения, эффекта присутствия и дополненной реальности. Пользователям самого дешёвого смартфона уже сейчас доступны технологии, реализацию которых невозможно было представить ещё каких-нибудь десять лет назад. 3D, VR и AR больше не чудо. Сегодня каждый может воспользоваться этими плодами технологической революции.
 
Автор: Алексей Лагутенков
Источник: "Наука и жизь" №04, 2018

«Наука движется вперед пропорционально массе знаний, унаследованных ею от предшествующего поколения, следовательно, при самых обыкновенных условиях она … растет, растет в геометрической прогрессии»

Фридрих Энгельс