Problémy s rozšířenou realitou

Dlouho se zdálo, že rozšířená realita existuje ve stínu virtuální reality. Myšlenka návštěvy plně virtuálních světů oddělených od našeho vlastního již dlouho zaujala představivost veřejnosti a dostala přednost před „rozšiřováním“ našeho stávajícího světa. Na druhou stranu má rozšířená realita již dlouho mnoho praktických aplikací v podnikových prostředích, jako je průmyslová výroba. To by mohlo vést k tomu, že by se uživatelé seznámili s technologií v práci, což by mohlo vést k nárůstu spotřebitelského používání rozšířené reality doma.

Technologická výzkumná společnost Gartner předpovídá, že virtuální realita dosáhne masového přijetí do roku 2020 až 2023 , zatímco předpovídá masové přijetí rozšířené reality několik let poté. To znamená, že to bude potenciálně deset let, než uvidíme rozsáhlé přijetí rozšířené reality, což se zdá být logickým závěrem.

Jak virtuální realita, tak rozšířená realita musí vyřešit technické problémy. Rozšířená realita sdílí téměř všechny stejné problémy, jaké zažívá virtuální realita, ale má další problémy, které je třeba vyřešit s počítačovým viděním pro detekci objektů v reálném světě, jedinečnými faktory tvaru zobrazení na průhledných displejích (pokud nepoužíváte videokameru jako průchozí), digitálním objektem umístění, uzamčení digitálních hologramů na místě v reálném světě a mnoho dalšího.

Rozšířená realita: Faktory tvaru a první dojmy

Největší pokus rozšířené reality dohnat virtuální realitu a dostat se na výsluní veřejného povědomí se také může ukázat jako jeden z největších problémů, se kterými se musí potýkat. Aby uživatelé mohli zažít virtuální realitu, musí si zakoupit další periferie, jako jsou drahé náhlavní soupravy a počítače, které je budou napájet. Přidání rozšířené reality do standardních mobilních zařízení okamžitě vkládá formu rozšířené reality do rukou stovek milionů uživatelů.

Tato zkušenost s rozšířenou realitou je však mnohem menší než optimální. Inženýři ve společnostech Apple a Google odvedli ohromující práci a přinesli zážitek z rozšířené reality do zařízení, která nejsou primárně vytvořena pro tento účel, ale počáteční zkušenost většiny spotřebitelů s rozšířenou realitou bude omezena na to, co může poskytnout mobilní zařízení.

Jak se říká, nikdy nedostanete druhou šanci udělat první dojem. Pokud mají uživatelé na svých mobilních zařízeních nekvalitní zkušenost s rozšířenou realitou, mohou si tuto zkušenost obecně spojovat s rozšířenou realitou a zcela odmítnout technologii tak pokročilou, jakou může mobilní zkušenost s rozšířenou realitou poskytnout. Mohou pak odmítnout nespočet dalších formálních faktorů, které existují, aby poskytly potenciálně lepší zážitek z rozšířené reality.

Rozšířená realita: Cena a dostupnost

Řešení problému „prvního dojmu“ je otázka sama o sobě. Ačkoli se zdá, že řada náhlavních souprav a brýlí pro rozšířenou realitu je ve vývoji, v roce 2018 je k dispozici ke koupi pouze několik vyvolených a většina z nich je zaměřena na podniky, jde o „edice pro vývojáře“ nebo obecně nejsou připraveny pro veřejnou spotřebu.

Navíc, na rozdíl od virtuální reality, pro kterou je k dispozici řada levných náhlavních souprav, může hardware náhlavních souprav/brýlí pro rozšířenou realitu snadno stát tisíce dolarů, což je staví mimo dosah všech kromě těch nejoddanějších inovátorů nebo prvních osvojitelů. Tento rozdíl v nákladech může pomoci vysvětlit, proč se odhaduje, že masové přijetí rozšířené reality je o několik let dále než u virtuální reality.

Rozšířená realita, a konkrétně náhlavní soupravy pro rozšířenou realitu, existují velmi často v rané fázi přijetí, ve fázi inovátorů. Pro technologie může být náročné překonat hrbol raných osvojitelů a překonat propast, aby dosáhly fáze osvojení ranou většinou spotřebiteli.

Vnímaná užitečnost rozšířené reality

Nejlepší hardware na světě neznamená nic, pokud není doprovázen úžasným softwarem. Zdá se, že veřejnost příslib rozšířené reality zaujal, ale mnozí si nejsou zcela jisti, k čemu by ji použili. Mnoho lidí chápe výhody virtuální reality, protože možnost vžít se do plně virtuálního světa byla poměrně do hloubky prozkoumána populárními médii. Na druhou stranu rozšířená realita zůstala o něco více pod dohledem, takže si veřejnost jen stěží dokáže představit, jak bude využívána.

To může být scénář typu kuře nebo vejce. Vývojáři softwaru nechtějí vytvářet software pro hardware, který nedosáhl určité úrovně spotřeby, a spotřebitelé nechtějí kupovat hardware, který nemá širokou základnu aplikací, které by mohli používat. Uživatelé potřebují pádný důvod ke koupi těchto zařízení.

Pravděpodobně to bude vyžadovat několik podnikavých softwarových vývojářů, kteří vytvoří nějaké „nevyhnutné“ aplikace, které podpoří přijetí spotřebiteli. I když cesta pro tyto softwarové vývojáře nebude dobře ujetá, ti, kteří vytvoří první „zabijácké aplikace“ pro srpen, budou bohatě odměněni.

Již existuje řada aplikací pro rozšířenou realitu, které ukazují, v čem je rozšířená realita dobrá.

Rozšířená realita a sledování

Jedním z největších rysů rozšířené reality je schopnost umístit digitální objekty do trojrozměrného prostoru reálného světa. Umístění objektu je poměrně jednoduché pomocí skutečné značky, která označuje, kam by měl předmět jít, ale konečným cílem mnoha aplikací rozšířené reality je sledování bez značek.

Níže uvedený příklad ukazuje příklad rozšířené reality založené na markerech. Rozšířená realita založená na značkách vyžaduje, aby byla speciálně navržená značka umístěna v reálném prostoru, aby se kamery/počítačové vidění mohly orientovat. V tomto příkladu byl na stůl umístěn papírový výtisk QR kódu a software pro rozšířenou realitu na něj umístil digitální hologram krychle. Rozšířená realita založená na značkách může poskytnout velmi solidní základ pro sledování, protože počítačové vidění nemusí být tak sofistikované jako sledování bez značek. Jen to musí rozpoznat značku.

Rozšířená realita založená na markerech.

Jedním z pojmů, které uslyšíte při diskusi o rozšířené realitě, je počítačové vidění. Počítačové vidění je širokým oborem studia, ale v kontextu rozšířené reality obvykle popisuje, jak může počítač porozumět prostředí, které vidí prostřednictvím digitálního obrazu nebo videa.

Počítačové vidění, které zvládne rozšířenou realitu bez značek, je technologicky obtížné, protože vyžaduje komplexní pochopení skutečného 3D prostoru. Náš mozek dokáže prohlížet scénu a snadno rozlišovat mezi zdí, oknem a dveřmi, ale počítač uvidí pouze sbírku pixelů, přičemž žádný pixel nemá větší význam než druhý. Počítačové vidění popisuje, jak může počítač vzít sbírku pixelů a pochopit, co znamenají. Například s ohledem na obrázek stolu by počítačové vidění aplikaci umožnilo nejen rozpoznat jej jako sbírku pixelů, ale také jej identifikovat jako objekt ve 3D prostoru s výškou, šířkou a hloubkou.

Dokonce i na systémech, které dokážou provést zpracování požadované pro rozšířenou realitu bez značek, může dojít ke zpoždění během zpracování. Některá zařízení s rozšířenou realitou jsou při zpracování prostředí rychlejší než jiná (s HoloLens si v tomto ohledu vedou pozoruhodně dobře), ale mnoho zařízení s rozšířenou realitou trpí určitou latencí sledování (zpožděním). Pohybujte svým mobilním zařízením nebo změňte polohu hlavy dostatečně rychle a můžete vidět určité posunutí digitálních hologramů umístěných ve fyzickém prostoru, a to i na těch nejlepších zařízeních současné generace.

Pokud byste však ve skutečném světě pozorovali, jak židle mění polohu nebo klouže po podlaze, když jste otočili hlavu, předpokládali byste, že ve vašem domě straší. Tyto problémy se sledováním jsou dnes stále běžným jevem při zkušenostech s rozšířenou realitou.

Správné sledování je jednou z největších výzev, kterým rozšířená realita čelí, ale bude to znamenat dlouhou cestu k zachování iluze digitálních položek uživatele existujících ve fyzickém prostoru. Očekávejte, že nová generace zařízení učiní sledování prioritou a vylepší současnou generaci sledovací technologie.

Rozšířená realita: Zorné pole

Zorné pole (FOV) označuje prostor, ve kterém se mohou objevit digitální hologramy. Například FOV pro mobilní rozšířenou realitu je množství viditelného prostoru na obrazovce vašeho zařízení. Obrazovka zařízení funguje jako vaše okno do světa rozšířené reality. Podívejte se pryč z tohoto okna do digitálu a viděli byste pouze skutečný svět, kde žádné hologramy neexistují.

U některých současných náhlavních souprav/brýlí pro rozšířenou realitu digitální FOV obvykle pokrývá pouze velmi malou oblast v hledí nebo brýlích, nikoli celou viditelnou oblast. To dává efekt pohledu do virtuálního světa skrz malé okno nebo štěrbinu na dopisy.

Podobně jako při pohledu skrz štěrbinu pro písmena by se hologramy objevily pouze v oblasti, kterou označíte jako viditelnou. Jakákoli část hologramu, která spadá do oblasti, kterou hologram označíte, není viditelná, bude v tomto bodě odříznuta. Jak můžete vidět, náhlavní souprava s úzkým zorným polem má mnohem obtížnější možnost nabídnout stejnou úroveň ponoření jako náhlavní souprava s větším zorným polem.

Je zřejmé, že větší FOV je vhodnější než menší. Pokud se holografické obrázky zobrazují pouze v malém okně, je snadné se zbavit zážitku, když uvidíte, jak jsou hologramy oříznuty ve vašem FOV. Zdá se, že Meta 2 má největší FOV ze současné série náhlavních souprav, tvrdí 90stupňové FOV, ale všechny mají před sebou dlouhou cestu, než se přiblíží k FOV lidského oka (přibližně 135 stupňů vertikálně a 200 stupňů horizontálně).

Zlepšení zorného pole pro rozšířenou realitu se ukazuje jako jeden z dalších velkých skoků, které rozšířená realita udělá s další generací hardwaru. Ve skutečnosti Microsoft již oznámil, že našel způsob, jak více než zdvojnásobit své současné FOV pro svou příští generaci HoloLens, což by byl skvělý krok k vyřešení největší stížnosti, kterou má většina lidí na HoloLens.

Vizuály v rozšířené realitě

Stejně jako současná generace náhlavních souprav pro virtuální realitu se i současné náhlavní soupravy pro rozšířenou realitu snaží splnit požadavky na vysoké rozlišení, na které jsou spotřebitelé zvyklí.

Navíc mnoho současných zařízení s rozšířenou realitou trpí špatnou okluzí (efekt, kdy objekt blokuje jiný objekt). V rozšířené realitě se okluze obvykle týká fyzických objektů, které zakrývají ty digitální. Možná jste si všimli tohoto problému v mobilních aplikacích s rozšířenou realitou, jako je Pokémon Go : Někdy můžete vytvořit velmi realistickou scénu se Zubatem vznášejícím se nad zemí; jindy se zdá, že Squirtle je napůl zaseknutý ve zdi. Takové vizuály jsou způsobeny nedostatkem správné okluze v rozšířené realitě. Když je okluze správně provedena, mohou být digitální objekty přesně a realisticky umístěny v jakémkoli vztahu k objektům reálného světa – pod nimi, částečně za nimi, nad nimi nebo jakkoli, co simulace vyžaduje.

Zařízení HoloLens a Meta 2 mohou vykonávat přiměřený stupeň okluze a ukázková videa Magic Leap ukazují velmi vysokou úroveň okluze (ačkoli protože zařízení ještě nebylo dodáno v polovině roku 2018, je těžké předvídat, zda výroba zařízení bude schopno dosáhnout vysoké laťky nastavené ve svých ukázkách videí).

Obrázek níže zobrazuje snímek obrazovky okluzního Magic Leap zobrazený v jednom z jeho prvních demo videí. Digitální hologram robota je bez problémů uzavřen horní a boční nohou stolu. Pokud je Magic Leap schopen replikovat tuto věrnost grafiky v kombinaci s touto úrovní okluze ve svém zařízení pro masové spotřebitele, bude to obrovský krok vpřed pro rozšířenou realitu.

Možná se to nezdá, ale přemýšlejte o tom z hlediska orientace bez značek. Aby bylo možné umístit robota za nohu stolu, musí simulační software rozumět 3D prostoru a ne jen vidět sbírku pixelů. Potřebuje si prohlédnout scénu a umět spočítat, co má být v popředí, co v pozadí a kam do toho všeho má zapadnout digitální hologram. Musí rozumět tomu, co znamená „pod stolem“, a vědět, které části stolu jsou v prostoru dále než ostatní. Toho není snadné dosáhnout.

Zdroj: demo video YouTube
Magic Leap.

Aby rozšířená realita poskytla kvalitní zážitek v masovém spotřebitelském měřítku, bude řešení okluze pro dynamická prostředí důležitým problémem, který je třeba vyřešit.