Problēmas ar paplašināto realitāti

Jau sen šķita, ka paplašinātā realitāte pastāv virtuālās realitātes ēnā. Ideja apmeklēt pilnībā virtuālās pasaules, kas ir nošķirtas no mūsu pasaules, jau sen ir piesaistījusi sabiedrības iztēli un ņēmusi virsroku pār mūsu esošās pasaules “paplašināšanu”. No otras puses, paplašinātajai realitātei jau sen ir daudz praktisku pielietojumu uzņēmumu vidē, piemēram, rūpnieciskajā ražošanā. Tas var novest pie tā, ka lietotāji savā darbā iepazīstas ar tehnoloģijām, kas potenciāli var izraisīt patērētāju paplašinātās realitātes izmantošanu mājās.

Tehnoloģiju izpētes uzņēmums Gartner prognozē, ka virtuālā realitāte sasniegs masveida ieviešanu līdz 2020.–2023. gadam , bet tā prognozē paplašinātās realitātes masveida ieviešanu dažus gadus pēc tam. Tas nozīmē, ka, iespējams, paies desmit gadi, pirms mēs redzēsim paplašinātās realitātes plaša mēroga pieņemšanu, kas šķiet loģisks secinājums.

Gan virtuālajai realitātei, gan paplašinātajai realitātei ir jāatrisina tehniskas problēmas. Papildinātajai realitātei ir gandrīz visas tās pašas problēmas, ar kurām saskaras virtuālā realitāte, taču tai ir papildu problēmas, kas jāatrisina saistībā ar datorredzi reālās pasaules objektu noteikšanai, unikāliem displeja formas faktoriem caurspīdīgos displejos (ja netiek izmantota videokamera kā caurlaides funkcija), digitālais objekts. izvietošana, digitālo hologrammu bloķēšana vietā reālajā pasaulē un daudz kas cits.

Papildinātā realitāte: formas faktori un pirmie iespaidi

Papildinātās realitātes lielākais mēģinājums panākt virtuālo realitāti un nonākt sabiedrības apziņas uzmanības centrā var izrādīties arī viena no lielākajām problēmām, ar ko tai jācīnās. Lai izbaudītu virtuālo realitāti, lietotājiem ir jāiegādājas papildu perifērijas ierīces, piemēram, dārgas austiņas un datori, kas tos darbinātu. Papildinātās realitātes pievienošana standarta mobilajām ierīcēm nekavējoties nodod paplašinātās realitātes veidu simtiem miljonu lietotāju rokās.

Tomēr šī paplašinātās realitātes pieredze ir daudz mazāka par optimālo. Apple un Google inženieri ir paveikuši apbrīnojamu darbu, lai nodrošinātu paplašinātās realitātes pieredzi ierīcēs, kas nav paredzētas galvenokārt šim nolūkam, taču lielākā daļa patērētāju sākotnējās pieredzes ar paplašināto realitāti būs tāda, kas aprobežosies ar to, ko var nodrošināt mobilā ierīce.

Kā saka, jums nekad nav otrās iespējas atstāt pirmo iespaidu. Ja lietotājiem mobilajās ierīcēs ir zemas kvalitātes paplašinātās realitātes pieredze, viņi var plaši saistīt šo pieredzi ar paplašināto realitāti kopumā un pilnībā noraidīt tehnoloģiju kā tikai tik progresīvu, kādu var nodrošināt mobilā paplašinātās realitātes pieredze. Pēc tam viņi var noraidīt neskaitāmus citus formas faktorus, kas pastāv, lai nodrošinātu potenciāli izcilu paplašinātās realitātes pieredzi.

Papildinātā realitāte: izmaksas un pieejamība

“Pirmā iespaida” problēmas risinājums ir savs jautājums. Lai gan šķiet, ka vairākas paplašinātās realitātes austiņas un brilles ir izstrādes stadijā, 2018. gadā iegādei ir pieejamas tikai dažas, un lielākā daļa no tām ir paredzētas uzņēmumiem, ir “izstrādātāju izdevumi” vai vispār nav gatavas publiskam patēriņam.

Turklāt atšķirībā no virtuālās realitātes, kurai ir pieejamas vairākas lētas austiņas, paplašinātās realitātes austiņu/briļļu aparatūra var viegli maksāt tūkstošiem dolāru, tāpēc tās nav pieejamas visiem, izņemot visnoderīgākos novatorus vai agrīnos izmantotājus. Šī izmaksu atšķirība var palīdzēt izskaidrot, kāpēc paplašinātās realitātes masveida ieviešana tiek lēsta dažus gadus tālāk nekā virtuālā realitāte.

Papildinātā realitāte un īpaši paplašinātās realitātes austiņas pastāv ļoti daudz agrīnā pieņemšanas posmā, novatoru posmā. Tehnoloģijām var būt sarežģīti pārvarēt agrīno adoptētāju kupli un pārvarēt plaisu, lai sasniegtu agrīnā vairākuma patērētāju adopcijas posmu.

Papildinātās realitātes uztvertā lietderība

Labākā aparatūra pasaulē neko nenozīmē, ja tai nav pievienota pārsteidzoša programmatūra. Šķiet, ka sabiedrība ir ieintriģēta par paplašinātās realitātes solījumu, taču daudzi nav īsti pārliecināti, kādam nolūkam viņi to izmantotu. Daudzi cilvēki saprot virtuālās realitātes priekšrocības, jo spēju iekļauties pilnībā virtuālajā pasaulē populārie mediji ir pētījuši samērā dziļi. No otras puses, paplašinātā realitāte ir palikusi nedaudz vairāk zem radara, tādējādi sabiedrībai ir grūti iedomāties, kā tā tiks izmantota.

Tas var būt vistas vai olas scenārijs. Programmatūras izstrādātāji nevēlas veidot programmatūru aparatūrai, kas nav sasniegusi noteiktu patēriņa līmeni, un patērētāji nevēlas iegādāties aparatūru, kurai nav plašas lietojumprogrammu bāzes. Lietotājiem ir nepieciešams pārliecinošs iemesls, lai iegādātos šīs ierīces.

Iespējams, ka dažiem uzņēmīgiem programmatūras izstrādātājiem būs jāizveido dažas "obligātās" lietojumprogrammas, kas veicinās patērētāju pieņemšanu. Lai gan ceļš šiem programmatūras izstrādātājiem nebūs labi staigāts, tie, kas izveidos pirmās augu lietojumprogrammas, tiks apbalvoti ar lielu atlīdzību.

Jau pastāv vairākas paplašinātās realitātes lietojumprogrammas, kas parāda, kādas ir paplašinātās realitātes prasmes.

Papildinātā realitāte un izsekošana

Viena no lielākajām paplašinātās realitātes iezīmēm ir iespēja ievietot digitālos objektus trīsdimensiju, reālās pasaules telpā. Objekta novietošana ir mēreni vienkārša, izmantojot reālās pasaules marķieri, lai norādītu, kur objektam jānonāk, taču daudzu paplašinātās realitātes lietojumprogrammu galvenais mērķis ir izsekošana bez marķieriem.

Tālāk esošajā piemērā ir parādīts uz marķieriem balstītas paplašinātās realitātes piemērs . Uz marķieriem balstītai paplašinātajai realitātei ir nepieciešams īpaši izstrādāts marķieris, kas jānovieto reālajā pasaulē, lai kameras/datorredze varētu orientēties. Šajā piemērā uz galda ir novietota QR koda papīra izdruka, un paplašinātās realitātes programmatūra novieto kuba digitālo hologrammu virs tā. Uz marķieriem balstītā paplašinātā realitāte var nodrošināt ļoti stabilu pamatu izsekošanai, jo datora redzei nav jābūt tik sarežģītai kā izsekošana bez marķieriem. Tam vienkārši jāatpazīst marķieris.

Uz marķieriem balstīta paplašinātā realitāte.

Viens no terminiem, ko dzirdēsit, apspriežot paplašināto realitāti, ir datora redze. Datorredze ir plašs pētījumu lauks, taču paplašinātās realitātes kontekstā tas parasti apraksta, kā dators var saprast vidi, ko tas redz, izmantojot digitālo attēlu vai video.

Datorredze, kas spēj apstrādāt paplašināto realitāti bez marķieriem, ir tehnoloģiski sarežģīta, jo tai ir nepieciešama sarežģīta izpratne par reālās pasaules 3D telpu. Mūsu smadzenes var redzēt ainu un viegli atšķirt sienu, logu un durvju aili, bet dators redzēs tikai pikseļu kolekciju, un neviens pikselis nav nozīmīgāks par otru. Datorredze apraksta, kā dators var uztvert pikseļu kolekciju un saprast, ko tie nozīmē. Piemēram, ņemot vērā tabulas attēlu, datorredze ļautu lietojumprogrammai ne tikai atpazīt to kā pikseļu kolekciju, bet arī identificēt to kā objektu 3D telpā ar augstumu, platumu un dziļumu.

Pat sistēmās, kas var veikt apstrādi, kas nepieciešama paplašinātajai realitātei bez marķieriem, apstrāde var aizkavēties. Dažas paplašinātās realitātes ierīces apstrādā vidi ātrāk nekā citas ( šajā ziņā HoloLens darbojas īpaši labi), taču daudzas paplašinātās realitātes ierīces cieš no zināma apjoma izsekošanas latentuma (aizkavēšanās). Pārvietojiet savu mobilo ierīci vai mainiet galvas stāvokli pietiekami ātri, un jūs varat redzēt nelielu digitālo hologrammu nobīdi, kas ievietotas fiziskajā telpā, pat labākajās pašreizējās paaudzes ierīcēs.

Tomēr reālajā pasaulē, ja jūs pavērot galvu, pamanot krēsla stāvokli vai slīdēšanu pa grīdu, jūs pieņemtu, ka jūsu mājā ir spokos. Šīs izsekošanas problēmas joprojām ir bieži sastopamas paplašinātās realitātes pieredzē.

Pareizas izsekošanas nodrošināšana ir viens no lielākajiem izaicinājumiem, ar ko saskaras paplašinātā realitāte, taču tas ievērojami palīdzēs saglabāt ilūziju par lietotāja digitālajiem priekšmetiem, kas atrodas fiziskajā telpā. Gaidiet, ka nākamās paaudzes ierīces izsekošanu padarīs par prioritāti un uzlabos pašreizējās paaudzes izsekošanas tehnoloģiju.

Papildinātā realitāte: skata lauks

Skata lauks (FOV) attiecas uz telpu, kurā var parādīties digitālās hologrammas. Piemēram, mobilās paplašinātās realitātes FOV ir skatāmās vietas apjoms jūsu ierīces ekrānā. Ierīces ekrāns darbojas kā logs uz paplašinātās realitātes pasauli. Paskatieties prom no šī loga digitālajā, un jūs redzētu tikai reālo pasauli, kurā nav hologrammu.

Dažās pašreizējās paplašinātās realitātes austiņās/brillēs digitālais FOV parasti aptver tikai ļoti nelielu viziera vai briļļu laukumu, nevis visu skatāmo laukumu. Tas rada iespaidu, ka skatāties virtuālajā pasaulē caur nelielu logu vai burtu slotu.

Līdzīgi kā caur burtu slotu, hologrammas parādās tikai tajā apgabalā, kuru atzīmējat kā redzamu hologrammu. Jebkura hologrammas daļa, kas iekrīt apgabalā, kurā atzīmējat hologrammu kā neredzamu, šajā vietā tiks nogriezta. Kā redzat, austiņām ar šauru FOV ir daudz grūtāk nodrošināt tādu pašu iegremdēšanas līmeni kā austiņām ar lielāku FOV.

Acīmredzot lielāks FOV ir labāks nekā mazāks. Ja hologrāfiskie attēli tiek rādīti tikai nelielā logā, jūs varat viegli izkļūt no pieredzes, jo redzat, ka hologrammas tiek nogrieztas jūsu FOV. Šķiet, ka Meta 2 ir lielākais FOV no pašreizējās austiņu partijas, kas pieprasa 90 grādu FOV, taču tām ir tāls ceļš ejams, lai tuvotos cilvēka acs FOV (aptuveni 135 grādi vertikāli un 200 grādi horizontāli).

Papildinātās realitātes pieredzes FOV uzlabošana ir viens no nākamajiem lielajiem lēcieniem paplašinātajā realitātē, kas jāveic ar tās nākamās paaudzes aparatūru. Faktiski Microsoft jau ir paziņojis, ka ir atradis veidu, kā vairāk nekā dubultot pašreizējo FOV nākamās paaudzes HoloLens, kas būtu lielisks solis ceļā uz lielāko sūdzību risināšanu, kas lielākajai daļai cilvēku ir saistībā ar HoloLens.

Vizuālie attēli paplašinātajā realitātē

Tāpat kā pašreizējās paaudzes virtuālās realitātes austiņas, arī pašreizējās paplašinātās realitātes austiņas cīnās, lai apmierinātu augstas izšķirtspējas prasības, pie kurām patērētāji ir pieraduši.

Turklāt daudzas pašreizējās paplašinātās realitātes ierīces cieš no sliktas oklūzijas (objekta efekts, kas bloķē citu objektu). Papildinātajā realitātē oklūzija parasti attiecas uz fiziskiem objektiem, kas aizsedz digitālos objektus. Iespējams, esat pamanījis šo problēmu paplašinātās realitātes mobilajās lietotnēs, piemēram, Pokémon Go : dažreiz jūs varat izveidot ļoti reālistisku ainu, kur Zubats lidinās virs zemes; citreiz šķiet, ka Squirtle ir pa pusei iestrēdzis sienā. Šādu vizuālo attēlu iemesls ir pareizas oklūzijas trūkums paplašinātajā realitātē. Ja oklūzija ir pareizi izpildīta, digitālos objektus var precīzi un reālistiski novietot jebkurā saistībā ar reālās pasaules objektiem — zem tiem, daļēji aiz tiem, virs tiem vai neatkarīgi no tā, ko prasa simulācija.

HoloLens un Meta 2 ierīces var veikt saprātīgu oklūzijas pakāpi, un Magic Leap demonstrācijas videoklipos, šķiet, ir redzams ļoti augsts oklūzijas līmenis (lai gan, tā kā 2018. gada vidū ierīce vēl nav piegādāta, ir grūti paredzēt, vai ierīce spēs sasniegt augsto latiņu, kas iestatīta tās video demonstrācijās).

Tālāk esošajā attēlā ir parādīts ekrānuzņēmums ar oklūzijas Magic Leap, kas tika parādīts vienā no tā agrīnajiem demonstrācijas videoklipiem. Robota digitālo hologrammu nemanāmi aizsedz galda augšdaļa un sānu kāja. Ja Magic Leap spēs atkārtot šo grafikas precizitāti apvienojumā ar šāda līmeņa oklūzijas līmeni savā plaša patēriņa ierīcē, tas būs milzīgs solis uz priekšu paplašinātajā realitātē.

Tas var nešķist daudz, bet padomājiet par to, ņemot vērā orientāciju bez marķiera. Lai novietotu robotu aiz galda kājas, simulācijas programmatūrai ir jāsaprot 3D telpa, nevis tikai jāredz pikseļu kolekcija. Tai ir jāredz aina un jāspēj aprēķināt, kam vajadzētu būt priekšplānā, kam jābūt fonā un kur digitālajai hologrammai tajā visā jāiekļaujas. Tai ir jāsaprot, ko nozīmē “zem galda”, un jāzina, kuras galda daļas atrodas kosmosā tālāk uz priekšu nekā citas. To nav viegli sasniegt.

Avots: YouTube
Magic Leap demonstrācijas video.

Lai paplašinātā realitāte nodrošinātu kvalitatīvu pieredzi masveida patērētāju mērogā, dinamiskas vides oklūzijas atrisināšana būs svarīgs jautājums, kas jāatrisina.