Проблеми з доповненою реальністю

Довгий час здавалося, що доповнена реальність існує в тіні віртуальної реальності. Ідея відвідати повністю віртуальні світи, відокремлені від нашого, вже давно захоплювала уяву публіки і мала перевагу над «збільшенням» нашого існуючого світу. З іншого боку, доповнена реальність вже давно має багато практичних застосувань у корпоративних середовищах, таких як промислове виробництво. Це може призвести до того, що користувачі ознайомляться з технологією на роботі, що потенційно може призвести до зростання використання споживчої доповненої реальності вдома.

Дослідницька компанія Gartner прогнозує, що віртуальна реальність досягне масового впровадження до 2020-2023 років , тоді як вона прогнозує масове впровадження доповненої реальності через кілька років після цього. Це означає, що потенційно пройде десять років, перш ніж ми побачимо широкомасштабне впровадження доповненої реальності, що здається логічним завершенням.

І віртуальна, і доповнена реальність мають технічні проблеми для вирішення. Доповнена реальність має майже всі ті ж проблеми, що й віртуальна реальність, але має додаткові проблеми для вирішення комп’ютерного зору для виявлення об’єктів реального світу, унікальні форм-фактори дисплея на прозорих дисплеях (якщо не використовується відеокамера як прохідний), цифровий об’єкт розміщення, фіксація цифрових голограм у реальному світі та багато іншого.

Доповнена реальність: форм-фактори та перші враження

Найбільша спроба доповненої реальності наздогнати віртуальну реальність і вийти в центр уваги суспільної свідомості також може виявитися однією з найбільших проблем, з якими їй доводиться боротися. Щоб відчути віртуальну реальність, користувачі повинні придбати додаткові периферійні пристрої, такі як дорогі гарнітури та комп’ютери для їх живлення. Додавання доповненої реальності до стандартних мобільних пристроїв негайно передає форму доповненої реальності в руки сотень мільйонів користувачів.

Однак досвід доповненої реальності набагато менш оптимальний. Інженери Apple і Google виконали приголомшливу роботу, перенісши досвід доповненої реальності на пристрої, створені не для цієї мети, але початковий досвід більшості споживачів з доповненою реальністю буде обмежений тим, що може забезпечити мобільний пристрій.

Як кажуть, у вас ніколи не буде другого шансу справити перше враження. Якщо користувачі мають низькоякісний досвід роботи з доповненою реальністю на своїх мобільних пристроях, вони можуть пов’язувати цей досвід із доповненою реальністю загалом і повністю відкинути технологію як настільки передову, наскільки це може забезпечити мобільний досвід доповненої реальності. Потім вони можуть відмовитися від безлічі інших форм-факторів, які існують для забезпечення потенційно кращого досвіду доповненої реальності.

Доповнена реальність: вартість і доступність

Вирішення проблеми «першого враження» є власним питанням. Хоча ряд гарнітур і окулярів доповненої реальності, схоже, знаходяться в розробці, лише деякі з них доступні для придбання в 2018 році, і більшість з них орієнтовані на підприємства, є «виданнями для розробників» або взагалі не готові до публічного споживання.

Крім того, на відміну від віртуальної реальності, для якої доступна низка недорогих гарнітур, обладнання для гарнітур/окулярів доповненої реальності може легко коштувати тисячі доларів, що ставить їх недоступними для всіх, крім найбільш відданих новаторів або ранніх користувачів. Ця різниця у вартості може допомогти пояснити, чому масове впровадження доповненої реальності оцінюється на кілька років далі, ніж віртуальна реальність.

Доповнена реальність і, зокрема, гарнітури доповненої реальності дуже часто існують на ранній стадії впровадження, на стадії інноваторів. Технологіям може бути складно подолати горб ранніх прихильників і подолати прірву, щоб досягти стадії раннього прийняття більшості споживачів.

Відчутна корисність доповненої реальності

Найкраще обладнання у світі нічого не означає, якщо воно не супроводжується дивовижним програмним забезпеченням. Суспільство, здається, заінтриговано обіцянкою доповненої реальності, але багато хто не зовсім впевнений, для чого вони б це використали. Багато людей розуміють переваги віртуальної реальності, оскільки популярні ЗМІ досить глибоко досліджують можливість потрапити в повністю віртуальний світ. З іншого боку, доповнена реальність залишається дещо більше під радаром, тому громадськості важко уявити, як вона буде використовуватися.

Це може бути сценарій «курка чи яйце». Розробники програмного забезпечення не хочуть створювати програмне забезпечення для обладнання, яке не досягло певних рівнів споживання, а споживачі не хочуть купувати обладнання, яке не має широкої бази додатків для використання. Користувачам потрібна вагома причина для покупки цих пристроїв.

Ймовірно, знадобиться кілька ініціативних розробників програмного забезпечення, які створять деякі «обов’язкові» програми, які сприятимуть поширенню споживачів. Хоча шлях для цих розробників програмного забезпечення не буде добре пройдений, ті, хто створить перші «вбивчі програми» для aug, будуть щедро винагороджені.

Вже існує ряд додатків доповненої реальності, які демонструють, у чому доповнена реальність хороша.

Доповнена реальність і відстеження

Однією з найбільших особливостей доповненої реальності є можливість розміщувати цифрові об’єкти в тривимірному реальному просторі. Розміщення об’єкта помірно просто за допомогою маркера реального світу, щоб вказати, куди має йти об’єкт, але кінцевою метою багатьох програм доповненої реальності є відстеження без маркерів.

Наведений нижче приклад показує приклад доповненої реальності на основі маркерів . Доповнена реальність на основі маркерів вимагає розміщення спеціально розробленого маркера в реальному просторі, щоб камери/комп’ютерний зір могли орієнтуватися. У цьому прикладі паперовий роздрукований QR-код помістили на стіл, а програмне забезпечення доповненої реальності розміщує цифрову голограму куба поверх нього. Доповнена реальність на основі маркерів може забезпечити дуже міцну базу для відстеження, тому що комп’ютерний зір не обов’язково має бути настільки складним, як відстеження без маркерів. Потрібно лише розпізнати маркер.

Доповнена реальність на основі маркерів.

Одним із термінів, які ви почуєте під час обговорення доповненої реальності, є комп’ютерний зір. Комп’ютерний зір – це широке поле дослідження, але в контексті доповненої реальності воно зазвичай описує, як комп’ютер може зрозуміти навколишнє середовище, яке він бачить, за допомогою цифрового зображення або відео.

Комп’ютерний зір, який може працювати з доповненою реальністю без маркерів, є технологічно складним, оскільки вимагає комплексного розуміння реального 3D-простору. Наш мозок може переглядати сцену і легко розрізняти стіну, вікно та дверний проріз, але комп’ютер просто бачить набір пікселів, причому жоден піксель не має більшого значення, ніж інший. Комп’ютерний зір описує, як комп’ютер може взяти набір пікселів і зрозуміти, що вони означають. Наприклад, якщо матиме зображення таблиці, комп’ютерний зір дозволить додатку не тільки розпізнати його як набір пікселів, але й ідентифікувати його як об’єкт у тривимірному просторі з висотою, шириною та глибиною.

Навіть у системах, які можуть виконувати обробку, необхідну для доповненої реальності без маркерів, може виникати затримка під час обробки. Деякі пристрої доповненої реальності швидше за інші обробляють середовище (з HoloLens в цьому відношенні дуже добре), але багато пристроїв доповненої реальності страждають від певної затримки (затримки) відстеження . Перемістіть мобільний пристрій або змініть положення голови досить швидко, і ви можете побачити деякий зсув цифрових голограм, розміщених у фізичному просторі, навіть на найкращих пристроях поточного покоління.

Однак у реальному світі, якщо ви помітили, як стілець змінює положення або ковзає по підлозі, коли ви повертаєте голову, ви припускаєте, що у вашому домі є привиди. Ці проблеми відстеження все ще є поширеним явищем у доповненій реальності сьогодні.

Правильне відстеження є однією з найбільших проблем, з якими стикається доповнена реальність, але вона значною мірою допоможе зберегти ілюзію цифрових елементів користувача, які існують у фізичному просторі. Очікуйте, що наступне покоління пристроїв зробить відстеження пріоритетом і покращить технологію відстеження поточного покоління.

Доповнена реальність: Поле зору

Поле зору (FOV) відноситься до простору, в якому можуть з’являтися цифрові голограми. Наприклад, FOV для мобільної доповненої реальності — це кількість видимого простору на екрані вашого пристрою. Екран пристрою служить вашим вікном у світ доповненої реальності. Погляньте від цього вікна в цифрове, і ви побачите лише реальний світ, де немає голограм.

На деяких сучасних гарнітурах/окулярах з доповненою реальністю цифровий FOV зазвичай охоплює лише дуже невелику ділянку у козирку або окулярах, а не всю видиму область. Це дає ефект погляду у віртуальний світ через маленьке віконце або слот для букв.

Подібно до перегляду через слот для букв, голограми з’являться лише в області, яку ви позначили як видиму голограму. Будь-яка частина голограми, яка потрапляє в область, яку ви позначаєте голограмою невидимою , буде відрізана в цій точці. Як бачите, гарнітура з вузьким полем огляду має набагато важчий час, забезпечуючи такий же рівень занурення, як гарнітура з більшим кутом огляду.

Очевидно, що більший FOV кращий, ніж менший. Якщо голографічні зображення відображаються лише в невеликому вікні, їх легко витягнути з досвіду, оскільки ви бачите, що голограми обриваються у вашому FOV. Здається, Meta 2 має найбільший FOV з поточної партії гарнітур, заявляючи про 90-градусний FOV, але всім потрібно пройти довгий шлях, перш ніж наблизитися до FOV людського ока (приблизно 135 градусів по вертикалі і 200 градусів по горизонталі).

Покращення поля зору доповненої реальності стане одним із наступних великих стрибків у доповненій реальності за допомогою апаратного забезпечення наступного покоління. Фактично, Microsoft вже оголосила, що знайшла спосіб більш ніж вдвічі збільшити поточне поле зору для свого наступного покоління HoloLens, що стане чудовим кроком до вирішення найбільшої скарги, яку більшість людей має на HoloLens.

Візуали в доповненій реальності

Як і сучасне покоління гарнітур віртуальної реальності, нинішні гарнітури доповненої реальності намагаються задовольнити вимоги високої роздільної здатності, до яких звикли споживачі.

Крім того, багато сучасних пристроїв доповненої реальності страждають від поганої оклюзії (ефект блокування об’єктом іншого об’єкта). У доповненій реальності під оклюзією зазвичай розуміють фізичні об’єкти, що приховують цифрові. Можливо, ви помічали цю проблему в мобільних програмах доповненої реальності, таких як Pokémon Go : іноді ви можете створити дуже реалістичну сцену, коли Зубат ширяє над землею; в інших випадках Сквиртл, здається, наполовину застряг у стіні. Такі візуальні зображення виникають через відсутність належної оклюзії в доповненій реальності. Коли оклюзія виконана належним чином, цифрові об’єкти можна точно і реалістично розташувати в будь-якому відношенні до об’єктів реального світу — під ними, частково позаду них, поверх них або все, що вимагає моделювання.

Пристрої HoloLens і Meta 2 можуть виконувати прийнятний ступінь оклюзії, а демонстраційні відео Magic Leap, схоже, показують дуже високий рівень оклюзії (хоча, оскільки пристрій ще не було відправлено станом на середину 2018 року, важко передбачити, чи буде виробництво пристрій зможе досягти високої планки, встановленої у своїх відеодемонстраціях).

На зображенні нижче показано знімок екрана оклюзії Magic Leap, показаний в одному з його ранніх демонстраційних відео. Цифрова голограма робота плавно закривається верхньою і бічними ніжками столу. Якщо Magic Leap зможе відтворити цю точність графіки в поєднанні з таким рівнем оклюзії в своєму пристрої для масового споживача, це стане величезним кроком вперед для доповненої реальності.

Може здатися, що це не так багато, але подумайте про це з точки зору орієнтації без маркера. Щоб розмістити робота за ніжкою столу, програмне забезпечення для моделювання має розуміти тривимірний простір, а не просто бачити набір пікселів. Він повинен переглядати сцену і вміти розраховувати, що має бути на передньому плані, що має бути на задньому плані та де цифрова голограма має вписуватися у все це. Він повинен розуміти, що означає «під столом», і знати, які частини столу розташовані далі в просторі, ніж інші. Цього нелегко досягти.

Джерело: демонстраційне відео YouTube
Magic Leap.

Щоб доповнена реальність забезпечувала якісний досвід масового споживача, вирішення проблеми оклюзії для динамічних середовищ буде важливою проблемою, яку потрібно згладити.