Լրացված իրականություն

Լրացված իրականություն․ (անգլ.՝ augmented reality, AR[1] «լրացված իրականություն») ընկալման դաշտում շրջակա միջավայրի մասին տեղեկատվությունը լրացնելու և տեղեկատվության ընկալման բարելավման նպատակով օգտագործվող ցանկացած զգայական տվյալների ներդրում:

Լրացված իրականության օգտագործման օրինակ,երբ իրական օբյեկտները լրացվում են դրանց վրա ավելացվող ինֆորմացիայով

Էություն և ծագումԽմբագրել

Լրացված իրականությունը ընկալվող խառը իրականությունն է, որը ստեղծվում է համակարգչի միջոցով օգտագործելով «լրացված» տարրեր ընկալվող իրականության մասին, երբ իրական տարրերը ներդրվում են ընկալման դաշտում։

Ընկալվող իրականությունը լրացնելու ամենատարածված օրինակներից է՝ հեռուստացույցով ֆուտբոլային խաղի ժամանակ ցուցադրվող այն գունավոր զուգահեռ գիծը, որը ցույց է տալիս դարպասին ամենամոտ գտնվող խաղացողի դիրքը, տուգանայինի հարվածի տեղից մինչև դարպասն ընկած հեռավորությունը ցույց տվող աղեղն, հոկեյի խաղի ընթացքում տափօղակի թռիչքի «նկարված» հետագիծը, իրական և հորինված օբյեկտների միաձուլումը կինոֆիլմերում, համակարգչային կամ այլ սարքերի խաղերում և այլն։

Ենթադրաբար, «լրացված իրականություն» տերմինը առաջարկվել է Boeing ընկերության հետազոտող Թոմ Կադելլի կողմից (անգլ.՝ Tom Caudell) 1990 թվականին[2]։ Թոմ Կադելլը օգտագործում էր այս տերմինը, երբ նկարագրում էր թվային էկրանները, որոնք օգտագործվում էին ինքնաթիռների ստեղծման ընթացքում։ Ինքնաթիռները հավաքողները ունեին նոութբուքեր, որոնցով կարող էին տեսնել գծանկարներ և ցուցումներ՝ սաղավարտների միջոցով, որոնք ունեին կիսաթափանցիկ ցուցադրման վահանակներ[3]։

Գոյություն ունի լրացված իրականության մի քանի ձև՝ հետազոտող՝ Ռոնալդ Ազումա (անգլ.՝ Ronald Azuma) 1997 թվականին բնորոշել է այն որպես մի համակարգ, որը[4]

  1. համադրում է իրականն ու անիրականը (վիրտուալը),
  2. փոխներգործում են իրական ժամանակում,
  3. աշխատում է 3D-ում։

1994 թվականին Պոլ Միլգռամը (անգլ.՝ Paul Milgram) և Ֆումիո Կիսինոն (անգլ.՝ Fumio Kishino) նկարագրեցին «վիրտուալություն-իրականություն» բովանդակությունը (անգլ.՝ Milgram's Reality-Virtuality Continuum)[5]՝ այն մի տարածություն է, որը գտնվում է իրականության և վիրտուալության միջև, որոնց միջև տեղակայված է լրացված իրականությունը (ավելի մոտ իրականությանը) և լրացված վիրտուալությունը (ավելի մոտ վիրտուալությանը

Լրացված իրականությունը դա իրական աշխարհի տարրերին երևակայական օբյեկտների ավելացման արդյունք է, սովորաբար որպես օժանդակ ինֆորմացիա։

Երբեմն՝ որպես հոմանիշներ օգտագործվում են «ընդարձակված իրականություն», «բարելաված իրականություն», «հարստացված իրականություն», «մեծացված իրականություն» տերմինները։ Նշված տերմինների օգտագործումը ընգհանուր առմամբ սխալ է՝ «ընդարձակված իրականություն», «մեծացված իրականություն», «հարստացված իրականություն» տերմինները օգտագործվում են միայն ցույց տալու համար լրացված իրականության գործնական կիրառման որոշակի ձևեր և ասպեկտներ, իսկ «բարելաված իրականություն» տերմինի օգտագործումը խիստ կասկածելի է։

Լրացված իրականության տեխնոլոգիաԽմբագրել

  1. Ամրացում նշիչին․ տեխնոլոգիա, որի դեպքում օբյեկտը լրացված իրականությունում հայտնվում է, երբ տեսախցիկը պահում են ֆիզիկական բնօրինակի վրա։ Լրացված իրականության բովանդակությունը բեռնվում է, երբ տեսախցիկի տեսադաշտում հայտնվում է որոշակի տրիգգեր։ Որպես նշիչ կարող են հանդես գալ՝ նկարները, լոգոտիպները, լուսանկարները, ձայները։
  2. Ամրացում մակերևույթին․ տեխնոլոգիա, որի դեպքում օբյեկտը լրացված իրականությունում հայտնվում է տարածությունում, որը ամրացված է որոշակի կետի, այն ընտրվում է սարքի կողմից սկանավորման արդյունքում։ Ընկալվում են ինչպես հորիզոնական, այնպես էլ ուղղահայաց հարթությունները։ Այսպիսի տեխնոլոգիաօգտագործվում է, երբ անհրաժեշտ չէ պահել նշիչը սարքի տեսադաշտում։
  3. Ամրացում գեոլակացիային․ տեխնոլոգիա, որի դեպքում օբյեկտը լրացված իրականությունում հայտնվում է քաղաքի որոշակի կետում։ Այս դեպքում, որպես նշիչ է հանդիսանում գեոլակացիան՝ կոորդինանտները։
  4. Պորտալներ․ տեխնոլոգիա, որի դեպքում լրացված իրականությունում հայտնվում է տարածություն 360° ռեժիմում։ Որպես տարածություն կարող են հանդես գալ լուսանկարները, տեսանյութերը, գծապատկերները և այլն։
  5. Փոխազդեցություն ֆիզիկական օբյեկտի հետ․ տեխնոլոգիա, որի դեպքում ֆիզիկական օրիգինալի վրա ի հայտ են գալիս լրացուցիչ տարրեր լրացված իրականությունում։ Նման տեխնոլոգիայում որպես տրիգգեր հանդես է գալիս ֆիզիկական օբյեկտը։ Դրա համար ստեղծվում է ֆիզիկական օբյեկտի թվային պատճեն 3D միջավայրում։
  6. Իրատեսական կերպարների ինտեգրում․ տեխնոլոգիա, որի դեպքում իրական օբյեկտը տեղակայված է լրացված իրականությունում։ Այդպիսի արդյունքի կարելի է հասնել մի քանի ճանապարհով․ •2D վիդեո - իրական օբյեկտը տեսանկարահանում են մարդու հասակի տեսանկյունից, գրաֆիկական խմբագրիչի միջավայրում հեռացվում է ֆոնը և պատկերը տեղադրվում է AR միջավայրում՝ հանդիսատեսի նկատմամբ ուղիղ անկյան տակ։ Երբ հանդիսատեսը փորձում է անցնել օբյեկտին այն շրջվում է դեպի հանդիսատեսը միշտ միևնույն կողմով՝ պահպանելով ծավալի պատրանքը։ •4D նկարահանում՝ ստուդիական նկարահանում հատուկ տեսախցիկների հավաքածուի օգտագործմամբ, օբյեկտը նկարահանվում է շարժման ընթացքում։ Նկարահանման արդյունքում ստացվում է իրական անիմացիոն 3D մոդել, որը պատրաստ է AR միջավայր ինտեգրելու համար։
  7. Ընդլայնված գործառույթ․ տեխնոլոգիա, որը թույլ է տալիս ավելացնել ինտերակտիվ։ Հնարավորությունները՝ անիմացիայի բեռնում հպման միջոցով, երկխոսություն կերպարի հետ, անցում այլ վեբ ռեսուրսների և այլն։
  8. Մուլտիփլեյեր․ մի քանի սարքերի համակցված գործունեության ռեժիմ։ Օգտագործվում է խաղերում, քվեստերում, զանգվածային շնորհանդեսներում և դիզայներների ու ճարտարագետների համատեղ աշխատանքի ժամանակ։
  9. Web AR․ AR բովանդակության դիտում համացանցում։ Գոյություն ունի երկու տիպի •դիտում բրաուզերի միջավայրում, •հավելվածի ներբեռնում սարքի վրա։

Լրացված իրականության տեխնոլոգիաների զարգացումԽմբագրել

  • Իրական ժամանակում օբյեկտների ճանաչում։ Օգտագործվում է AR և ML տեխնոլոգիաների համակցումը կույրերին և վատ տեսողությամբ մարդկանց օգնելու համար։ Սմարթֆոնը օբյեկտի վրա պահելիս հավելվածը ճանաչում է այն և տալիս այդ օբյեկտի անվանումը։
  • 6D ai-կլանում։ Այս տեխնոլոգիան հիմնված է շրջակա միջավայրի ցանցի վրա, որտեղ աշխատում են ոչ միայն հարթությունները այլ նաև շրջակա միջավայրի մանրակրկիտ քարտեզը, որի շնորհիվ օբյեկտները լրացված իրականությունում կարող են իրենց ճիշտ պահել իրական օբյեկտների նկատմամբ։
  • Իրական 3D սկանավորում։

Լրացված իրականության զարգացման խնդիրներԽմբագրել

ֆուտուրոլոգ Ռոբերտ Սկոուբլը ասում է[6]․ «Ինչպես ցանկացած տեխնոլոգիայում այնպես էլ AR-ն և VR-ն ունեն իրենց հակառակ կողմը՝ դեռ շատ դժվար է դրանց կիրառումը։ Ամբողջ օրը AR ակնոցներ կրելիս աչքերը շատ են հոգնում, հատկապես դա նկատելի էր սարքի առաջին մոդելների կիրառման ժամանակ, բացի դրանից մարդն ավելի շատ ինֆորմացիա է ստանում։ Բայց ապագայում մարդիկ դրան կհարմարվեն՝ տեխնոլոգիաների զարգացմանը զուգընթաց»։ Ժամանակակից լրացված իրականության մյուս խնդիրը AR ակնոցների կրման անհարմարությունն է, դրանց մեծ չափերի պատճառով, ինչպես նաև դրանց թանկարժեք լինելը։ Լայն հասարակության համար նախատեսված ակնոցները, որոնք համեմատաբար ավելի էժան են և շատ տարածված են (օրինակ՝ Google Glass-ը) թույլ են, այդ պատճառով չեն կարող կատարել շատ ֆունկցիաներ[7]։

Գրականություն, կինեմատոգրաֆիա և հեռուստատեսությունԽմբագրել

Լրացված իրականության առաջին կիրառումները՝ չստանալով այն ժամանակ այդպիսի անվանում, գտել էին լայն կիրառություն ֆանտաստիկ գրականությունում, հեռուստատեսության արտադրանքում և կինոֆիլմերում, որտեղ համակցված են և փոխազդում են միմյանց հետ իրական օբյեկտները և անիմացիայի ու համակարգչային գրաֆիկայի միջոցով ստեղծված կերպարները։

Բջջային տեխնոլոգիաներԽմբագրել

Բջջային սարքերի համար նախատեսված ծրագրային շատ հավելվածներ կան, որոնք թույլ են տալիս լրացված իրականության միջոցով ստանալ անհրաժեշտ ինֆորմացիա շրջակա միջավայրի մասին՝ լրացված իրականության բրաուզերներ և մասնագիտացված ծրագրեր առանձին ծառայությունների համար։ Լրացված իրականության տարածումը և սպառողների շրջանում դրա աճող պահանջարկը կապված է այն բանի հետ, որ սմարթֆոնների և պլանշետ-ամակարգիչների հաշվողական թողունակությունն ու ներկառուցված ապարատային սենսորների հավաքածուն թույլ են տալիս իրական ժամանակում սարքում ներկառուցված տեսախցիկներից ստացվող տվյալների վրա ցանկացած թվային տվյալներ վերադրել։ Այս բնագավառում լուծումների մի մասը իրականացվում է մարմնին հպվող համակարգիչների միջոցով (այդ թվում խելացի հագուստի տարրերը) լրացված իրականության միջավայրի հետ մշտական կապի համար։

Google կորպորացիան աշխատում էր Project Glass-ի վրա (լրացված իրականությունը սպառողների շրջան դուրս բերելու առաջին փորձերից մեկն է, 2013 թվական, 2015-ին այն դադարեցվել է), իսկ Vuzix-ը՝ Smart Glasses M100-ի վրա։ Microsoft-ը 2016 թվականին թողարկեց Hololens-ը բիզնեսի և մասնագետների համար։ 2017 թվականօ հունիսին Apple ներկայացրեց ARKit[8] հարթակը։ Նմանատիպ մշակումներ են իրականացնում նար այլ խոշոր ընկերություններ, ինչպես Canon-ը MREAL[9] պրոֆեսիոնալ դիզայներների համար AR ակնոցներով և այլ շատ սկսնակ ընկերություններ։

ԲժշկությունԽմբագրել

Ժամանակակից լապարոսկոպիկ վիրահատությունների ժամանակ էնդոսկոպի վրա եղած պատկերը լրացվում է ներհամակարգային անգիոգրաֆիայի ընթացքում ձեռք բերված պատկերով։ Դա թույլ է տալիս վիրաբույժին հաստատ իմանալ, թե օրգանի ներսում որտեղ է գտնվում ուռուցքը և այդպես նվազեցվում է օրգանի առողջ հյուսվածքների կորուստը, ուռուցքների հեռացման ժամանակ[10]։

Զինվորական տեխնիկաԽմբագրել

 
X-38 փորձնական տիեզերանավի էկրանը՝ նշիչներով, որոնք ցույց են տալիս վայրէջքի վայրի բնութագրերը
 
Զինվորի ARC4 լրացված իրականության համակարգ (ԱՄՆ)

Ժամանակակից մարտական ​​ինքնաթիռներում և ուղղաթիռներում հաճախ օգտագործվում է ցուցատախտակ դիմակու վրա կամ օդաչուի սաղավարտի վրա։ Այն թույլ է տալիս օդաչուին ստանալ ամենակարևոր ինֆորմացիան հենց իր կողմից դիտվող իրավիճակում՝ չշեղվելով դեպի հիմնական սարքատախտակը[11]։ Օրինակ՝ դա թույլ է տալիս խնայել թանկարժեք վայրկյանները օդային մարտերի ժամանակ։ Նման շատ համակարգեր թույլ են տալիս կատարել թիրախավորում գլխի պտույտի կամ աչքերի բիբերի շարժման միջոցով։

Լայն տարածում են ստանում նաև լրացված իրականության տակտիկական համակարգերը մարտական մեքենաների անձնակազմերի, տանկերի, զինվորների համար։ Նման օրինակ է հանդիսանում ամերիկյան ARC4 սաղավարտային համակարգը։ Ապագայում լրացված իրականության համապատասխան սիմվոլները մշակելու համար կօգտագործվեն արհեստական ինտելեկտի տեխնոլոգիաները, ինչը թույլ կտա օպերատիվորեն նշանադրել թիրախները՝ ապահովելով արդյունավետ թիրախավորում, կոորդինացում և կրակի համատեղ անկոնֆլիկտ վարում[12]։

Լրացված իրականության տեխնոլոգիան հզոր գործիք է տեղանքում զինամթերքի պահեստավորման վայրերի 3D տոպոլոգիայի օպտիմիզացիայի համար` դարակաշարերում զինամթերքի հավաքածուների և դրանց միջև եղած հեռավորությունների հիման վրա` ելնելով ռիսկային գոտիների դինամիկ նկարագրումից: Նման տեղանքների մասին ինֆորմացիայի տարածումը թույլ կտա ընտրել անվտանք վայրեր և ստորաբաժանումների տեղաշարժման համար ավելի անվտանգ ճանապարհներ՝ պահեստային օբյեկտների պայթյունի վտանգի դեպքում։ Բացի դրանից AR ակնոցներին կամ համապատասխան էկրաններին կարող են ցուցադրվել տվյալներ զինամթերքի վիճակի և շահագործման վերաբերյալ՝ նախքան ստորաբաժանումներ ուղարկելը[13]։

Խաղային ինդուստրիաԽմբագրել

Գոյություն ունեն համակարգչային խաղեր, որոնք տեսախցիկից ստացված վիդեո ազդանշանը մշակում են և շրջակա միջավայրի պատկերներին վերադրում են լրացուցիչ տարրեր։ Օրինակ, 2004 թվականին թողարկվել էր բջջային հեռախոսների համար նախատեղված մի խաղ Mosquitos անվամբ, որը իրենից տեսախցիկի սովորական ռեժիմ էր ներկայացնում, որին վերադրված էին նշանակետ և մոծակներ, որոնք ընթացքում մեծանում էին, իսկ խաղացողի խնդիրն էր պաշտպանվել դրանցից կրակելու միջոցով։ Մոծակները գեներացվում էին ավելի լայն տարածության մեջ, որը դուրս էր տեսախցիկի տեսադաշտից, այդ պատճառով էլ պետք էր կանգնել սենյակում և պտտել հեռախոսը շուրջը՝ մոծակներին «գտնելու» համար[14]։

Ժամանակակից աշխարհում լրացված իրականությամբ խաղերը լայն տարածում են ստացել տարբեր սարքերի և խաղային բարձակների համար։ 2016 թվականի կեսերին աշխարհում չափազանց լայն տարածում գտավ և լուրջ հասարակական արձագանք ստացավ աշխարհում բազմաթիվ օգտատերեր ունեցող Pokémon Go[15] խաղը, որը նախատեսում էր պոկեմոնների ինտերակտիվ որս վիրտուալ լրացված իրական աշխարհում՝ Երկրի ամբողջ տարածքում գտնվող իրական օբյեկտների վրա։ Ամերիկացի Աբհիշեկ Սինգհը (անգլ.՝ Abhishek Singh) տեղափոխել է լրացված իրականություն Super Mario Bros-ի մի ամբողջ մակարդակ։ Նախագծողները Minecraft-ը նույնպես տեղափոխել են լրացված իրականություն[15]։

ՏպագրությունԽմբագրել

Լրացված իրականությունը ակտիվորեն օգտագործվում է տպագրության մեջ, այսպես կոչված լրացված իրականության բրաուզերների տարածման շնորհիվ[16], օրինակ՝ Wikitude, JuliviAR, Layar, blippAR, ViliPhoto և այլն։ Թերթերում, գրքույկներում, բրոշյուրներում, ամսագրերում և նույնիսկ աշխարհագրական քարտեզներում[17] տեղադրվում են պատկերներ, որոնք ծառայում են որպես նշիչներ թվային օբյեկտները հետագա պատկերազարդման համար։ Որպես լրացուցիչ ինֆորմացիա կարող է հանդես գալ տեքստը, պատկերը, վիդեոն, ձայնը կամ եռաչափ օբյեկտները՝ ստատիկ կամ անիմացիոն, փաստացի ցանկացած թվային տվյալներ։ Հատուկ զննարկիչ ծրագրերի միջոցով, որոնք տեղադրված են պլանշետների և սմարթֆոնների վրա, օգտատերերը սկանավորում են նշիչները և ստանում են հասանելիություն լրացված բովանդակությանը։

Պարբերական մամուլում լրացված իրականությունը հաճախ օգտագործվում գովազդի վիզուալացման համար, որպես օգագործողների ուշադրությունը գրավող շուկայական գործիք։ Սակայն հանդիպում են նախագծեր, որոնք ուղղված են սոցիալական խնդիրներ լուծելուն՝ վառ օրինակ է ճապոնական Tokyo Shimbun թերթի նախաձեռնությունը, որի տեքստերը հարմարեցվում են երեխաների ընկալման համար բջջային սարքերի միջոցով, ինչը միտված է երեխաների և նրանց ծնողների համար ընդհանուր տեղեկատվական դաշտի ստեղծմանը և ընտանիքում կապերի ամրապնդմանը[18]:

Անիմացիոն լրացված իրողությունը տարածում է ստացել նախադպրոցական կրթական գրականությանում:

Որպես լրացված իրականության նշիչներ կարող են օգտագործվել շտրիխ-կոդեր, QR կոդեր, RFID պիտակներ[19]։

ԾանոթագրություններԽմբագրել

  1. Откуда не ждали Apple готовит замену iPhone
  2. Brian X. Chen (2009-08-25)։ «If You’re Not Seeing Data, You’re Not Seeing» (անգլերեն)։ Wired։ Արխիվացված է օրիգինալից 2011-08-25-ին։ Վերցված է 2010-12-10 
  3. Иванова А. Технологии виртуальной и дополненной реальности:возможности и препятствия применения // Стратегические решения и риск-менеджмент. — 2018. — В. 3 (108). — ISSN 2618-947X.
  4. R. Azuma, A Survey of Augmented Reality Presence: Teleoperators and Virtual Environments, pp. 355—385, August 1997.
  5. P. Milgram and A. F. Kishino, Taxonomy of Mixed Reality Visual Displays Archived 2009-11-03 at the Wayback Machine. IEICE Transactions on Information and Systems, E77-D(12), pp. 1321—1329, 1994.
  6. «8 предсказаний Роберта Скоубла о будущем AR/VR-технологий»։ Rusbase (ռուսերեն)։ Վերցված է 2018-01-27 
  7. «Где будет использоваться дополненная реальность в 2018 году | Rusbase»։ Rusbase (ռուսերեն)։ Վերցված է 2018-01-27 
  8. Откуда не ждали Apple готовит замену iPhone
  9. Откуда не ждали Apple готовит замену iPhone
  10. Laparoscopic Surgery — Siemens Healthcare Global
  11. Психофизиологические проблемы разработки и эксплуатации нашлемных систем индикации
  12. Slyusar Vadym (2019)։ «Artificial intelligence as the basis of future control networks.»։ Coordination problems of military technical and devensive industrial policy in Ukraine. Weapons and military equipment development perspectives/ VII International Scientific and Practical Conference. Abstracts of reports. - October 8–10, 2019. - Kyiv. - Pp. 76 - 77. 
  13. Slyusar Vadym (2019)։ «Augmented reality in the interests of ESMRM and munitions safety.»։ Coordination problems of military technical and devensive industrial policy in Ukraine. Weapons and military equipment development perspectives/ VII International Scientific and Practical Conference. Abstracts of reports. - October 8–10, 2019. - Kyiv. - Pp. 193 - 194. 
  14. sharonxy (2011-09-17)։ «M mosquitoes - Molla 7650 Symbian camera game»։ Վերցված է 2017-11-16 
  15. 15,0 15,1 Откуда не ждали Apple готовит замену iPhone
  16. Что делать начинающему AR-сёрферу: обзор браузеров дополненной реальности — ARNext.ru
  17. Канадский стартап начал продажу детских географических AR-карт — ARNext.ru
  18. Газета Tokyo Shimbun адаптирует тексты для детей — ARNext.ru
  19. Яковлев Б. С., Пустов С. И. Классификация и перспективные направления использования технологии дополненной реальности // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. — 2013.