Введение
Цифровизация все больше смещает нашу повседневную деятельность из реального мира в виртуальный. Можно ожидать, что эта тенденция и дальше будет усиливаться, поскольку повседневная жизнь многих людей уже более интегрирована в виртуальный мир, чем в реальный. Технологии виртуальной реальности могут стать движущей силой этой тенденции. Многие ученые уже изучают потенциал иммерсивных технологий и ограничения в этой области [2, 3, 7, 13, 16, 17]. Кроме того, эта технология очень привлекательна для сферы обучения. Она дает возможность проецировать реальные ситуации в защищенном пространстве. При этом использование данных технологий может быть экономически оправданным.
Цель статьи состоит в том, чтобы представить с социально-экономической точки зрения концепцию виртуальной и дополненной реальности и их характеристики.
Материалы и методы исследования
В исследовании использованы результаты структурированного обзора научной литературы и качественного исследования экспертных интервью. При написании статьи использовались общенаучные методы сравнительного анализа и категоризации.
Результаты исследования и их обсуждение
«Виртуальная реальность» – это очень молодое научное понятие, и поэтому среди ученых до сих пор нет единого определения этого термина. Каролина Круз-Нейра описывает виртуальную реальность как захватывающую, интерактивную, мультисенсорную и проецируемую на зрителя 3D среду [15]. Айвен Сазерленд дал художественное описание VR-реальности: «Это комната, в которой компьютер контролирует существование материи. Стул в такой комнате достаточно хорош, чтобы на нем сидеть, а пуля выстрела в ней – смертельна» [1]. С. Брайсон описал виртуальную реальность как использование трехмерных изображений и интерактивных устройств для исследования цифровых сред в реальном времени [14]. Фрэнк Стейнике считает, что виртуальная реальность характеризуется рендерингом в реальном времени с изменением точки обзора при повороте головы, конкретными или абстрактными 3D-средами и возможностью прямого манипулирования симулированными объектами [18]. Несмотря на то, что современные определения виртуальной реальности постоянно уточняются в связи с быстрым развитием технологий, представление о ней, данное пионерами ее освоения, все еще остается верным. Концепции наиболее зрелой формы виртуальной реальности присутствуют в таких фантастических фильмах как «Матрица» и «Аватар».
Виртуальная реальность – это искусственно созданный мир, который позволяет мозгу «продавать» интерактивные миры как реальные. Из-за сильной зрительной натуры человека (глаз отвечает примерно за 70 % восприятия реальности) создается впечатление, что пользователь действительно находится в этой изображенной реальности. Если это дополнить акустическими эффектами (человеческое ухо, наряду с глазом, является неотъемлемой частью восприятия окружающей среды) у пользователя не возникает путаницы, и он погружается в виртуальный мир полностью. При этом пользователи воспринимают его всеми своими органами чувств, а на необходимые технические средства в то же время больше не реагируют. Другим важным компонентом VR-реальности является ее высокая интерактивность, поскольку одной только стимуляции недостаточно для создания правдоподобия. Человек хочет активно действовать в этом иллюзорном мире, а не только чувствовать и созерцать [6]. Моделируемый виртуальный мир должен знать о действиях человека и генерировать искусственные стимулы для тактильных чувств.
Система виртуальной реальности – это компьютерная система, состоящая из устройств слежения, HMD-очков и программного обеспечения для создания симуляторного погружения. Контент, отображаемый с помощью системы виртуальной реальности, называется виртуальным миром, к которому относятся, модели 3D-объектов, их расположение в пространстве, источники света, звука и камеры. В виртуальных мирах присутствует динамическое поведение 3D-объектов и адаптированное действие пользователей. Технологические особенности виртуальной реальности ассоциируются со специальными устройствами ввода и вывода (дисплеи, устанавливаемые на голове (HMD), специальные стерео-очки и перчатки для передачи данных). Однако к этому техническому этому описанию не следует относиться серьезно, поскольку оно применимо только к текущему состоянию и будет пересмотрено в ближайшем будущем в связи с быстрым технологическим развитием. Виртуальную реальность также можно рассматривать как антипод для обычной компьютерной графики. Виртуальный мир и компьютерная графика основаны на 3D-контенте, но в первом случае основное внимание уделяется возможностям в реальном времени, а во втором представление 3D-контента не обязательно зависит от времени. В VR-технологиях для отображения используются 3D-дисплеи, то есть устройства ввода-вывода, положения и ориентации, которые можно отслеживать в 3D-пространстве. Усвоение 3D-контента при этом осуществляется мультисенсорно, то есть активизируются такие органы чувств, как зрение, слух, обоняние и осязание [9].
В научной литературе также часто рассматривается понятие «погружение» как еще одна из главных характеристик виртуального мира. Этот термин ученые интерпретируют по-разному. Нурумов Б.А., Оз М. понимают погружение в компьютерный мир в форме субъективного ощущения нахождения в виртуальной среде и восприятия окружающей среды как реальной, (стимулы реальной среды исчезают) [10]. Авторы выделяют четыре уровня восприятия физического присутствия в нефизическом мире. На первом уровне пользователи могут смотреть только в 360-градусном панорамном окружении, что исключает какое-либо взаимодействие с приложением. На втором уровне уже стимулируются несколько органов чувств, и искусственная среда расширяется за счет видео и аудио стимулов без вмешательства пользователя. На третьем уровне пользователи взаимодействуют с окружающей средой на очень низком уровне (пассивно). На четвертом уровне пользователи обладают сильным автономным разнообразием действий и могут свободно перемещаться и взаимодействовать с различными объектами. На этом уровне человек активно управляет своим опытом, и виртуальный мир кажется ему реальным. То есть возникает ощущение того, что он находится просто в другом «реальном» месте, что вызывает сильную эмоциональную реакцию. Поэтому приложения виртуальной реальности должны обеспечивать пользователям высокий уровень интерактивности и автономности, и только в этом случае, можно говорить о полном погружении.
Чтобы усилить ощущение полного погружения, устройства ввода-вывода должны полностью окружить пользователя изнутри, то есть обеспечивать широкое поле зрения, яркий контент с разрешением не менее 4К и задействовать как можно больше органов чувств. Так, 2016 год стал прорывным, на массовом рынке появились высококачественные и недорогие VR-очки (Oculus Rift от Facebook, HTC Vive от Valve и Playstation VR от Sony). Это произошло из-за повышения удобства пользования, снижения стоимости оборудования и постоянного совершенствования программного обеспечения. Высокое разрешение (Oculus Rift S имеет разрешение 2560x1440 пикселей) позволяет реалистично отображать контент, что способствует более интенсивному восприятию.
Типатат Ченнавасин (генеральный партнер венчурной фирмы Venture Reality Fund) считает, что с 2016 года продажи VR-приложений достигли объема $3 млрд. На сегодняшний день он видит прекрасные перспективы для независимых компаний, так как VR-рынок является достаточно прогнозируемым. По его словам, программистам не обязательно иметь выручку в $100 млн. Достаточно иметь бюджет в размере $1 млн. и зарабатывать $10 млн, то есть в 10 раз больше от вложенного. Такое фантастическое вложение капитала означает только одно – индустрия VR-игр переживает золотой век. Прогнозы и возрастающая популярность VR-игр среди геймеров показывают, что инвестиции в иммерсивные технологии быстро окупятся, поскольку доступность и качество гарнитур будут продолжать расти [4].
Однако, помимо экономического роста, системы виртуальной реальности всегда сталкивались с рядом проблем. Во-первых, это неадекватный опыт у пользователей, включающий в себя менее качественную графику, неудобные и тяжелые устройства и сопутствующее дорогостоящее оборудование [12]. Во-вторых, это кибер-болезнь, когда пользователи жалуются на головную боль, недомогание, тошноту или даже рвоту. К симуляторной болезни можно также отнести атаксию (нарушение координации движений) или дезориентацию. Эти побочные эффекты возникают во время моделирования или в течение определенного периода времени после него. Одна из возможных причин такой болезни – это несоответствие между телесным и зрительным самовосприятием. Расхождения между ними органы равновесия интерпретируют как фундаментальное нарушение и создают физическую защитную позу. Уменьшить данные негативные последствия помогают увеличение задержек и искусственное размытие при вращении. В-третьих, это отсутствие реалистичного визуально-тактильного взаимодействия. В виртуальном мире происходит объединение изображения, звука и прикосновения, что обеспечивает высокую степень реализма. Однако в реальном мире взаимодействие с физическими объектами происходит их касанием, подниманием или сбором. В виртуальном мире эти возможности сегодня сильно ограничены и тактильного взаимодействия с помощью устройств ввода (перчаток или контроллеров) фактически не происходит. В-четвертых, это неадекватное представление о самом себе. При использовании VR-очков пользователи не могут видеть внутри нарисованного мира самих себя, а значит, и свое собственное тело. Чтобы визуализировать свое собственное тело нужны контроллеры, но им при этом изображение своего тела сводится к минимуму. Поэтому изображение собственного тела заменяют аватарами. Такой подход используется для представления человеческого тела, чтобы пользователи чувствовали, что они доминируют над аватаром. Однако значительное уменьшение изображения тела приводит к ограничению, широко используемых в реальном мире, жестовых и коммуникативных навыков.
В контексте виртуальной реальности в научных кругах часто обсуждается AR-реальность. Основное различие между ними заключается в том, что в дополненной реальности реальный мир дополняется цифровым контентом, тогда как в VR-реальности пользователь полностью погружается в виртуальный мир и не может видеть реальный мир [5]. Дополненная реальность – это золотая середина между реальностью и виртуальностью. AR-реальность – это интерактивный виртуальный контент в 3D измерении в режиме реального времени, создающий сочетание и наложение виртуальной реальности и реальной реальности [11]. Она позволяет видеть реальный объект с «расширением», за счет дополнительного цифрового контента (голограммы с анимацией, видео, звуком и графикой). Цифровая технология AR-реальности позволяет дополнять восприятие реального окружения виртуальным контентом, в то время как в случае с VR-реальностью, реальность полностью заменяется виртуальной средой. VR-реальность предназначена для имитации иллюзии виртуально созданной среды, AR-реальность характеризуется интеграцией виртуальности с реальностью. Пользователь видит изображение на дисплее планшета, на которое накладывается реальная окружающая среда и соответствующие блики. Аппаратным условием для этого является точное определение глубины окружающей среды, снятой камерой телефона. Точность при этом достигается с помощью комбинации двойной камеры, специальных датчиков и мощного процессора. Приложения виртуальной реальности приводятся в действие с помощью HMD-шлемов, надеваемых на голову, а большинство приложений дополненной реальности предназначены для планшетов и смартфонов. Вычислительная мощность смартфонов сегодня позволяет предоставлять пользователям все более совершенные функции дополненной реальности. Операционная система Android предлагает совместимость с ARCore, iOS с ARKit в зависимости от конкретного приложения. Аппаратно-адаптированные функции AR-реальности в графическом виде ограничены только производительностью процессора смартфона [8]. На сегодняшний день существует мало приложений для AR-очков, поэтому потенциал этой технологии раскрыт незначительно.
Выводы
В заключение следует сказать, что использование VR/AR-реальности в современном обществе находится еще на начальной стадии. Тем не менее, с иммерсивными технологиями связано множество возможностей, которые с социокультурной точки зрения включают, прежде всего, возможность повысить безопасность труда и улучшить наглядность содержания обучения. С технической точки зрения виртуальная реальность позволяет гибко отображать различные учебные материалы, а низкие цены на HMD-шлемы могут способствовать ее распространению. При этом использование технологий может способствовать повышению экономической эффективности обучения. С дидактической точки зрения, и виртуальная, и дополненная реальности не обязательно должны соответствовать законам природы и представлять реальность в «реальности». Все эти аспекты требуют дальнейшего изучения и конструктивно-критического обсуждения, особенно в свете их негативных последствий.