Как научиться делать проекты в области виртуальной и дополненной реальности

Введение

Дополненная реальность (Augmented reality, AR) – это технология, которая позволяет в режиме реального времени накладывать различные виды информации (текст, 2D и 3D графика, аудио) на объекты реального мира.

Пол Милгром и Фумио Кисино в 1994 году описали термин континуум «виртуальность — реальность» — это пространство между реальностью и виртуальностью, в промежутке между которыми находятся дополненная реальность и дополненная виртуальность (Рисунок 1). Дополненная реальность находиться ближе к реальности, а дополненная виртуальность наоборот к виртуальной реальности .

В 1997 году Рональд Азума в своей работе «Исследование дополненной реальности» сформировал основные принципы, которые характерны для системы, использующей дополненную реальность:

1. Комбинирование реального и виртуального;
2. Взаимодействие в режиме реального времени;
3. Работа с трёхмерным пространством.

Можно сказать, что дополненная реальность – это технология интеграции виртуальных объектов в реальный мир . На рисунке 2 показан процесс возникновения дополненной реальности.

Роль современных информационных и коммуникационных технологий в совершенствовании и модернизации текущей системы образования остается важной на протяжении многих лет. А с внедрением в учебный процесс относительно недорогих и доступных компьютеров и другой вычислительной техники, которые объединяются в сети или имеют доступ к Интернету, увеличивается доступность использования информационных технологий в образовании

Для внедрения новых информационных технологий и как следствие модернизации системы образования потребуется современное техническое оснащение учебных заведений и соответствующая подготовка преподавателей.

В настоящий момент использование информационных технологий в образовании привело к следующему:

1. Новые формы представления информации (мультимедийная информация, включающая не только текст, но и графические изображения, анимацию, звук и видеофрагменты).
2. Интернет библиотеки и электронные каталоги.
3. Новые формы учебных занятий (виртуальные семинары и лаборатории).

Программное обеспечение, которое используется в образовании, можно разбить на следующие категории:

• обучающие, контролирующие и тренировочные системы,
• системы для поиска информации,
• моделирующие программы,
• микромиры,
• инструментальные средства познавательного характера,
• инструментальные средства универсального характера,
• инструментальные средства для обеспечения коммуникаций.

В обучение существует большая потребность визуализации (моделирования) различных процессов и предметов, которые невозможно воспроизвести и показать в учебной аудитории или лаборатории. Это является главной причиной распространения моделирующих программ.

В основе компьютерного моделирования может находиться математическая модель, лабораторный эксперимент или анимация, которая представляет работу некоторого механизма, протекание процесса, строение сложного предмета и т.д. В моделирующих программах возможно широкое использование интерактивной графики, которое позволяет обучаемому не только наблюдать за происходящим, но и воздействовать на параметры объектов, исследуя при этом эффекты, которые влияют получаемый результат .

Именно приложения дополненной реальности дают возможность визуализации процессов и предметов, которые необходимо, но невозможно продемонстрировать в учебной аудитории. Поэтому вопрос об использовании технологии дополненной реальности для поддержки образовательного процесса является одним из самых актуальных в сфере использования новых информационных технологий в образовательном процессе.

Стационарные и мобильные устройства: в чём отличия и что выбрать?

Выбор того или иного устройства должен быть обусловлен целями и задачами VR-проекта: будет он создан для индивидуального обучения или группового, для демонстрации маркетингового проекта под выставки или же речь идёт о просмотре 360-градусного видео.

Порядок подготовки помещения к VR-обучению, в первую очередь, зависит от типа используемого оборудования и целей проекта. Сегодня на рынке есть мобильные устройства для воспроизведения VR-контента и стационарные.

В первом случае речь идёт о беспроводных VR-шлемах. В такие устройства контент загружается на внутреннюю память или сторонний носитель: они могут работать автономно или с подключением к мобильному телефону. Для воспроизведения симуляции или 360-градусного видео при этом не нужен компьютер, дополнительные провода. А если аккумулятор полностью заряжен, то можно обойтись и без розетки

Важно и то, что при передвижении пользователь не ограничен длиной провода. Скачанный контент на таких VR-очках может воспроизводиться без подключения к сети Wi-Fi

Использование мобильных устройств, однако, накладывает и некоторые ограничения на пользователей.

Изначально каждая симуляция разрабатывается под то или иное устройство, но длинные и тяжёлые проекты с качественной графикой адаптировать под мобильные шлемы трудно и это требует дополнительных ресурсов. В таком случае подойдут только стационарные. Кроме того, на мобильных устройствах чаще, чем на стационарных возникают и проблемы с трекингом. Есть, правда, компромиссные варианты, с неплохим трекингом — например, VR-шлем Oculus Quest.

VR-шлем Oculus Quest/ Image: https://www.oculus.com/quest/

Стационарные устройства несколько более производительны, но подразумевают необходимость проводного подключения к компьютеру. Если использовать популярные HTC Vive или HTC Vive Pro, то понадобится установить базовые станции и, соответственно, потребуется больше места в помещении. При этом, если использовать стационарный Oculus Rift S, то дополнительные камеры или базовые станции не потребуются.

Более подробный обзор особенностей существующих на рынке устройств для корпоративных задач и детского обучения вы можете посмотреть в нашем обзоре мобильных VR-систем для бизнеса за 2018 год, а также тексте о новых устройствах этого года.

VR-технологии для гостиничного бизнеса

«Куда и зачем гостиничный бизнес внедряет технологии виртуальной и дополненной реальности», Welcometimes.

Чтобы держаться на плаву и одновременно соответствовать стандартам сервиса в условиях растущей конкуренции, отелям уже не хватает привычных инструментов — маркетинга, тренингов для персонала и руководства, наружной рекламы или упоминаний в прессе. Поэтому последние 2–3 года гостиничный бизнес делает ставку на виртуальную и дополненную реальность.

Маркетинг и реклама

Часто отели используют технологии VR в маркетинговых целях для виртуальных экскурсий: дизайнеры, 3D-художники или съёмочная группа в формате 360-градусного видео воссоздаёт реалистичную обстановку окружения, а в ряде случаев поддерживается возможность в VR-очках передвигаться по территории виртуальной гостиницы.

Разработчик OmniVirt совместно с Google провели исследование эффективности 360-градусного видео в маркетинге. VR выигрывает перед обычным 2D-видео: в среднем 85% пользователей досматривали видео с элементами виртуальной реальности до конца. Это на 46% превышает результаты 2D-видео, где до финала досматривали лишь 58% контента. При сравнении двух рекламных роликов одинаковой длины, но выполненных в разных технологиях, выяснилось, что пользователи почти в два раза больше времени проводили, просматривая 360-видео.

Виртуальный тур отеля Atlantis Dubai в ОАЭ. Зритель на несколько минут ощущает себя постояльцем роскошной гостиницы , может посетить бассейн, полежать на кровати и даже оценить дизайн ванной комнаты.

На сайте азиатской гостиничной сети Shangri-La Hotels & Resorts есть серия 360-градусных видео, которые переносят потенциальных гостей в популярные туристические места, расположенные неподалёку от отеля.

Помимо повышения доверия гостей, виртуальную реальность используют для привлечения инвестиций, а также продажи апартаментов, находящихся на стадии строительства.

Для застройщика ГК «Пионер» Modum Lab создали VR-экскурсию: прогуляться по апартаментам YES потенциальные покупатели могли ещё на стадии строительства здания. Пользователи в VR-очках ходили по нескольким апартаментам, сравнивали планировку, могли оценить обстановку и вид из окна. VR-очки девелоперы размещали в офисах продаж.

Набор и тестирование персонала

Сеть отелей Hyatt с помощью VR-технологий предлагает потенциальным сотрудникам узнать о работе в компании: новые сотрудники могут побывать в любой точке отеля, посмотреть, как устроена работа, как люди общаются друг с другом. Цель отеля — нанять 10 тысяч молодых сотрудников из неблагополучных районов до 2025 года, и топ-менеджеры Hyatt уверены, что достигнут её при помощи виртуальной реальности.

VR — это часть стратегии, позволяющей нанимать людей, которые никогда раньше не работали в отелях и не в курсе, как всё устроено.

— Hyatt 

Кроме того, программа Hyatt помогает избавиться от непонимания и заблуждений относительно работы отеля.

Знаменит пример с Walmart: в сентябре прошлого года компания рассказала о закупке 17 тысяч VR-шлемов Oculus Go для обучения, тестирования и найма сотрудников.

Обучение и тренировка сотрудников

Виртуальная реальность — эффективный инструмент, позволяющий развить навыки эмпатии и отследить происходящие в сотруднике изменения. За это технологию даже называют «машиной переживаний»: надев VR-очки, пользователь как бы перемещается на место другого человека и смотрит на мир его глазами.

Сеть отелей Hilton уже несколько лет использует технологию VR для обучения сотрудников, которые никогда раньше не работали в гостиничном бизнесе: они могут побывать в разных отделах компании и выполнить задания, которые никогда раньше не выполняли. За полгода после запуска программы в обучении приняли участие свыше 1200 человек, при этом 87% из них заявили, что этот опыт позволил им лучше понимать новую работу и не бояться трудностей в реальности.

По статистике HR-отдела Hilton, 80% их кадров никогда раньше не работали в этой сфере, но во время выполнения повседневных обязанностей им приходится принимать решения, которые влияют на имидж компании.

Использование VR-технологий в обучении

VR-технологии позволяют студентам сконцентрироваться на теме. Например, в процессе изучения химического уравнения, они попадают внутрь химической реакции, визуально наблюдая, как объединяются частицы.

Использование виртуальной реальности в обучении позволяет:

• дать учащимся наглядный, а теоретический опыт;
• снизить воздействие отвлекающих факторов, которые затрудняют восприятие информации;
• доступно объяснить явления и предметы, сложные для понимания.

Форматы применения виртуальной реальности:

1. Очное обучение. VR-технологии е заменяют стандартный процесс получения знаний, а дополняют его виртуальной симуляцией длительностью 5 минут. Это помогает школьникам и студентам лучше понять теоретическую часть.
2. Дистанционное обучение. Присутствуя в разных точках земного шара, педагоги и ученики встречаются в общей виртуальной комнате, симулируя полноценный образовательный процесс.
3. Самостоятельное обучение. С помощью очков виртуальной реальности можно попасть в Париж и выучить французский язык, предварительно загрузив на смартфон образовательную программу.

97% процентов студентов, опрошенных CEREVRUM, хотят, чтобы в их учебном заведении использовали технологии VR. Среди предметов, в изучении которых уместно использовать виртуальную реальность, учащиеся отмечают химию, математику, историю и физику.

Практическое применение VR в образовании

В России виртуальная реальность по-прежнему ассоциируется с развлекательным контентом. Ряд крупных корпораций, например, «Сбербанк» пробовали совмещать VR-технологии и обучение. С недавнего времени симуляторы используют и в РДЖ. С их помощью сотрудники учатся устранять разнообразные поломки.

В Америке планируют оборудовать виртуальными экранами больше 100 образовательных учреждений. Это позволит ученикам прогуляться по Сахаре, взобраться на Эверест или спуститься в Марианскую впадину, не покидая классной комнаты. Уже сейчас американские школьники, благодаря виртуальной реальности, регулярно совершают высадки на Марсе, исследуют планету.

Соавтор первого в мире проекта по тренировке публичных выступлений Speech Center Дмитрий Кириллов рассказал в рамках конференции TEDx Talks о своём виденье VR-технологии в обучении:

Уже выпущено 20 бесплатных мобильных приложений по разным предметам, которые успешно интегрируют в образовательный процесс. Любой навык намного проще освоить, если постоянно тренироваться в трехмерном пространстве. VR помогает превратить сложный учебный материал в доступную информацию, что повышает уровень успеваемости школьников и студентов.

В России над стратегией развития VR в сфере образования работают специалисты ДВФУ. В 2019 г. они провели эксперименты в образовательных учреждениях Москвы и Владивостока. По итогам тестирования VR-интенсив помог школьникам улучшить учебные результаты на 28,5%, тогда как просмотр видео дает всего 16,1%.

В Новосибирском НИИТО используют технологии виртуальной реальности для обучения в медицине:

Подготовка к экзаменам: исследование Modum Lab и ДВФУ

Анализируя проведённые в России и за рубежом исследования, мы сформулировали и собственную гипотезу об эффективности VR-обучения: задействование пространственного мышления и восприятия позволяет ученику лучше понять сущность физических процессов и применить их в решении задач ОГЭ. Чтобы доказать или опровергнуть это, мы, в Modum Lab, провели исследование в рамках подготовки девятиклассников к ОГЭ по физике. Ниже расскажем о том, как VR-технологии помогли школьникам не просто лучше понять сложную тему Магнитное поле. Электромагнитная индукция», но и выучить, где — право, а где — лево.

Проект состоит из теории, практики и проверочных заданий в виде небольших модулей. В рамках эксперимента мы разделили девятиклассников на основную и контрольную группы. Первая — занималась по классической программе, а вторая — готовилась в шлемах виртуальной реальности. При этом в группах равное распределение успеваемости до проведения эксперимента, также ученики одного учителя распределялись в разные группы для поддержания баланса.

Итоги мы подвели, основываясь на результатах школьных тестов, которые были разработаны для нас были разработаны для нас РАО, а затем — на полученных результатах экзамена.

Средний итоговый балл по тесту у основной группы повысился после прохождения VR-обучения, а средний итоговый балл у контрольной группы никак не изменился.

В целом, можно говорить о наличии положительного влияния VR-обучения на результаты теста. Результаты теста в среднем улучшились на 28,8%, или на 1,22 балла (при максимальном количестве баллов — 8).

Различным оказалось влияние в преуспевающей группе, с более высоким средним баллом по физике до исследования, и отстающей. Среди преуспевающей половины основной группы результаты теста после VR-обучения улучшились на 28,2%. Среди отстающей половины основной группы результаты теста после VR-обучения улучшились на 46%.

Влияние обучения в VR на общие результаты ОГЭ или отдельно 13 задание в модели с вклюением всех учащихся не бало выявлено. Однако, средний общий балл ОГЭ в основной группе в среднем выше на 2,5 балла, чем в контрольной. Кроме того, средний общий балл за ОГЭ преуспевающей половины основной группы оказался выше, чем средний балл преуспевающей половины контрольной группы на 11%, и это различие обусловлено фактором VR-обучения.

Поскольку входной и выходной тесты и ОГЭ были направлены исключительно на применение, влияние на различные уровни обучения осталось скрытым. В будущих исследованиях необходимо учитывать и различать влияние обучение в виртуальной реальности на запоминание, умение анализировать ситуацию и применять знания на практике.

Video: сюжет программы Вести» про проведённый эксперимент

Вывод

Технологии виртуальной и дополненной реальности уже сегодня способны вывести образование на новый уровень: сделать обучение одинаково сбалансированным в разных регионах, привить школьникам интерес к учёбе и упростить для понимания детей многие сложные процессы или явления

Немаловажно, что дополненная и виртуальная реальность так же позволяют уменьшить неравенство между столичными школами и отдаленными региональными учебными заведениями

Наш опыт показывает, что неоправданны и многие из опасений относительно применения технологии. Учителя с радостью принимают новые решения и не боятся использовать их на своих уроках

Важно и то, что дороговизна технологий — только стереотип, который активно развенчивают отечественные разработчики и учителя, способствующие внедрению инновационных занятий: на рынке множество примеров недорогих или даже бесплатных VR/AR-проектов

Тенденция интереса к технологиям со стороны государства — хороший знак, но для более массового внедрения VR/AR-решений в школы финансирования всё ещё недостаточно, как недостаточно и просветительской деятельности в регионах, оказания поддержки разработчикам новых технологий. Процесс этот, однако, запущен и, вероятно, в скором времени виртуальная реальность для российских школ станет таким же привычным инструментом, как например, для учебных заведений Америки и Китая. При этом нам есть, чему поучиться у зарубежных коллег и перенять опыт тех стран, где VR/AR-уроки не являются чем-то фантастичным и футуристичным, а уже полноценно встроены в образовательный процесс.

VR для шоу-бизнеса

«„Бедненький российский шоу-бизнес“: сколько стоят шоу, как у Шнура и Дрейка, и как на них зарабатывают», Forbes

Новые технологии меняют индустрию развлечений. С помощью лазеров, голограмм и огромных LED-экранов можно сделать не только эффектные световые шоу, но и «воскресить» умерших.

Виртуальные звёзды

Японская компания Crypton Future Media создала полностью виртуального артиста — анимированную певицу Хацунэ Мику, которая собирает многотысячные стадионы.

Создание подобного персонажа может стоить от 1 до 10 млн рублей, но если результат полюбится публике, затраты окупятся с лихвой. Доход разработчиков японской виртуальной звезды уже исчисляется сотнями миллионов долларов.

Стоимость голограмм настоящих артистов оценить сложнее, говорит Дмитрий Кириллов, президент компании-разработчика VR- и AR-технологий для бизнеса Modum Lab. Только на софт для такого проекта может уйти несколько миллионов рублей, а аренда оборудования стоит ещё дороже. Тем не менее, в 2018 году в Париже дала концерт виртуальная Мария Каллас, а этой весной на концерте шоу «Песни» на ТНТ вместе с Тимати выступила голограмма умершего в начале года Децла.

Блеск и нищета световых шоу

Но чаще VR-технологии используются для создания эффектных световых шоу. Например, в 2015 году на Евровидении, компания Sila Sveta с помощью световых технологий оживила платье певицы Полины Гагариной: благодаря проекции оно превращалось в полотно звёздного неба

Выступление Полины Гагариной на Евровидении

Пока создание шоу — не самый прибыльный бизнес, считают эксперты:

Российский шоу-бизнес бедненький: рынок не дорос ещё, мало стадионов, техники, публика не так активно ходит. В России мы не можем работать полноценно, иначе мы будем делать шоу себе в убыток.

— Александр Ус, сооснователь студии Sila Sveta 

Поэтому узкопрофильных специалистов в этой сфере мало: кроме организации концертов, компании создают световые презентации для автомобильных и других люксовых брендов, виртуализации для гостиниц и так далее.

Специфика мотивации

В популярных материалах часто используется утверждение, которое в непрофессиональной среде считается неоспоримым: VR-технологии по сравнению с традиционными формами обучения оказывают более сильное мотивирующее воздействие. Но это вовсе не универсальная аксиома, заявила TAdviser Наталья Дмитриева, педагог из Хабаровска:

Педагоги говорят, что когда опросы школьников показывают высокую степень их желания применять технологии виртуальной реальности на школьных уроках, нужно смотреть глубже — чего на самом деле хотят дети: более глубоких знаний или очередной компьютерной игрушки?

Мнения преподавателей о применении VR в обучении расходятся

Как сегодня возможно использовать технологии виртуальной реальности в образовании?

Многие современники воспринимают виртуальную реальность как нечто далекое и недоступное рядовому пользователю. Другие уверены, что VR – это технология исключительно для игр. На самом деле ошибаются и те, и другие.

VR уже здесь и доступен каждому. Даже с самыми бюджетными очками виртуальной реальности. Например, с Homido Prime, цена которых на сайте
– менее 5 000 рублей.

Образовательный VR-контент сейчас можно найти в самых разных источниках, например:

• VR-приложения в каталогах App Store, Google Play или Steam. В данных сервисах находится несколько десятков самых разнообразных приложений, направленных на обучение и получение новых навыков;
• видеоролики на YouTube, созданные специально для VR. Видео в формате 360 градусов становится популярнее с каждым днем, а YouTube этому отлично способствует;
• специальные программы от разработчиков, работающих в сфере образования. Как правило они производятся на заказ и создаются под конкретные задачи.
• Многие из предложений доступны совершенно бесплатно. Плюс есть демо-версии, позволяющие опробовать технологию и решить, готовы ли вы платить за конкретное предложение.

Если вы полагаете, что сегодня слишком мало VR-программ для обучения, спешим уверить вас в обратном. Их масса в самых разных сферах. Притом некоторые достаточно узкоспециализированные. Да, не так много из них доступно на русском языке, но это лишь вопрос времени.

Предлагаем обратить внимание на несколько интересных образовательных программ, которые можно использовать уже сейчас.

1. Universe Sandbox 2. Настоящий космический симулятор, в котором ученики могут наглядно увидеть, как работает гравитация, климат и физические взаимодействия в космосе.
2. The Body VR. По праву один из лучших симуляторов путешествия внутри человеческого тела, разработанный для студентов-медиков. Позволяет пройти путь по кровеносным сосудам, увидеть настоящие клетки и смертельные вирусы.
3. Google Earth VR. Дает возможность увидеть мировые достопримечательности «в полный рост» и рассмотреть их со всех сторон. Египетские пирамиды, Эйфелева башня, Ниагарский водопад – все самые уникальные объекты становятся близко, как никогда.

1. 3D Organon VR Anatomy. Это первый в мире атлас анатомии человека в VR. В нем собрано более 4 000 реалистичных анатомических моделей.
2. The VR Museum of Fine Art. Открывает перед вами самые известные музейные экспонаты. Без защитного стекла, толп туристов и охраны. И с возможностью рассмотреть каждую деталь благодаря отличной графике.

Кроме того, существуют крупные компании, которые принимают заказы на создание образовательного контента для обучения. То есть, школа или вуз вполне может заказать уникальную программу и использовать в своем учебном процессе. Да, это опять-таки упирается в вопрос утверждения на государственном уровне, но прецедентов уже масса. Особенно в западноевропейских вузах.

Мы с вами стоим на пороге совершенно нового этапа в развитии всей образовательной сферы. Технологичного, эффективного и по-настоящему увлекательного. И сделать первый шаг навстречу этому будущему можно уже сейчас!

Хотите сами делать проекты в виртуальной реальности? Приходите к нам на обучение на образовательную программу «Менеджмент игровых проектов», где во время обучения при поддержке специалистов с многолетним опытом вы будете создавать собственные виртуальные миры, в том числе и в VR.

Чего ждать в ближайшем будущем

Очевидно, что сейчас преимуществами высоких технологий в образовании пользуются в первую очередь корпорации, промышленные предприятия, медицинские учреждения и языковые онлайн-школы. Однако с каждым годом я наблюдаю всё больше и больше удачных разработок, в основе которых лежат самые разнообразные области знаний и целевые аудитории.

Я с оптимизмом смотрю в будущее образования и могу прогнозировать, что мы увидим проникновение высоких технологий в общеобразовательные программы в ближайшие 5–10 лет. Технологии послужат на благо учащихся всех возрастов — от дошкольников до пенсионеров.

Безусловно, для внедрения новых технологий в образование потребуется соответствующее понимание со стороны государства. Очевидно, что инновационные технологии позволят обучаться более эффективно и осваивать необходимые навыки в сжатые сроки, а значит, будет развиваться человеческий капитал и сохраняться профессиональное и творческое долголетие.