Дополненная реальность как создать. Дополненная реальность и перспективы её применения в строительной отрасли. Оригинальное поздравление посетителей торгового центра с Рождеством

Что же такое дополненная реальность? Первое, что придёт в голову любому человеку - это всем известные мечты о виртуальности, полном погружении, будь то кино или компьютерная игра. Однако, это далеко не так.

Знакомство

Дополненная реальность - это целая методика, позволяющая дополнять реальный мир новой информацией с помощью цифровых технологий.

Другое определение - смешанная реальность воспринимаемая с помощью добавленных компьютером элементов в текущем времени.

Ученый Рональз Азума определил в 1997 году, что технология дополненной реальности - это система, совмещающая виртуальное и настоящее, взаимодействующая в текущем времени и работающая в 3D.

Как вы можете видеть, понятие виртуальной реальности является лишь частью чего-то намного большего, чем просто аксессуара для развлечений.

Первые шаги

Для того чтобы разобраться, что такое дополненная реальность, не обязательно понимать процессы, протекающие в компьютере. Люди, для которых слова о виртуальности ничего не говорят и не разъясняют, могут вспомнить примеры из детства.

У вас в юности был принтер или компьютер? Это сейчас люди не могут представить себе жизнь без цифровых технологий, а в далёких 90-х дети писали сочинения и рефераты от руки. Кажется, где тут можно найти дополненную реальность? Рефераты в школах писались на альбомных листах А4. Кто поумней, чтобы выходило ровно, разлиновывал лист с помощью карандаша и линейки, а вот некоторым везло больше. В семьях частенько можно было встретить трафарет - лист бумаги с четко и ярко нанесёнными черными линиями. Если на него сверху положить альбомный лист, то эти линии будут видны насквозь, и человек сможет писать как по линейке. Трафарет дополнял альбомный лист строками.

А может кто-то помнит трафареты в инженерных и конструкторских бюро. Прозрачные плёнки, на которые наносятся варианты схем и чертежей, для того чтобы можно было наложить на оригинал.

В российской армии до сих пор используются с двойной поверхностью и подсветкой. Между двумя плоскостями кладётся карта местности, а на верхнем прозрачном покрытии рисуются планы боевых действий. Таким образом создаётся прообраз рабочего виртуального места.

Инновации Microsoft

Разработка современных приложений не стоит на месте. У многих на слуху сейчас сведения о том, что различные компании разрабатывают очки дополненной реальности. Примером этой технологии можно назвать Microsoft HoloLens. Это современный гаджет, выполненный в виде очков, предназначенных для создания дополненной реальности. Устройство контролируется с помощью жестов или голосовых команд и позволяет управлять виртуальными объектами, создаваемыми поверх реальных, которые видны сквозь прозрачные линзы.

Во время презентации этого гаджета был устроен просмотр 3D видео, а также продемонстрирована возможность создавать трёхмерные объекты. Более того, создатели заверяют, что модели, созданные в их устройстве, можно сразу отправлять на 3D-принтер и печать.

Механизм работы этих очков не использует голограмм, а просто создаёт изображение на поверхности линз таким образом, чтобы можно было отслеживать движения глаз. По сути, вся виртуальная картинка остаётся исключительно в вашей голове. Для работы этих очков не требуются какие-либо камеры, датчики или подключение к компьютеру.

Первооткрыватели Google

Несмотря на очевидный прогресс в создании очков дополненной реальности у Майкрософт, первыми, кто создал работающий прототип, стали специалисты из Google X. Так называемые google glass были презентованы в 2012 году и должны были совмещать в себе видеодневник, дополненную реальность, мобильную связь и интернет.

Гаджет крепится на голову, он снабжен маленьким дисплеем и камерой. Управление происходит голосом по ключевому слову. Идея была реализована для людей, носящих корректирующие зрение очки дополненной реальности, таким образом, чтобы можно было заменять линзы под каждого индивидуально.

Играем в жизнь

Как ни странно, игры дополненной реальности вошли в нашу жизнь относительно давно. Разумеется, относительно создания очков. Интересный факт - индустрия развлечений всегда на шаг впереди серьёзных проектов. К сожалению, а может быть и к счастью, они не приобрели формат массового увлечения. Скорее всего, для того чтобы это произошло, необходим массовый переворот в сознании. Хотя есть вероятность, что человечество просто боится в итоге перепутать реальность и виртуальность. Приведём пару игр, использующих технологию дополненной реальности.

1. Real strike - это даже не игра, а просто приложение. В ней используется камера вашего смартфона. При запуске включается камера, и на картинку накладывается модель оружия. Противников нет. Так что пользователь со спокойной душой может "отстреливать" докучающих соседей, хамов на дороге, доставшего начальника. Неплохое приложение для разрядки нервов.
2. Одним из популярных жанров компьютерных игр является так называемый Толпы озлобленных монстров, пытающихся разрушить вашу башню. Действие игры дополненной реальности AR Defender 2 происходит у вас в комнате, кабинете или классе. Точно так же, как и в предыдущем варианте, камера гаджета считывает информацию об окружающем пространстве и уже на него выводит изображение. Продвинутый движок приложения абсолютно четко воспринимает неровности поверхности, что обеспечивает еще более высокий уровень погружения.
3. Хороший способ провести перерыв на работе - это сыграть в виртуальный баскетбол. Приложение AR Basketball, позволяет создавать образ баскетбольной корзины на том месте, куда прикреплён специальный QR код. Вы можете распечатать его и поместить на любую поверхность, хоть просто на стену, хоть на кружку с кофе.

Не до игр

Если вы являетесь серьёзным человеком, считающим, что играм не место в нашей жизни вообще, то существуют приложения дополненной реальности для служебной деятельности. Тысячи программ и утилит, позволяющих сделать хороший маркетинговый ход.

1. Как вам идея установить в магазине одежды в примерочных системы дополненной реальности так, чтобы посетители не брали вещи с вешалок, а просто примеряли их на компьютере?
2. Или проходившая акция канала National Geographic, приобщавшая людей к миру дикой природы без выезда за пределы города.
3. Возможность создавать в приложении 3D проект здания, с переносом с места на место без особых проблем.
4. Если вы заядлый турист, то браузеры дополненной реальности помогут вам отыскать любую необходимую информацию по месту, где вы находитесь, или найти дорогу, если заблудились.

Своими руками

Если вы практикующий программист и вас интересует дополненная реальность, как сделать её самому, подскажет Swarp SDK. Разработанный российскими программистами продукт служит для создания приложения дополненной реальности в "домашних" условиях. Поскольку программирование является сложным творческим процессом, вникать в тонкости сего действия не будем, а просто опишем общий интерфейс программного обеспечения.

1. Bin - директория, в которой находятся все библиотеки Swarp SDK, а также движок управления Mogre.
2. Docs - тут хранится вся документация, а также FAQ пользователя.
3. Examples - тут собраны примеры, созданные разработчиками Swarp SDK.
4. Trackable - здесь есть несколько готовых маркеров, необходимых для размещения виртуального объекта в реальности.
5. Utilites - существует 3 встроенных утилиты, две из которых служат для просмотра лицензии и общих сведений о приложении, а вот третья создаёт маркеры для объектов дополненной реальности.

С помощью этого программного обеспечения создаётся дополненная реальность, программы, её использующие, а также коды, необходимые для реализации виртуальности в реальной жизни.

Примеры

Дополненная реальность уже прочно вошла в повседневность многих людей. Если не считать компьютерные технологии и гаджеты, то человечество использует ее для решения самых разных задач.

В современных боевых самолётах и вертолётах с помощью систем дополненной реальности реализуется индикаторная панель, режим прицеливания, в общем всё, что можно просто и быстро посмотреть, не отвлекаясь на остальную приборную доску.

В полиграфии дополненная реальность используется также в достаточно больших объёмах. В различных журналах, газетах, путеводителях или картах помещаются специальные коды, которые необходимо считывать особыми браузерами, предназначенными для их просмотра. В таких отметках может находиться абсолютно любой цифровой контент - текст, видео, изображения или даже музыка.

Дополненная реальность на андроид-платформе реализуется в виде игровых и развлекательных приложений.

В медицине также используется эта технология. Например, для локализации опухоли в каком-либо органе проводят сканирование, а затем накладывают результат на модель пораженного органа, таким образом сохранив больше здоровой ткани. Дополненная реальность уже сейчас спасает тысячи жизней. Даже несмотря на то, что находится ещё в зачаточном состоянии.

Будущее

Технология дополненной реальности всё глубже проникает в нашу жизнь. Уровень распространения кибертехнологий и их интеграции в сферу жизнедеятельности человечества настолько высок, что в скором времени нам могут не потребоваться многие привычные сейчас вещи. Несмотря на то, что приложения дополненной реальности сейчас не очень популярны, возможно, из-за того, что требуют от человека хоть каких-то действий - выйти на улицу, пошевелиться. Сложно сказать, что станет с человечеством в ближайшее время благодаря этим технологиям. Мы можем либо полностью атрофироваться, сидя за компьютерами, либо шагнуть в новый мир, полный интереснейших событий, технологий, аттракционов... то есть заиграться, полностью погрузившись в виртуальность.

Вы мечтали заняться разработкой дополненной реальности, но не знали, с чего начать? Начните с этой статьи. Кстати, это перевод материала из блога украинской компании ThinkMobiles. В блоге есть ещё масса интересного - он почти образцовый для разработчиков дополненной и виртуальной реальности в сфере b2b.

Список выбранных SDK:

• Vuforia
• EasyAR
• Wikitude
• ARToolKit
• Kudan
• Maxst
• Xzimg
• NyARToolkit

В конце будет таблица-сравнение всех инструментариев.

Vuforia

Vuforia - одна из самых популярных в мире платформ, которая поможет вам разрабатывать дополненную реальность.

Поддерживаемые платформы : Android, iOS, UWP и Unity.

Программное обеспечение реализует следующие функции: распознавание различных типов визуальных объектов (куб, цилиндр, плоскость), распознавание текста и окружающей среды, VuMark (комбинация изображения и QR-кода). Кроме того, используя Vuforia Object Scanner, вы можете сканировать и создавать объектные метки. Процесс распознавания может быть реализован с использованием локальной или облачной базы данных. Плагин Unity очень мощный и прост в интеграции.

Все плагины и функциональные возможности платформы бесплатны, но включают водяные знаки Vuforia. Ограничения относятся только к числу VuMark и количеству взаимодействий с облачной базой данных. Платный план без водяных знаков и с определённым количеством распознаваний через облако стоит $99 в месяц.

Цены :

Камеры	17 камер: датчики изображения с апертурой f/2.8, 2 мегапикселя, F1.8
Аудио	- 6 внутренних микрофонов для записи пространственного звука; - 2 порта для внешних микрофонов.
Видео	Разрешения: - Трансляция в 3D: 4096×2048 на скорости 30 кадров в секунду на один глаз; - Трансляция в 3D: 4096×2048 на скорости 30 кадров в секунду; - Запись в 3D: 4096×2048 на скорости 30 кадров в секунду на один глаз; - Запись в 3D: 4096×2048 на скорости 30 кадров в секунду. MP4 (H.265/ H.264) 3D: 4K×2K на глаз / 2D: 4K×2K
Память	Внутренняя: LPDDR3 - 10 ГБ, eMMC - 40 ГБ; Внешняя: SD-карты стандарта UHS-II (до 256 ГБ), SSD (до 2 ТБ)
Возможности подключения	LAN, USB Type-C
Датчики	Гироскоп и акселерометр
Питание	Адаптер переменного тока (19 вольт, 2,1 ампер)
Требования к компьютеру	Необходимо две машины. Для постобработки: - Windows 10 64 бит для редактирования 4K-контента; - две планки оперативной памяти по 16 ГБ DDR4 или более; - блок питания мощностью 850 ватт; - Intel Core i7-6700K или лучше; - видеокарта NVIDIA GTX 1080. Для предпросмотра и прямых трансляций: - Intel Core i7-6950X или лучше; - две планки оперативной памяти по 32 ГБ DDR4 или более; - две видеокарты NVIDIA GTX 1080 Ti.
Размеры	205×205×76,8 миллиметра, 1,93 килограмма
Особенности	Защита от пыли и влаги по стандарту IP65

EasyAR

EasyAR - бесплатная и простая в использовании альтернатива Vuforia.

Поддерживаемые платформы : Android, iOS, UWP, Windows, OS X и Unity.

Последняя версия EasyAR (1.3.1) поддерживает только распознавание изображений. Версия 2.0 будет включать следующие функции:

• распознавание 3D-объектов
• восприятие окружающей среды
• облачное распознавание
• работа на смарт-очках
• облачное развёртывание приложений

Библиотека полностью бесплатна. Чтобы начать работу с EasyAR, вам нужно только зарегистрировать учётную запись и сгенерировать ключ плагина вашего Bundle ID. EasyAR легко интегрируется. Документация и примеры интуитивно понятны.

Цена : бесплатно.

Wikitude

Поддерживаемые платформы : Android, iOS, смарт-очки.

Недавно Wikitude выпустила полностью новое мощное SLAM-решение для приложений дополненной реальности . Последняя версия - .

Wikitude SDK 6 имеет в арсенале следующие функции: отличное распознавание и отслеживание изображений, технологию трёхмерного слежения на базе SLAM, GEO Data (улучшенная работа с данными с географической привязкой), облачное распознавание (позволяет сохранять базы данных изображений в облаке).

Дополнительные улучшения:

• улучшенная функция Extended Tracking для сохранения положения метки, даже если она за пределами обзора камеры
• расширенные настройки камеры
• повышенная стабильность отслеживания изображений (снижения дрожания)

Предлагает попробовать бесплатную пробную версию с водяным знаком и полной функциональностью платформы. Стоимость SDK 6 Wikitude начинается с €1990.

Плагин Unity предоставляет инструменты для создания базы данных изображений и 3D-объектов. Он не работает с редактором Unity, что усложняет процесс разработки.

Цены :

Технология	Форм-фактор	2018 год	2022 год
Дополненная реальность	Бездисплейные очки	6,7%	1,1%
	Автономные очки	2,4%	19,1%
	Спутниковые очки	1%	17,9%
Виртуальная реальность	Бездисплейные очки	34,9%	8,8%
	Автономные очки	11,7%	29,8%
	Спутниковые очки	43,3%	23,3%
Всего		100%	100%

ARToolKit

ARtoolKIt - это библиотека трекинга для дополненной реальности с открытым исходным кодом.

Поддерживаемые платформы : Android, iOS, Linux, Windows, OS X и смарт-очки.

ARtoolKit реализует следующие возможности:

• трекинг позиции/ориентации для устройств с обычными и стереоскопическими камерами
• отслеживание простых чёрных квадратов
• отслеживание плоских изображений
• калибровка камеры и стереоскопической оптики
• плагины для Unity и OpenSceneGraph
• поддержка оптических шлемов и очков
• бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом
• достаточная скорость для приложений дополненной реальности реального времени

Разнообразие функций затрудняет интеграцию библиотеки и занимает больше времени для изучения всех параметров и настроек.

Цена : бесплатно в любой конфигурации.

Kudan

Согласно различным обзорам и сравнениям эффективности, Kudan является главным конкурентом Vuforia и очень упрощает разработку дополненной реальности.

Поддерживаемые платформы : Android, iOS.

Используя технологию SLAM, Kudan позволяет распознавать простые изображения и 3D-объекты и обеспечивает лёгкую генерацию базы данных в редакторе Unity.

У Kudan также есть некоторые недостатки: редактор сбоит (иногда это основная причина сбоев приложений на устройствах), есть трудности с установкой лицензионного ключа (он не всегда подходит). Тем не менее, Kudan - это продвинутый коммерческий продукт, поэтому в вашем распоряжении служба поддержки.

Бесплатная версия предназначена только для тестирования приложений. Стоимость платной лицензии составляет $1230. Kudan легко интегрировать, но, с другой стороны, проблемы с редактором Unity усложняют процесс разработки.

Цены :

Maxst

Поддерживаемые платформы : Android, iOS, Windows, OS X.

Maxst предлагает два разных инструмента для распознавания образов и сред. Создание базы данных осуществляется онлайн через Tracking Manager. Для сканирования 3D-объектов используются приложения на Android и iOS. Обратите внимание: Maxst работает только с 32-разрядной версией редактора Unity.

Бесплатная версия отличается от платной только водяным знаком. Стоимость PRO-версии $999. Библиотека очень проста в использовании и в интеграции. На официальном сайте есть полная и лёгкая в понимании документация.

Цены Maxst 2D :

Цены Maxst 3D :

Xzimg

Xzimg представляет три продукта для работы с приложениями на основе дополненной реальности: Augmented Face, Augmented Vision и Magic Face.

Xzimg Augmented Face распознает и отслеживает лица с помощью Unity. Xzimg Augmented Vision распознает и отслеживает плоские изображения с Unity. Xzimg Magic Face предназначен для замены черт лица и нанесения макияжа.

Поддерживаемые платформы : ПК, Android, iOS, Windows, WebGL.

Xzimg позволяет распознавать простые изображения и чёрно-белые маркеры. База данных создаётся локально в редакторе Unity. Бесплатная пробная версия доступна только для демонстрации (инвертирует цвет и меняет изображение). Платная версия включает все возможности платформы и стоит €1600.

Цены :

NyARToolkit

NyARToolkit - японская библиотека дополненной реальности, основанная на ARToolKit.

Поддерживаемые платформы : Android, iOS.

В настоящее время используется только для идентификации и отслеживания изображений. Это упрощённая версия ARToolKit, которая работает с тем же веб-инструментарием для создания базы данных. Библиотека легко интегрируется, но английская версия недоступна.

Цена : бесплатно

Сравнение функций SDK

Не пропускайте важнейшие новости о дополненной, смешанной и виртуальной реальности - подписывайтесь на Голографику в

Если долгое время дополненная реальность оставалась в стенах лабораторий или в распоряжении военных, то сегодня она используется во многих областях. И вот только некоторые примеры! Чтобы узнать больше, смотрите нашу .

Игры

Было очень сложно выбрать примеры, поскольку дополненная реальность совершенно заполонила собой игры.
Вот другой пример, вышедший летом 2010. Концепция заключалась в том, чтобы убрать все кнопки, джойстики и панели управления, заменив их распознаванием тела, движений и голоса.
С дополненной реальностью Вы можете также испытывать коммерческие приложения и получать за это бонусы!

Уличный маркетинг

Возьмите большой экран, камеру и компьютер, на котором установлено специальное программное обеспечение, и поместите все это в проходное людное место. Вы не оставите никого равнодушным!
Иногда это превращается в настоящее шоу!
Пример использования дополненной реальности телеканалом National Geographic на Празднике науки 2013
Оригинальное поздравление посетителей торгового центра с Рождеством!

Маркетинг

Основной интерес маркетинга в дополненной реальности — это возможность «потрогать» продукт. Многие известные марки уже успели опробовать эту технологию.
Компания BMW предоставила пользователем шанс испытать 3D-модели своих автомобилей.
Сотрудничество компании Кока-Кола с фильмом Аватар на базе дополненной реальности.
Интересная идея одного из аквариумов Токио для увеличения посещаемости. Более подробно про это приложение с забавными пингвинами читайте .
Пример проведения городской игры наподобие «Схватки» для продвижения своего продукта.
Даже коробку с хлопьями для завтрака можно превратить в увлекательную игру!

Мода

Дополненная реальность позволяет вам легко примерять одежду, очки, купальники, наносить макияж. Вы можете сидеть у компьютера и продолжать «примерку», а можете отправиться в магазин, чтобы купить понравившееся.
Идея этих приложения состоит в том, чтобы предложить потенциальным клиентам виртуально примерить одежду.
Легко и быстро примерить купальник.
Узнать, какая форма очков Вам к лицу.
Попробовать новый макияж без вреда для кожи.

Социальные сети

На этом видео показана специальная футболка с маркером. Как только она попадает в поле зрения камеры (вебкамеры или смартфона), появляется профиль владельца.
Распознавание лиц с последующей привязкой к аккаунтам различных социальных сетей.
Знаменитые Google Glass позволяют общаться в социальных сетях, а также делиться картинками и видео.

Промышленность

На протяжении многих лет дополненная реальность присутствует в промышленности (как виртуальная реальность раньше). Ее применение — от создания изделия и контроля производства до внедрения и визуализации данных…
Приложение, которое позволяет наглядно получить различные знания: названия деталей, принцип их функционирования, способ ремонта и даже алгоритм поведения в экстренной ситуации.
Приложение-помощник автомобилисту. Автосервис больше не нужен!

Медицина и хирургия

Туризм

Смартфон сегодня — универсальный инструмент туриста; дополненная реальность открывает для него новые возможности, наполняя интерактивными данными окружающий мир.
Такие интерактивные карты помогают туристам получить нужную информацию о выбранной стране.
Дополненная реальность позволяет сориентироваться на местности.
Приложение помогает найти нужный объект и проложить к нему маршрут.

Издательство и пресса

Дополненная реальность все чаще используется в издательстве и журнальной прессе. Ее применение дает изданиям много преимуществ. Это позволяет не только привлечь читателя, но и расширить информативность номера, представив новые сведения в интерактивной форме. Об одном из таких опытов Вы можете почитать подробнее .
Пример применения дополненной реальности в газетной прессе:
Характер и содержание интерактивных данных могут быть любыми; конечный результат зависит от предпочтений и фантазии издателя.
Такую интересную брошюру выпустила французская компания Lagardère Publicité. Она активно внедряет дополненную реальность в свои издания, предлагая читателям интерактивные игры, видео, 3D-анимации, аудио и большое количество дополнительного контента.

ARKit 2 позволяет разработчикам создавать AR‑приложения, которыми можно пользоваться вместе с друзьями. Всё, что вы делаете, можно сохранить, чтобы вернуться и продолжить в любой момент. Пересылайте объекты дополненной реальности в Сообщениях и Почте, а затем рассматривайте их в окружающей обстановке.

Камеры, которые покажут больше.

Камеры на iPhone и iPad отлично работают в условиях низкой освещённости и снимают видео с частотой 60 кадров/с, которая идеально подходит для приложений с дополненной реальностью. Благодаря системе оптической стабилизации изображение получается очень чётким, поэтому виртуальные объекты выглядят естественно в реальной среде.

Графика и производительность. Для нереально реальной картинки.

A12 Bionic - не просто самый мощный и умный процессор, когда-либо разработанный для iPhone. Он создан специально для поддержки дополненной реальности. Несколько высокопроизводительных ядер обеспечивают необходимую вычислительную мощность. А процессор для обработки сигнала изображения оценивает условия освещённости в реальном времени, поэтому виртуальные объекты выглядят невероятно реалистично.

Продвинутые технологии отслеживания движения.

Волшебство дополненной реальности возникает во многом благодаря точному отслеживанию движений. Для создания ощущения, что объект находится в реальном мире, его положение относительно вашего устройства iOS необходимо рассчитывать с большой точностью. Для этого система iOS учитывает текущее положение вашего устройства в пространстве, а также расстояние между камерами и датчиками движения разных iPad и iPhone.

От главного редактора сайт: Дополненная реальность (ДР), или Augmented Reality (AR) - одна из самых перспективных, впечатляющих и (во всех смыслах) очевидных технологий, методологий и т.д. Публикаций на эту тему, естественно, появилось уже много или очень много. Ещё в 2009 году « »...

Несложно догадаться, что ДР/AR вполне очевидно проецируется и на строительную отрасль: см. например, . В интернете можно найти ролики типа «Технология дополненной реальности в области архитектуры», «Дополненная реальность для архитекторов», «Дополненная реальность для планирования в строительстве», «Самый ёмкий рынок дополненной реальности» и т.д. Ссылки на эти ролики приведены в представляемой сегодня статье Сергея Кирьякиди — статье, которая является вводным обзором как в общую проблематику ДР, так и в обозначенное в заголовке проецирование ДР в строительную отрасль. Надеюсь, что эта тема заинтересует многих читателей нашего портала, хотя бы потому, что, по моему мнению, развитый BIM (будущего?) не должен обходиться без серьезной AR-компоненты.

Данная статья представляет собой попытку сформулировать и обобщить перспективы применения технологии дополненной реальности (ДР) в строительстве и проектировании. Содержание статьи является представлением автора о перспективах профессионального применения этой технологии, основанном на анализе последних тенденций развития компьютерных технологий, спутниковой навигации, средств передачи данных, а также направлений BIM и PLM в проектировании. Описанные далее перемены в области строительства неизбежны, т.к. в том или ином виде технология дополненной реальности придет в сферу массового профессионального применения: это лишь вопрос времени. Приход новых технологий - естественный процесс, происходящий в современном постиндустриальном обществе. По причине ускоряющегося научно- технического прогресса этот процесс, по нынешним меркам, будет протекать весьма стремительно. Не стоит забывать, что любую технологию можно использовать как во благо, так и во вред. Конечно, все будет зависеть от рук, в которые она попадет. Тема негативных последствий всеобщего распространения ДР требует отдельного обсуждения и в данной статье не рассматривается.

Введение

Все более очевидным становится факт того, что в настоящее время человечество стоит на пороге радикальных изменений привычного уклада жизни, которые будут вызваны приходом технологий дополненной реальности во все сферы деятельности человека. В течение последующих 5-10 лет эта технология произведет очередную технологическую революцию, сравнимую с повсеместным распространением интернета. Конечно, всем известно, с какой скоростью развивается интернет, прошедший путь от двух соединённых проводом «калькуляторов» до настоящей всемирной паутины, которая начинает потихоньку выходить в ближний космос. Не остается сомнений в том, что со временем дополненная реальность войдет в нашу повседневную жизнь так же как некогда смартфон или планшет, изменив ее раз и навсегда. Нарастание темпов научно-технического прогресса (НТП) только приближает нас к наступлению этого момента, а развитие технологий дополненной реальности ускоряет НТП. Компьютерные технологии продолжают развиваться экспоненциально и закон Мура пока продолжает работать. Сегодня практически у каждого есть смартфон с возможностями, которые 7-8 лет назад было трудно представить, и о которых говорили лишь профессиональные футурологи, но именно эти устройства уже сегодня позволяют прикоснуться к дополненной реальности на бытовом уровне.

1. Что такое дополненная реальность?

Дополненная реальность (от англ. augmented reality, AR) - это технология представления контекстной информации и наложения ее в виде многослойных визуальных образов на объекты реального мира в режиме реального времени.

Дополненная реальность является основой принципиально нового интерфейса для обращения к информации и перехода взаимодействия с ней на новый интерактивный уровень. Отличие дополненной реальности от виртуальной заключается во взаимодействии компьютерных устройств с объектами реального мира.

Задача дополненной реальности - расширить информационное взаимодействие пользователя с окружением. Накладываемые посредством компьютерного устройства слои с контекстными объектами на изображение реальной среды носят вспомогательно-информативный характер. Таким образом, информация, контекстно связанная с объектами реального мира, с помощью дополненной реальности, становится доступной пользователю в режиме реального времени.

Примеры: отображение информации на лобовом стекле в современных истребителях и авто премиум класса, сетка золотого сечения и другие вспомогательные элементы на экране цифрового фотоаппарата, указатели траектории парковки автомобиля при помощи камеры заднего вида.

2. Современное состояние технологий

По оценкам различных экспертов, в настоящее время технология дополненной реальности - это один из главных технологических трендов. Рынок этой технологии оценивается как один из самых быстро растущих и продолжит расти экспоненциально еще 8-10 лет.

Наибольших успехов в этой области на сегодняшний день достигли военные. Они же были основоположниками этой технологии. В военном применении ДР - это вывод оперативной информации на лобовое стекло, либо дисплей, отображающий тактическую информацию, например, о целях на фоне наблюдаемой обстановки. Военные продолжают проявлять к этой технологии повышенный интерес, рассматривая ее как наиболее перспективную для персональных устройств, входящих в экипировку солдата недалекого будущего. При помощи этих устройств военные планируют интегрировать каждого бойца в единое информационное пространство. Вспомните кадры из фильма «Терминатор» когда перед взглядом робота Т-800 появлялась различная информация о людях, автомобилях и т.п. Примерно так же скоро солдаты смогут получать дополнительную информацию об окружающих их объектах.

Кадр из фильма «Терминатор»

Как это традиционно бывает, постепенно эта технология переходит из военной в гражданскую и становится доступна широким массам.

Панель приборов на лобовом стекле истребителя

Впервые эта технология пришла из военной авиации и появилась в автомобилях премиум класса. С ее помощью, по аналогии с боевыми машинами, перед водителем, на лобовом стекле отображается вся необходимая информация о скорости, параметрах маршрута и т.д. Как и автомобили премиум класса, в таком виде технология доступна узкому кругу людей. На широком потребительском рынке, дополненная реальность, как отрасль компьютерных технологий, находится в стадии становления и активного роста. Мировые лидеры в области высоких технологий, такие как Google, Samsung, Apple и некоторые другие, заявляют о скором выходе на рынок устройств типа HMD (head-mounted display носимый дисплей). Наиболее известные из них и уже выпускающиеся серийно - это Google Glass . Эти устройства позиционируются как новое средство восприятия информации об окружающем нас мире, предназначенное для коммуникаций, навигации, развлечений, призванное заменить современные смартфоны, планшеты и т.п. Ориентированы эти устройства на массовый потребительский спрос, как в настоящее время всевозможные гаджеты.

Однако либо уровень развития современных технологий не позволяет пока реализовать в полной мере концепцию устройства с интерфейсом дополненной реальностью в габаритах, пригодных для массового пользования, либо такие технологии еще не нашли друг друга.

В потребительском сегменте сейчас наблюдается рост возможностей программного обеспечения использующего дополненную реальность, реализуемую при помощи смартфонов и планшетов. Кто знаком с такими приложениями, наверное, заметил, что возможности программ пока опережают возможности аппаратных средств. Основной направленностью этого ПО является: геолокация, контекстная реклама, презентация, распознавания изображений. Примерами такого ПО могут служить наиболее популярные приложения Junaio , Layar , Wikitude и т. д.

В профессиональной сфере ДР применяется для обучения специалистов выполнению каких-либо действий через их визуальное восприятие:

Уже сейчас существуют системы автоматизированного управления строительной техникой, в том числе беспилотные, которые также можно отнести к системам, потребляющим дополненную реальность, как бы это странно не звучало. Принцип их действия заключается в следующем: в бортовой компьютер загружается проектная модель объекта, затем машина накладывает виртуальную модель на реальность, настраивает положение рабочих органов и начинает копировать модель в натуру. При этом система постоянно «подглядывает» в виртуальный чертеж-модель, таким образом, контролируя положение рабочих органов машины (отвал или ковш) и тем самым добиваясь переноса виртуальной модели в реальность. Отличие такой системы от человека в том, что у машины за положением рабочих органов в пространстве отвечают всевозможные датчики, а у человека за положением его рабочих органов (рук) отвечают самые информативные сенсоры - глаза. Тем не менее, подобная концепция применима и для человека. Перед глазами может находиться картинка законченного объекта или какого-то промежуточного результата, которого необходимо достигнуть. Человеку остается только выполнить набор предлагаемых действий, приводящих к нужному результату. Это как наглядное пособие с исчерпывающей информацией, находящееся всегда перед глазами.

Другие компьютерные технологии также не стоят на месте, такие как: микропроцессорные производство, спутниковая навигация, компьютерное зрение, технологии облачной обработки информации; беспроводной передачи данных; проектирования сооружений по технологии BIM и PLM и д.р. Наблюдается стремительное увеличение производительности графических микропроцессоров, при значительном снижении их габаритов и энергопотребления. Это очень сильно расширяет возможности персональных мобильных устройств в обработке графической информации.

Все это дает основание для массового применения этой технологии, в том числе, в профессиональной области. В частности, в строительстве эта технология может также произвести революционные изменения.

3. Способы потребления дополненной реальности

В настоящее время самыми массовыми средствами просмотра дополненной реальности стали смартфоны и планшеты с установленными на них специальными приложениями. Им на смену постепенно приходят упомянутые выше HMD-очки, такие как Google Glass и др. Основой HMD-устройств является интерфейс с дополненной реальностью.

4. Концепция визуально-информационной строительной площадки

Опираясь на известные технологические тренды и достижения науки, можно с большой вероятностью говорить о появлении в ближайшем будущем индивидуальных профессиональных систем с интерфейсом дополненной реальности типа HMD. Это будет сравнимо с переходом от черчения на бумаге к BIM проектированию.

Концепция строительной информационной площадки заключается в создании на ней единого визуально-информационного пространства, аналогичного информационному полю боя в военной терминологии. Это модный в последние годы термин в международном военном сленге. Действительно эти две концепции очень схожи, ведь каждая из них преследует цель - обеспечить участников процесса необходимой легко воспринимаемой информацией в реальном времени.

Единое визуально-информационного пространство на строительной площадке - это по сути, новый способ взаимодействия с информацией об объекте строительства, непосредственно на месте ведения работ, без привязки к рабочему месту. Его применение послужит началом нового стандарта представления проектной информации и работы с ней на строительной площадке. Такая концепция объединит всех участников строительства в едином визуальном информационном поле. Это позволит получать необходимую информацию в реальном времени, в любой точке строительной площадки, без необходимости таскания с собой «бумажных простыней», ноутбуков, планшетников и т.п.

Представьте, если бы информация о расположении объекта, его внешнем виде, положении границ, существующих и проектируемых коммуникациях, важных узлах, высотных отметках и т.п. отображалась прямо перед глазами как у пилотов современных истребителей, дополняя существующую реальность проектным замыслом. Дополненная реальность откроет качественно новые возможности, такие как: представление о внешнем виде и структуре объекта; оперативное отслеживание хода строительства; фиксация и контроль качества работ; отслеживание изменений проекта. Это позволит сэкономить массу времени при выполнении технически сложных операций, геодезических работах, прокладке коммуникаций и строительстве в целом. А главное - получить доступ к информационной 3D модели объекта в любой момент времени и в любом месте. Наверное, самое главное то, что архитектор, заказчик и строитель смогут свезти к минимуму влияние человеческого фактора при чтении чертежей и воплощении проекта в натуре.

Современное развитие средств BIM проектирования и их интеграция уже сейчас позволяет создавать модели объектов, наполненных всей необходимой информацией. Наличие строительной 4D модели позволит IPD менеджеру или специалисту технического контроля контролировать ход строительства, просто взглянув на площадку. Сравнивая реальную картину с наложенной информацией о нужной стадии строительства, можно сделать вывод о выполнении или отставании от графика.

С приходом эры интернета вещей (англ. Internet of Things, IoT), которая уже не за горами, наполнение пространства информацией станет обычным процессом, когда почти у каждого промышленного изделия, в т. ч. у строительных конструкций будет «электронный паспорт» и средства коммуникации между собой и человеком. HMD- устройства станут для людей основными средствами взаимодействия с «вещами» и конструкциями. При помощи интерфейса дополненной реальности человек сможет воспринимать поступающую от «вещей» информацию. Это дает новые возможности для служб материально-технического обеспечения.

При производстве сложных ремонтных работ оборудования или коммуникаций можно всегда иметь под рукой визуальные подсказки о последовательности действий или схему оборудования: при этом руки остаются свободными. Такие подсказки способствуют быстрому вводу в должность нового специалиста, и процесс обучения проходит в интерактивном режиме. При производстве сложных ответственных работ можно вести видеозапись выполняемых действий для последующего анализа в случае чрезвычайной ситуации на этом объекте. Таким образом, можно будет проводить освидетельствование нарушений и ответственных элементов при строительстве. По такому же принципу сейчас, в случае аварийной ситуации, ведется анализ действий пилотов самолетов записанных в «черные ящики». Это послужит переходом к новым принципам ведения производственного и технического контроля и ведения отчетной документации.

На этапе эксплуатации, при необходимости обслуживания какого-либо сложного узла персонал может пользоваться исполнительной информационной моделью. На стадии ликвидации объекта, воспользовавшись информацией о критических узлах и коммуникациях можно значительно сократить сроки демонтажа или сноса объекта. В случае возникновения экстренной ситуации (пожар/обрушение) аварийные службы смогут с легкостью находить пути эвакуации или нужные коммуникации, используя информацию из электронного паспорта здания переведя ее в дополненную реальность.

HMD-устройства открывают принципиально новые возможности для коммуникаций и взаимодействия на строительной площадке. Коллеги всегда могут быть на связи друг с другом, становится возможным обсуждение проблем в реальном времени в режиме видеоконференции. Все это оптимизирует строительный процесс за счет сокращения времени принятия наилучшего решения с учетом текущей ситуации на объекте, при относительно небольших затратах.

Дополненная реальность позволяет перевести на абсолютно новый уровень презентации проектов. Допустим, что нужно провести презентацию проекта строительства для инвесторов. Трехмерная визуализация и макетирование неплохо с этим справляются. Но какое впечатление произвела бы та же презентация на инвесторов при демонстрации объекта инвестирования на местности, в «чистом поле», в натуральную величину, с возможностью побродить вокруг, внутри или даже заглянуть внутрь стен на важные конструктивные особенности, узлы или коммуникации. Это абсолютно другое эмоциональное восприятие информации для человека («Самый ёмкий рынок дополненной реальности»):

,

Уже сейчас приложение Junaio позволяет рассматривать настольные виртуальные макеты («Технология дополненной реальности в области архитектуры»):

Преимущество таких макетов перед традиционными в том, что они могут быть масштабируемыми, анимированными, проработанными с различным уровнем детализации, и, конечно легко редактируемыми.

«Дополненная реальность для архитекторов»:

«Дополненная реальность для планирования в строительстве»:

5. Почему визуально-информационное поле?

Потому что около 90% информации об окружающем нас мире мы получаем посредством зрения. Информация, представленная в виде визуальных образов, воспринимается гораздо эффективней людьми даже с плохим воображением или отсутствием трехмерного мышления. Это заложено на генетическом уровне и обусловлено эволюционным путем развития человека и человеческой цивилизации.

6. Как это все будет работать? Технологическая основа

На мой взгляд, ждать появления устройств, позволяющих полноценно реализовать такую концепцию, осталось 3-5 лет. Уже сегодня существуют технологии необходимые для их создания. А также существует все необходимое для создания инфраструктуры, поддерживающей работу подобных устройств.

Для реализации описанной концепции в полной мере потребуется интеграция уже существующих технологий в форм-факторе очков. На современном этапе развития технологий это пока невозможно. Но прогресс не стоит на месте, и довольно быстро движется к достижению этой цели. Компьютерное зрение, как в MS Kinect, в совокупности с методами определения направления взгляда и точного определения местоположения, позволит очень точно «накладывать» информацию на окружающую реальность. Для лучшего распознавания объектов они могут быть помечены ещё при выпуске на заводе специальными маркерами - штрих-кодами или QR-кодами еще при выпуске на заводе. Со временем это будут электронные чипы, на которые будет записана информация об изделии, и датчики, отслеживающие изменение характеристик изделия.

Для точного позиционирования понадобится интеграция с ГЛОНАСС/GPS локальными GNSS станциями и лазерными корректирующими приборами. В помещениях для позиционирования можно использовать специальные маркеры и 3/4G сети и WiFi, которые будут служить каналами передачи данных. «Облачная» обработка и визуализация информации в реальном времени позволит уменьшить нагрузку на вычислительные мощности устройства и значительно сэкономить заряд аккумулятора. Визуализация такой информации как: границы, контуры, общие очертания, текстовые надписи, линии коммуникации и т.п. потребуют незначительных вычислительных ресурсов, и может выполняться на самом устройстве или смартфоне, который имеется сейчас у каждого. Хранение информации на общем сервере позволить всем пользователям обращаться не к локальным копиям, а к единой базе данных, поддерживаемой всегда в актуализированном состоянии. При такой системе работы, в случае внесения изменений в BIM модель пользователи информации могут быть оповещены об этом автоматически. Именно использование актуальных разделов проекта на большой стройке является серьезной проблемой для подрядчиков, которых забыли оповестить о произошедших изменениях.

Конечно, не лишними в таком устройстве будут профессиональные инструменты, такие как лазерный дальномер, высотомер, виртуальный уровень, угломер. Возможно, измерения встроенными сенсорами будут далеки от точности современного геодезического оборудования но, тем не менее, при выполнении некоторых технологических процессов точности в 2–3 см вполне достаточно. Не стоит забывать, что с каждым годом точность сенсоров растет и со временем может отпасть необходимость выполнения геодезических работ при некоторых строительных процессах.

Появление на рынке таких устройств откроет новое направление в области прикладного ПО, которое будет базироваться на новом интерфейсе с дополненной реальностью. Лидеры рынка САПР, прежде всего, такие как Autodesk, Dassault Systèmes, Bentley Systems, Graphisoft, AVEVA и др., непременно создадут массу приложений интегрированных с их передовыми продуктами для различных специализированных отраслей строительства.

7. Как это все будет работать? Инфраструктура

Для реализации подобной концепции необходимо создание инфраструктуры включающей четыре основных компонента:

• обеспечение пользователей точным позиционированием
• обеспечение пользователей беспроводной высокоскоростной передачей данных
• наличие облачного хранилища проектных данных
• создание специального стандарта проектирования для получения контента.

Остальной функционал это уже в принципе программно-аппаратные возможности самого устройства.

Уже сегодня на крупных строительных объектах имеются некоторые компоненты необходимой инфраструктуры для реализации концепции информационной стройплощадки. Описываемая концепция, прежде всего, подходит для крупных строительных объектов, таких как ГЭС, АЭС, НПЗ, стадионов, аэродромов и других масштабных технически сложных объектов, где информационное обеспечение имеет колоссальное значение. На таких крупных площадках всегда множество сложных инженерных систем, требующих соблюдения высочайшей технологической дисциплины при строительстве и эксплуатации. По мере уменьшения стоимости устройств, технология будет становиться доступнее специалистам более низкого ранга, и проникать на все более мелкие объекты.

Как правило, сейчас крупные строительные площадки оснащаются ГЛОНАСС/GPS локальными GNSS станциями, лазерными приборами или специальными маркерами при выполнении работ с применением с соответствующего геодезического оборудования или все тех же систем автоматического управление строительной техникй. Таким образом, инфраструктура для точного позиционирования уже сейчас присутствует на многих крупных строительных площадках. Дополнить ее визуальными или электронными маркерами не составит труда заинтересованному заказчику.

В городах и некоторых малых населенных пунктах все большее распространение получают 3G/4G каналы связи. Их пропускной способности достаточно для передачи огромного количества информации. При отсутствии устойчивого сигнала или его недостаточной пропускной способности на площадке можно создать собственную сеть, например из WI-FI передатчиков. Сейчас это по карману даже небольшой компании.

С развитием широкополосных каналов связи все большее распространение в мире получает переход вычислений и хранения информации в облачные сервисы. «Облако» наверное, можно назвать одним из главных компонентов системы информационной строительной площадки. Для его создания необходимо установить хороший сервер, настроить на нем соответствующие права доступа для различных пользователей: проектировщика, заказчика, подрядчика, службы технического контроля и т.д. Это по сегодняшним меркам не очень затратная процедура. Крупные корпоративные заказчики и некоторые подрядчики имеют собственный серверный парк.

8. Информационное обеспечение

Для обеспечения устройств, использующих дополненную реальность, специальным контентом потребуется интеграция с современными САПР основанных на BIM технологии проектирования. Возможно, для этого потребуется создание нового формата данных, например, .ARB - augmented reality in building.

Сегодня основной тенденцией является переход от 2D и 3D проектирования к проектированию с применением BIM-технологий. Проектирование с ВIM позволяет собрать всю архитектурно-строительную, технологическую, и иную информацию о здании или объекте со всеми ее взаимосвязями и получить на выходе единый объект - BIM-модель, в которой увязаны все разделы проекта и рассчитаны все конструкции. В свою очередь это позволит на этапе завершения проектирования получать не только проект как таковой, но и получить контент для дополненной реальности. Именно концепция BIM-проектирования позволяет расчленить модель на необходимые слои контекстной информации необходимой для дополнения ею реальности. BIM-модель может предоставить пользователю проект в виде структуры слоев с информацией в виде текста, графики или анимации, с необходимым графическим оформлением, с регулируемой прозрачностью в зависимости от степени важности. Управлять отображением информации на таких устройствах возможно в интерактивном режиме при помощи взгляда, жестов и голоса.

Современные средства 4D проектирования позволяют анимировать строительные процессы и визуализировать последовательность технологических циклов. Такая тенденция очень хорошо согласуется с предстоящим развитием технологии дополненной реальности в направлении визуализации процессов и будет очень востребована на строительном рынке для улучшения качества выполнения работ и контроля над строительством.

9. Проблемы технологии

Стоит сказать о современных проблемах технологии ДР, это: отсутствие стандартов, недостаточная производительность аппаратных средств, недостаточная точность позиционирования, необходимость специального контента, ограниченность применения при отсутствии широкополосных и устойчивых каналов связи, слабый интерес со стороны профессионального потребителя, недостаточное распространение в силу вышеприведенных причин. Все эти проблемы носят инженерный характер и решаемы по мере развития технологии и научно-технического прогресса в целом.

10. Дальнейшие пути развития

По мере устранения вышеперечисленных недостатков и совершенствования всех отраслей компьютерных технологий, дополненная реальность как продукт их синтеза достигнет всеобщего проникновения во все области человеческой деятельности. По сути ДР станет стандартом существования информационного общества. В строительстве и производстве, с развитием робототехники, те возможности, которые ДР даст человеку, будут постепенно переходить к роботам. Человеку останется выполнение только самых сложных операций, а дополненная реальность позволит максимально увеличить точность их выполнения. Постепенно HMD-устройства будут расширять диапазон своего применения за счет добавления новых сенсоров. Следующим поколением устройств потребления ДР для человека станут контактные линзы. Но пройдет еще 20–30 лет и придет уже эра нового нейроинтерфейса, которому уже не нужны очки или линзы. Человек сможет потреблять информацию естественными органами чувств, с расширенными возможностями имплантированных сенсоров. Обработка информации будет происходить непосредственно мозгом либо имплантированном чипе или в «облаке», приобретаемом по подписке в SkyNet, и оттуда поступать непосредственно в мозг.

С развитием так называемого интернета вещей, дополненная реальность станет основным средством получения и взаимодействия с информацией, поступающей от предметов окружающих нас, в т. ч. строительных конструкции.

Кому-то это покажется набором футуристических предположений, которые писатели фантасты наверняка уже выдвигали в своих книгах. Возможно это так, но напомню, то, что мы имеем сегодня, даже 20 лет назад казалось фантастикой или даже магией. Как недавно сказал один из экспертов компании Google, «Через 10 лет скорость изменения мира будет такой, что мы будем вспоминать нынешние времена как очень медленные и отсталые».

11. Выводы и пожелания

На основе приведенных выше доводов можно сделать вывод что ДР даст строительной отрасли сразу несколько принципиальных выгод:

• Доступность информации в реальном времени
• Наглядность информации
• Актуальность информации (облачное хранилище)
• Интерактивность информации (управление жестом, взглядом, голосом)
• Коммуникация (обсуждение проблем с коллегами в реальном времени в режиме видеоконференции)
• Архивация информации (видеофиксация - освидетельствование нарушений и ответственных элементов при строительстве).

Последние два пункта в большей степени относятся к устройствам потребления ДР, в которых данные возможности будут обязательно реализованы.

Всё это говорит о том, что дополненная реальность, несомненно, в недалеком будущем совершит очередную революцию не только в строительстве, но и, вообще, в образе жизни:

Это приведет к появлению новых стандартов в проектировании, строительстве и эксплуатации, новых способов работы с технической информацией. Произойдет значительное сокращение сроков строительства, сократятся материальные издержки за счет оптимизации всех процессов жизненного цикла здания и уменьшения материалоемкости строительства, уменьшится проявление «человеческого фактора», приводящего к всевозможным печальным последствиям. Можно считать что, человек стоит на пороге новых возможностей и его зрение, пока что ограниченное биологическими возможностями, уже совсем скоро дополнится бионическим зрением, расширенным при помощи компьютерных технологий. Очки или линзы, оснащенные дополнительной реальностью, будут такими же необходимыми и повседневными устройствами, какими когда-то для нас стали персональный компьютер и сотовый телефон.

Желаю вам быть открытыми для перемен, которые принесет в нашу жизнь дополненная реальность и быть готовыми использовать их своей повседневной деятельности!