AR-технологии: от кроссовок-контроллеров до борьбы с "привидениями"

Технологии систем дополненной реальности (augmented reality, AR) стремительно развиваются, с каждым шагом ускоряя приход на рынок устройств с инновационной функциональностью для решения самых разнообразных задач – навигации, обслуживания сложной техники, медицинской диагностики. Регулярно как крупные корпорации, так и небольшие недавно образованные компании предлагают новые и новые решения, ещё более тесно связывающие реальный и цифровой мир. Совсем недавно в японском городе Йокогама прошла международная академическая конференция и выставка SIGGRAPH Asia 2009, посвящённая в том числе новым достижениям в области AR.

Обычно виртуальные изображения накладываются на некий реальный объект в реальном времени, и чтобы верно их расположить, компьютеру необходимо указать на нужную область пространства или площади. Традиционным решением являются маркеры – например, наклейки определённого цвета и формы, – но в последнее время растёт количество систем, обходящихся без дополнительных "смазывающих" картину предметов.

3D Inc. продемонстрировала прозрачную ёмкость с синим материалом на дне, выступившую в качестве "аквариума" для AR-изображения рыбы. Вероятно, само синее покрытие и выступило маркером. Как утверждает компания, разработанное ею программное обеспечение воспринимает также поверхности других цветов.

Другой пример "безмаркерной" системы – это Dragon, превращающая, согласно заявлению TV Asahi Corp, плоскую поверхность в экран. Схожую технологию компания, как впрочем и практически любой телеканал, использует на ежедневной основе в программах прогноза погоды.

Dragon не нуждается в маркерах. Вместо них распознаётся форма предмета и затем накладывается компьютерная графика. Изменение положения поверхности в пространстве также отслеживается и координаты виртуального объекта соответствующим образом меняются. Аппаратное обеспечение Dragon – это ПК с двухъядерным Intel Xeon 5160 3 ГГц и видеокартой NVIDIA Quadro FX1500.

Ubiquitous Entertainment показала навигационную систему дополненной реальности для велосипедистов. ARider включает шлем, смонтированный на нём головной дисплей (head-mounted display, HMD) и – куда же без него – iPhone. Система позволяет видеть дорожную карту и отслеживать путь благодаря GPS.

Телефон крепится к задней части шлема, что со стороны может выглядеть слишком необычно, но это лишь тестовая версия. ARider не планирует заниматься коммерциализацией данного варианта ARider – компания продемонстрировала разработку только для привлечения внимания на YouTube.

Многие технологии AR, как и смешанной реальности (mixed reality, MR) предполагают наложение предварительно подготовленных трёхмерных или двумерных компьютерных моделей в реальном времени. Но существуют и решения, где изображение формируется самим пользователем.

Исследовательская группа профессора Колледжа наук и инженерии Университета Ритсумейкан (College of Information Science and Engineering at Ritsumeikan University) Хидеюки Тамура (Hideyuki Tamura) разработала систему создания изображений на реальных предметах путём "чеканки", работы с "пинцетом", "ножом" или "кистью". Команда даже изготовила приспособления, похожие на настоящие прототипы. Например, "молот" оснащён акселерометром для измерения скорости, с которой инструмент ударяет по виртуальной графике.

В "нож" встроен тактильный сенсор, элемент LED для обозначения "разреза" и динамик. "Кисть" имеет датчик давления, определяющий усилие нажатия и направление. Нарисовав изображение, возможно изменить цвет его компонентов при помощи накладываемого вида палитры.

Разработка той же группы профессора Тамура Kaidan – это имитация населённого потусторонними субстанциями (призраками…) дома. Задача заключается в истреблении чужеродных материй при помощи дисплея HMD и рукояти меча. Последняя отслеживается благодаря магнитному сенсору, и игрок видит полноценное лезвие, которым вершит правосудие над виртуальной напастью.

Изображения привидений появляются повсюду, а их лик в плане игры света и тени базируется на данных об освещении конкретного участка дома, поэтому выглядят создания более реалистично. Kaidan также воспроизводит звуки через HMD, придавая игре дополнительный реализм.

Технологии AR в высокой степени совместимы с компьютерными играми. Например, Sony занимается основанными на концепции AR виртуальными развлечениями ещё с 2003 года. А на SIGGRAPH Asia 2009 разработчик из Франции Франц Лазорн (Frantz Lasorne) продемонстрировал игру для двух участников, использующую головные дисплеи.

У каждого игрока есть фигурка с маркерами. Через дисплей они видны как опции для действий, и после выбора одной из них перемещением указателя происходит, например, заряд виртуального оружия. Переместив фигурку ближе к противнику, выбирается режим атаки. Лазорн пытается продать свою идею известным компаниям-разработчикам игр.

Французская Immersion представила систему Cubtile, которая согласно заявлению является первым в мире мультисенсорным интерактивным трёхмерным интерфейсом. В его состав входят 3D-сенсор – полупрозрачный куб с пятью камерами, определяющий движения рук вокруг него, и большой дисплей в виде зеркала.

Движения рук около куба приводят к изменению положения, размера и других характеристик виртуального объекта на дисплее. Графика может быть любой – например, автомобиль или одежда.

К месту упомянуть ещё одну разработку, не имеющую отношения к SIGGRAPH Asia 2009, зато к дополненной реальности – самое непосредственное. Adidas создала собственный виртуальный мир, ключом к которому служит новая линия из пяти моделей мужских кроссовок. Как объясняет возглавляющий направление цифрового маркетинга Adidas Originals Крис Барбур (Chris Barbour), компания "взяла вещь из реального мира и добавила к нему фантастический виртуальный".

Обладателю спортивной обуви нужно зайти на сайт компании и показать через веб-камеру код на язычке. Затем на экране появится тот самый заветный мир, навигация по которому осуществляется кроссовками. Хотя экран остаётся двумерным, возможно менять угол и глубину изображения, создавая впечатление перспективы. В течение следующих нескольких месяцев Adidas планирует представить три AR-игры от xForm для своего виртуального мира. Среди них – симулятор скейтборда, где кроссовки выступают контроллером для навигации по улицам, и музыкальная игра.