Rozszerzona Rzeczywistość a procesy poznawcze (cz. 1)

Słowa kluczowe: rozszerzona rzeczywistość, augmented reality, procesy poznawcze, technologia, edukacja, trendy

Rozszerzona Rzeczywistość

    Według Ronalda Azumy Rozszerzoną Rzeczywistość definiuje się jako "system, który spełnia trzy następujące warunki:
  • łączy świat rzeczywisty z generowanym komputerowo,
  • jest interaktywny w czasie rzeczywistym,
  • umożliwia swobodę ruchów w trzech wymiarach." 
    Praktycznie użyteczny system Rozszerzonej Rzeczywistości (dalej: system AR) składa się z urządzeń służących do zbierania informacji o otaczającym świecie, aplikacji odpowiednio przetwarzających te dane oraz urządzeń wyświetlających przetworzony obraz. Działanie systemu AR polega na dołączaniu generowanych komputerowo danych do obrazu percypowanego przez człowieka. Umożliwia to prezentowanie wirtualnych obiektów osadzonych w rzeczywistym świecie. Wygenerowane dane mogą składać się z tekstu, dźwięków lub stanowić trójwymiarowe obiekty. System AR precyzyjnie wyznacza swoje położenie w terenie za pomocą systemu kamer i czujników położenia. Dzięki temu sytuuje w przestrzeni i rozpoznaje obiekty świata rzeczywistego.

Obecne zastosowania Rozszerzonej Rzeczywistości

    Systemy AR są stosowane już od blisko pół wieku. Pierwszymi urządzeniami wykorzystującymi Rozszerzoną Rzeczywistość były wyświetlacze przezierne, prezentujące informacje na specjalnej szybie, bez zasłaniania widoku (dalej: HUD), używane w lotnictwie wojskowym od lat pięćdziesiątych ubiegłego stulecia.

    Obszary działalności człowieka, w których systemy AR są już obecnie stosowane:
  • wojsko,
  • medycyna,
  • motoryzacja, 
  • telefonia komórkowa,
  • przemysł rozrywkowy. 
     Systemy AR w wojsku znacznie ewoluowały od czasu wdrożenia pierwszych urządzeń HUD. Systemy AR używane obecnie zapewniają żołnierzom wszelkie niezbędne informacje z pola walki. Informacje mogą być dostarczane w postaci map, danych nawigacyjnych etc., wzbogaconych nałożonymi bodźcami wzrokowymi lub dodatkowo także słuchowymi. Takie rozwiązanie ma na celu zwiększenie bezpieczeństwa, świadomości sytuacyjnej, skuteczności podejmowanej misji oraz przyśpieszenie komunikacji między członkami zespołu.

    W medycynie systemy AR ułatwiają lekarzom dokonywanie zabiegów medycznych, np. laparoskopii. Oprogramowanie odczytuje dane z ultrasonografu lub kamery. Informacje są następnie przetwarzane, a na pobrany rzeczywisty obraz ciała nakładane są stosowne dane. Całość zostaje wyświetlona na monitorze w sali operacyjnej lub bezpośrednio na ciele pacjenta. Dodatkowe informacje o anatomii pacjenta mają na celu wspomaganie chirurga w przeprowadzaniu mało inwazyjnych zabiegów oraz podwyższenie ich precyzji. Systemy AR mają również zwiększać bezpieczeństwo pacjenta poddawanemu operacji.

    Systemy AR są wykorzystywane także w motoryzacji. Niektóre samochody są wyposażone w oprogramowanie, które odczytuje obraz z kamery umiejscowionej z tyłu samochodu i następnie nakłada nań informacje dotyczące drogi cofania. Dzięki uzyskanemu w ten sposób obrazowi wyświetlanemu w kabinie, kierowca może w szybszy i bezpieczniejszy sposób wykonywać manewry drogowe.

    Serwisy samochodowe również wdrażają systemy AR. Istnieje oprogramowanie, które rozpoznaje widziane przez mechanika części samochodowe i nakłada na ich obraz trójwymiarowe modele dostępne w specyficznym katalogu. Aplikacja pokazuje również mechanikowi, symboliczne animacje wskazujące czynność konieczną do wykonania w danym momencie, oraz jej opis. Dzięki temu mechanik nie musi pamiętać dokładnej procedury każdej naprawy, co znacznie skraca czas jego szkolenia zawodowego, ograniczając je do niezbędnego minimum. Brak konieczności przeglądania książki serwisowej lub elektronicznego poradnika skraca czas naprawy, gdyż konieczne do wykonania naprawy informacje są nakładane bezpośrednio w miejscu, które mechanik w danym momencie obserwuje. Dzięki systemowi AR mechanik nie rozprasza uwagi np. na sprawdzanie instrukcji naprawy samochodu.

    Systemy AR są wykorzystywane również w telefonii komórkowej. Istnieje wiele aplikacji, przeznaczonych dla aparatów telefonicznych, które nakładają generowane cyfrowo informacje na obserwowane przez użytkownika elementy świata rzeczywistego (rys. 1.). Programy korzystają z wbudowanych w telefony czujników, które określają m.in. położenie kątowe telefonu względem płaszczyzny ziemi, wysokość umiejscowienia aparatu nad poziomem morza oraz współrzędne geograficzne lokalizacji telefonu. Dane ze świata rzeczywistego są odczytywane przy pomocy wbudowanej w telefon kamery. Przykładem takich aplikacji są przeglądarki świata. Odczytują one informacje z kamery telefonu, wbudowanych czujników oraz Internetu, po czym podają opisy obiektów znajdujących się w pobliżu (np. budynków, szczytów górskich, miast). Opisy te mogą być wyświetlone jako tekst, grafika lub też obraz wideo. 

Rys. 1. Aplikacja Wikitude uruchomiona na telefonie HTC Hero

    Istnieją programy, które na podstawie danych pobranych z czujników położenia telefonu i kamery nakładają na obraz widziany na wyświetlaczu aktualne mapy nieba. Informacje z wyświetlacza zmieniają się w miarę przesuwania telefonu w pionie i poziomie. Dane odpowiadają rzeczywistym położeniom ciał niebieskich.

Rys. 2. Eye Pet - przykład gry wykorzystującej systemy Rozszerzonej Rzeczywistości

    Możliwości systemu AR są coraz częściej używane w przemyśle rozrywkowym. Za generalną wadę gier komputerowych uważa się zmuszanie graczy do pozostawania przez dłuższy okres w jednej, siedzącej pozycji i rezygnację z ruchu. Specyfikacja systemów AR umożliwiła tworzenie gier, które nie wymagają statycznego użytkowania, a wręcz wymuszają na użytkowniku różne aktywności fizyczne. Interfejs między komputerem a człowiekiem w grach wykorzystujących system AR pozwala na poruszanie się w przestrzeni pomieszczenia. Kontrolowanie gry odbywa się tu nie za pomocą klawiatury i dżojstika, ale za pomocą specjalnych markerów, manipulatorów, a także ruchów ciała. Takie gry mają istotny potencjał edukacyjny i motywacyjny. 

Autor: Piotr Szlagor
Notka o autorze: piotr.szlagor.net
Comments