Virtualioji Realybė: Technologija ir Pritaikymai Žaidimuose, Švietime ir Terapijoje - www.Kristalai.eu

Виртуальная реальность: технологии и применения в играх, образовании и терапии

 Виртуальная реальность (VR) перешла от футуристической концепции к надежной технологии, трансформирующей различные отрасли, включая игры, образование и терапию. Создавая погружающую, компьютерно-сгенерированную среду, VR позволяет пользователям испытывать и взаимодействовать с симулированными реальностями способами, ранее немыслимыми. Эта статья рассматривает эволюцию технологий виртуальной реальности и углубляется в их современные применения, подчеркивая, как VR меняет игровой опыт, улучшает обучение и предлагает инновационные решения в реабилитации.

Эволюция технологий виртуальной реальности

Ранние концепции и корни

Идея виртуальной реальности восходит к XIX веку с изобретениями, такими как стереоскоп, использующий два изображения для создания трехмерного эффекта. В XX веке технологические достижения подготовили почву для дальнейшего развития:

  • 1930–1950-е: Sensorama, созданный Мортоном Хейлигом, был одним из первых примеров погружающей многокомпонентной технологии.
  • 1968 г.: Иван Сазерленд и Боб Спроул создали первую систему гарнитуры (HMD) под названием «Меч Дамокла», которая была начальной и требовала значительной аппаратной поддержки.

Технологические этапы

В конце XX века были достигнуты значительные этапы прогресса:

  • 1980-е: Джарон Лэниер популяризировал термин «виртуальная реальность» и основал VPL Research, одну из первых компаний, продававших VR-продукты, такие как DataGlove и EyePhone HMD.
  • 1990-е: VR стала известна широкой публике с такими устройствами, как Nintendo Virtual Boy, хотя технологические ограничения привели к коммерческому провалу.
  • 21 век: Быстрые достижения в компьютерной графике, визуализации и миниатюризации компонентов.
  • 2010-е: Запуск кампании Oculus Rift на Kickstarter в 2012 году возродил интерес к VR. Другие компании, такие как HTC и Sony, вышли на рынок со своими VR-гарнитурами.
  • 2020-е: Появление автономных VR-устройств, таких как серия Oculus Quest, устранило необходимость в внешнем компьютерном оборудовании, сделав VR более доступным.

Компоненты систем виртуальной реальности

VR-система состоит из аппаратных и программных компонентов, которые вместе создают уникальный опыт.

Аппаратные компоненты

  • Гарнитуры виртуальной реальности (HMD)
    • Функция: HMD надеваются на голову и отображают стереоскопические изображения для каждого глаза, создавая 3D-эффект.
    • Примеры: Oculus Rift, HTC Vive, PlayStation VR и Valve Index.
    • Прогресс: Современные HMD оснащены экранами высокого разрешения, широкими углами обзора и сниженной задержкой, чтобы уменьшить дискомфорт, такой как тошнота и др.
  • Системы отслеживания движений
    • Цель: Отслеживать движения пользователя и соответственно регулировать изображение.
    • Типы:
      • Внешнее отслеживание: Использует внешние датчики или камеры для отслеживания движений (например, система HTC Vive Lighthouse).
      • Внутреннее отслеживание: Камеры на гарнитуре отслеживают окружающую среду (например, Oculus Quest).
  • Устройства ввода
    • Контроллеры: Устройства, удерживаемые в руках, которые распознают жесты и обеспечивают тактильную обратную связь.
    • Тактильные перчатки: Позволяют более естественное взаимодействие, отслеживая движения пальцев.
    • Беговые устройства и платформы движения: Позволяют перемещаться в VR-среде без физического перемещения.

Компоненты программного обеспечения

  • VR движки и платформы
    • Наборы для разработки программного обеспечения (SDK): Инструменты, предоставляемые производителями оборудования для создания VR-приложений.
    • Игровые движки: Платформы, такие как Unity и Unreal Engine, поддерживают разработку VR, предоставляя инструменты для рендеринга, физики и взаимодействия.

Применения в играх

Игры — одна из самых ярких отраслей, использующих VR-технологии.

  • Платформы VR-игр
    • Поддержка VR на ПК: Высококлассные опыты с мощной графикой (например, Valve Index с игровым ПК).
    • Поддержка VR на консолях: Системы, такие как PlayStation VR, предлагают VR-игровой опыт через консоли.
    • Отдельный VR: Устройства, такие как Oculus Quest, предоставляют свободные VR-опыты без необходимости дополнительного оборудования.
  • Погружающие игровые впечатления
    • Перспектива от первого лица: VR усиливает погружение, напрямую помещая игроков в игровой мир.
    • Интерактивные среды: Игроки могут взаимодействовать с объектами и персонажами реалистичными способами.
    • Многопользовательский VR: Социальные VR-опыты позволяют игрокам взаимодействовать друг с другом в общих виртуальных пространствах.
  • Влияние на игровую индустрию
    • Новые жанры: VR способствовал созданию новых жанров игр и механик.
    • Инди-разработка: Более низкие барьеры входа позволили инди-разработчикам внедрять инновации в VR-пространстве.
    • E-спорт и соревновательные игры: VR расширяется в конкурентные игры с турнирами и мероприятиями.
  • Важные VR-игры и опыты
    • "Half-Life: Alyx": VR-игра, ценимая за захватывающий сюжет и механические элементы.
    • "Beat Saber": Ритм-игра, в которой игроки разрезают блоки в такт музыке.
    • "The Elder Scrolls V: Skyrim VR": Адаптация популярной RPG для VR-платформ.

Применения в образовании

VR трансформирует образование, предоставляя уникальные, вовлекающие учебные опыты.

  • Обучение в VR-классе
    • Виртуальные экскурсии: Ученики могут исследовать исторические места, музеи или географические объекты, не выходя из класса.
    • Интерактивные уроки: VR позволяет создавать интерактивные симуляции научных концепций, таких как структура атомов или моделирование экосистем.
  • Виртуальные лаборатории и симуляции
    • Научные эксперименты: Ученики могут проводить виртуальные эксперименты в безопасной, контролируемой среде.
    • Инженерное и техническое обучение: VR-симуляции предоставляют практический опыт с различными машинами, оборудованием и техникой.
  • Повышение вовлеченности и удержания
    • Активное обучение: VR стимулирует активное участие, что может улучшить концентрацию внимания, запоминание и понимание.
    • Персонализированное обучение: Адаптированные VR-опыты соответствуют индивидуальным стилям и темпам обучения.
  • Кейсы использования VR в образовании
    • Медицинское обучение: VR используется для хирургических симуляций, позволяя студентам-медикам практиковать операции и процедуры.
    • Обучение языкам: Погружающая среда помогает учащимся практиковать языковые навыки в различных контекстах.
    • Специальное обучение: VR предоставляет адаптированные учебные опыты для студентов с особыми потребностями.

Применения в терапии

VR выделяется как мощный инструмент в различных контекстах реабилитации и терапии.

  • Психологическая терапия с использованием VR
    • Терапия экспозицией: VR позволяет пациентам столкнуться со страхами в контролируемой, безопасной среде.
    • Фобии: Лечение страха высоты, полётов или пауков через постепенное воздействие.
    • ПТСР: Помогает ветеранам войны и тем, кто пережил различные психологические травмы, безопасно переработать травмирующие события.
  • Управление болью и реабилитация
    • Методы отвлечения: VR может помочь пациентам отвлечься от боли, испытываемой во время медицинских процедур или эпизодов хронической боли.
    • Физическая терапия: Игровые VR-системы упражнений стимулируют движение и соблюдение программ реабилитации.
  • Когнитивная и поведенческая терапия
    • Обучение социальным навыкам: VR-среды предоставляют безопасное пространство для людей с социальным тревожным расстройством или соответствующим диагнозом (например, аутизмом) для практики различных взаимодействий.
    • Лечение зависимости: Симуляции помогают пациентам развивать стратегии борьбы с препятствиями в контролируемой среде.

Вызовы и ограничения

Несмотря на свой потенциал, VR сталкивается с рядом вызовов.

  • Технические вызовы
    • Тошнота от движений: Несоответствие между визуальным вводом и физическим движением может вызывать дискомфорт.
    • Разрешение и задержка: Высококачественная графика и низкая задержка являются ключевыми для вовлечения и требуют большой вычислительной мощности.
    • Создание контента: Создание захватывающего VR-контента требует много ресурсов.
  • Доступность и цена
    • Высокие затраты на вход: Качественные VR-системы могут быть дорогими, ограничивая доступность.
    • Требования к физическому пространству: Некоторые VR-настройки требуют достаточно места для движений.
    • Дружелюбный интерфейс: Сложность может отпугнуть пользователей без технических навыков.
  • Проблемы со здоровьем и безопасностью
    • Усталость глаз: Длительное использование может вызвать усталость глаз.
    • Физические травмы: Пользователи могут столкнуться с препятствиями, потерять равновесие стоя или сидя, или почувствовать онемение из-за слишком долго поднятых рук, если границы не установлены должным образом.
  •  
    • Вопросы конфиденциальности: Собранные VR-устройствами данные могут вызывать опасения по поводу конфиденциальности.

Тенденции и развитие будущего

Будущее виртуальной реальности многообещающее, с несколькими тенденциями, формирующими её траекторию.

  • Интеграция с дополненной реальностью (AR)
    • Смешанная реальность (MR): Сочетание VR и AR, позволяющее накладывать виртуальные элементы на реальный мир.
    • Бизнес-применения: MR может улучшить рабочие процессы в таких отраслях, как производство и дизайн.
  • Социальный VR и сотрудничество
    • Виртуальные встречи: VR предоставляет погружающую среду для удалённого сотрудничества.
    • Виртуальные мероприятия: Конференции и социальные встречи, проходящие в виртуальных пространствах.
  • Потенциал для более широкого применения
    • Розничная торговля и электронная коммерция: Виртуальные магазины и опыт пробного шопинга.
    • Архитектура и сектор недвижимости: Виртуальные туры и визуализация дизайна.
    • Развлечения и Медиа: VR-фильмы и интерактивное повествование.

 

Технология виртуальной реальности значительно развилась, пройдя путь от спекулятивной фантастики до практического инструмента, влияющего на различные аспекты современной жизни. В играх VR предлагает уникальный опыт погружения, меняющий взаимодействие игроков с цифровыми мирами. В образовании она предоставляет инновационные методы преподавания и обучения, делая сложные концепции доступными и увлекательными. В терапии VR открывает новые пути лечения, обеспечивая безопасные и эффективные методы вмешательства для различных состояний.

Каждый технологический прогресс увеличивает интеграцию VR в повседневную жизнь, имея потенциал революционизировать то, как мы работаем, учимся и взаимодействуем. Решение существующих проблем будет ключевым для полного раскрытия потенциала VR, обеспечивая её доступность, удобство для пользователя и полезность в различных сферах.

Ссылки

  • Lanier, J. (2017). Рассвет нового всего: встречи с реальностью и виртуальной реальностью. Henry Holt and Co.
  • Rizzo, A. S., & Koenig, S. T. (2017). Готова ли клиническая виртуальная реальность к широкому применению? Neuropsychology, 31(8), 877–899.
  • Merchant, Z., и др. (2014). Эффективность обучения на основе виртуальной реальности для учебных результатов студентов в K-12 и высшем образовании: мета-анализ. Computers & Education, 70, 29–40.
  • Slater, M., & Sanchez-Vives, M. V. (2016). Улучшение нашей жизни с помощью иммерсивной виртуальной реальности. Frontiers in Robotics and AI, 3, 74.
  • Freeman, D., и др. (2017). Виртуальная реальность в оценке, понимании и лечении психических расстройств. Psychological Medicine, 47(14), 2393–2400.
  • Howard, M. C., & Gutworth, M. B. (2020). Мета-анализ программ обучения с использованием виртуальной реальности для развития социальных навыков. Computers & Education, 144, 103707.
  • Makransky, G., & Lilleholt, L. (2018). Исследование структурного уравнения эмоциональной ценности иммерсивной виртуальной реальности в образовании. Educational Technology Research and Development, 66(5), 1141–1164.
  • Laver, K., и др. (2017). Виртуальная реальность для реабилитации после инсульта. Cochrane Database of Systematic Reviews, (11).
  • Hamilton-Giachritsis, C., и др. (2018). Симуляция виртуальной реальности для улучшения опытного обучения в образовании по социальной работе в области защиты детей. British Journal of Social Work, 48(6), 1569–1581.
  • Milgram, P., & Kishino, F. (1994). Таксономия визуальных дисплеев смешанной реальности. IEICE Transactions on Information and Systems, 77(12), 1321–1329.

     

    ← Предыдущая статья                    Следующая статья →

     

     

    К началу

    Вернуться в блог