Что такое дополненная реальность и как её можно использовать инженерам-разработчикам и проектировщикам?

«Голодек» пока еще только научная фантастика, но виртуальная реальность уже находит применение во многих отраслях. Игровая индустрия – один из примеров. Через виртуальную реальность игроки могут почувствовать себя в трехмерной среде и взаимодействовать с такой средой и другими игроками в ходе игры. Виртуальная реальность, несомненно, полезна в бесчисленном множестве различных отраслей, но как насчет возможного объединения некоторых виртуальных реальностей с реальными жизненными ситуациями? Своего рода улучшенная реальность, в которой пользователь может видеть и ощущать реальный мир вокруг себя, но только дополненный сгенерированными компьютером изображениями и объектами в комбинации с реально имеющими место объектами: дополненная реальность (augmented reality) (ДР).

Хотя термин ДР пока еще не так известен, распространенность концепта стремительно растет. ДР практикуется довольно давно и уже востребована во многих отраслях. В предлагаемой публикации из двух частей мне хотелось бы бросить взгляд на историю развития ДР и рассмотреть текущие и возможные применения ДР в САПР, а в следующей статье подробно остановиться на перспективах использования в информационных моделях зданий (BIM).

Краткая история ДР

Стимулятор «Сенсорама». (Фото с www.mortonheilig.com.)

«Дамоклов меч» Айвена Сазерленда (Фото от www.mashable.com.)

Десятилетием позже, в 1998 г. состоялась одна из первых главных демонстраций возможностей ДР. Было создано приложение для телевизионной трансляции матчей по американскому футболу. Линия первой попытки («дауна») накладывалась на реальное изображение футбольного поля для просмотра телезрителями. Потом данная технология стала применяться в прогнозах погоды, когда синтезированные с помощью компьютера изображения накладываются на реальные изображения и карты объектов реального мира. И тут уже началось бурное развитие ДР-разработок. В 2000 г. сотрудник лаборатории носимой электроники в университете Южной Австралии Брюс Х. Томас предложил первый мобильный ДР-проект для игры на открытом воздухе - ARQuake. А примерно с 2008 г. ДР используется в приложениях для смартфонов, например, картах. Затем в 2013 г. появился Google Glass – головной оптический дисплей, похожий на очки. И наконец, в прошлом году Microsoft вышел на рынок с HoloLens —ДР-гарнитурой, совмещающей компьютерные изображения (голограммы) с реальным миром вокруг нас.

Потенциал получения дохода от такой продукции растет так же быстро, как и количество разработок в данной области (если не быстрее). Ожидаемый доход от ДР-продуктов в 2016 г. составит 1 миллиард долларов, и прогнозируется, что к 2020 г. достигнет уже 120 миллиардов долларов. Дополненная реальность получает широкое распространение, и ДР-приложения применяются во множестве отраслей. Вот только несколько примеров:

• Археология: демонстрация, как древние руины выглядели столетия назад;
• Искусство: дать возможность инвалидам создавать произведения искусства, отслеживая движения глаз и транслируя их в рисунок на экране;
• Торговля: показ множественных вариантов персонализации или дополнительной информации об изделии;
• Образование: наложение текста, графики, видео и аудио в среду реального времени студента;
• Индустрия моды: посмотреть, как разный макияж или прически смотрятся на конкретном человеке;
• Игровой бизнес: пользователи могут ощущать и взаимодействовать в процессе игры в реальных условиях;
• Медицина: демонстрация внутренних органов пациентов, изображение которых накладывается на кожу с помощью виртуальных рентгеновских лучей;
• Военное назначение: ДР-очки в режиме реального времени показывают людей и различные объекты, обозначая их специальными информативными индикаторами, и предупреждают солдат о возможной опасности;
• Определение местоположения: названия дорог или улиц, прочая существенная информация накладываются на реальные карты, или дисплей на ветровом стекле показывает такого рода данные, как направление движения к конечному пункту, погода, условия местности, состояние дороги, информация о трафике и предупреждения о потенциальных рисках;
• Спорт: показ линии первой попытки («дауна») в американском футболе, отслеживание гольфового шарика после удара или шайбы в хоккейной игре;
• Телевидение: визуализация и изображение погодных условий.

Производство и САПР

Работа с объектом: ARapp, eDrawings от SOLIDWORKS. (Фото предоставлено SOLIDWORKS.)

Головные дисплеи (HMD)

• HoloLens от Microsoft: голографический компьютер обеспечивает взаимодействие с использованием голограмм высокой четкости в вашей реальности;
• Oculus Rift: ультрасовременные дисплеи и оптика гарантируют невероятную точность визуальной имитации и широкое поле обзора с полным эффектом присутствия. В техническом плане это элемент виртуальной реальности, но может модифицироваться для ДР;
• ODG R-7 Smartglasses: усовершенствованная платформа для получения ощущений с помощью головных дисплеев ДР.

ODG R-7 Smartglasses. (Фото предоставлено ODG.)

Как указано выше, одно из основных преимуществ, которые ДР привносит в САПР, это визуализация: возможность видеть готовый проект в реальной среде, даже если он еще не реализован. Кроме визуализации ДР также полезна в практических технологических процессах, например, при проверках контроля качества, техобслуживании и обучении. За реальными примерами, чем такого рода приложения могут быть полезны при проектировании, мы обратились к Декстеру Лилли, исполнительному вице-президенту и директору по производству Index AR Solutions. Он объяснил, что «в третьем проекте компании, полностью проведенным нашими сотрудниками – структурно-сложном изделии, потребовавшим почти 1000 сварок, было достигнуто 35% сокращение как по времени исполнения, так и по затратам с полным сохранением качества. Выполняя недавно сложное инспектирование, мы добились 90% сокращения издержек и сроков. Фактически, мы выяснили, что функция инспектирования прекрасно подходит для дополнения при наличии трехмерной проектируемой модели», добавил г-н Лилли.

Итак, какие же поставщики САПР-программ и другие игроки отрасли выиграют и внедрят ДР?

SOLIDWORKS

Autodesk

PTC

PTC: Vuforia для использования ДР. (Фото предоставлено PTC.)

Augment

Приложение Augment. (Фото предоставлено Augment.)

Выводы

ДР-технологии наиболее эффективны в работе инженеров-проектировщиков именно на стадии проектирования изделия. ДР позволяет разрабатывать изделие непосредственно в той среде, где оно в конечном итоге окажется, принимая при этом во внимание возможные пространственные или другие ограничения. ДР усиливает эстетический аспект работы проектировщика: теперь можно гарантировать, что на готовый продукт действительно будут приятно смотреть после его установки. Или, например, требуется, спроектировать дополнительный элемент или оборудование, но у вас нет чертежей или моделей изделия. С ДР вы приобретаете возможность проектировать непосредственно на изделии, с учетом его размеров, формы и характеристик.

Вне зависимости от направленности проекта и этапа его разработки или реализации, технологии дополненной реальности заслуживают внимательного к себе отношения, и их нужно стараться задействовать. ДР поможет более эффективно интерпретировать трехмерные данные и понять, как они соотносятся с реальной средой. Обмен данными по проекту с другим сотрудниками или потенциальным заказчикам также можно улучшить благодаря ДР, что означает большую точность проектирования, сокращение сроков от разработки до выпуска и рост объемов продаж. Мое мнение: только сплошной выигрыш.

Ссылки

Microsoft HoloLens

ODG R-7 Smartglasses

Vuforia

Augment