¬аше окно в мир —јѕ–
 
Ќовости —татьи јвторы —обыти€ ¬акансии Ёнциклопеди€ –екламодател€м
—татьи

25 но€бр€ 2016

¬иртуальна€ реальность Ц не только развлечени€. ќбзор технологий и областей применени€

ƒмитрий „ехлов

ƒмитрий „ехлов Ч автор многочисленных публикаций, посв€щенных компьютерной графике и 3D-технологи€м, в том числе, книги Ђ¬изуализаци€ в Autodesk Maya: mental ray rendererї, художник по освещению и затенению, технический специалист в области компьютерной визуализации, активист Autodesk Community, Autodesk Certified Professional, участник программ Autodesk Developer Network и NVIDIA Partner Network.

Ќа портале isicad.ru опубликованы три фундаментальные статьи ƒмитри€:

Ѕлог ƒмитри€ „ехлова: dimson3d.

ѕомните, когда-то в детстве, когда мы играли в любимую игрушку, нам хот€ бы раз, да хотелось побывать внутри виртуального игрового мира и пройтись по уровню вместе с героем. » не говорите, что такого не было   Ѕолее 25 лет существует компьютерна€ графика и бок о бок с ней идет развитие решений дл€ виртуальной реальности. ѕо своей сути, виртуальна€ реальность (далее, VR) это один из способов представлени€ информации и вовлечени€ пользовател€ в игровой или созидательный процесс. — помощью VR вы можете наблюдать виртуальный мир аналогично реальному окружению, за исключением того, что нет запахов или тактильных ощущений, но и это уже практически решено и не €вл€етс€ большим преп€тствием. Ќадева€ шлем VR, вы можете погрузитьс€ в игру или трехмерную сцену профессионального приложени€, где вы сможете выполн€ть навигацию и осуществл€ть манипул€ции с объектами.

ќбласти применени€

 ак показывает практика, области применени€ VR настолько широки, что краткое описание каждой из них может зан€ть несколько страниц. ћы же сосредоточимс€ на некоторых из них.

ƒл€ многих VR ассоциируетс€ в первую очередь с индустрией развлечений. Ѕезусловно, компьютерные игры Ц огромна€ индустри€ и драйвер развити€ VR, но и индустри€ кино не стоит на месте: уже сейчас доступны решени€ дл€ создани€ VR видео, что позвол€ет создавать фильмы, которые можно смотреть, надев шлем VR.

 ак ни странно, профессиональных сфер применени€ VR гораздо больше.   ним относитс€ и создание графического контента, научные исследовани€, разработка рабочих процессов (монтаж оборудовани€ и ремонт техники), оценка практичности интерьеров и экстерьеров, демонстрации дл€ заказчиков и потенциальных покупателей (архитектура, транспорт, автомобилестроение и не только). —имул€торы полетов и управлени€ транспортными средствами, моделирование химических и физических процессов (знакомство с компьютерной моделью с помощью визуализации). » это далеко не полный список. “ехнологии виртуальности востребованы везде, где нужно Ђполное погружениеї в иные миры. VR позвол€ет значительно расширить возможности промышленных дизайнеров и проектировщиков, позвол€€ производить более точную оценку и анализ своих разработок в приближенных к реальности услови€м.

  числу компаний, которые активно используют VR дл€ разработки продуктов и общени€ с заказчиками, относ€тс€ такие автомобильные гиганты, как Audi, Ford, BMW, Daimler. јрхитектурные бюро AEcom, Gensler активно используют VR дл€ того, чтобы заказчики проектов еще на ранних стади€х могли оценить эргономику и удобство создаваемых помещений.

VR уже давно не €вл€етс€ игрушкой дл€ подростков, это законченное и комплексное программно-аппаратное решение, а с по€влением доступного по цене оборудовани€ и решений на его основе, технологии VR могут быть применены в любой де€тельности человека, выход€ далеко за границы индустрии развлечений.

ѕрограммное обеспечение

 акое программное обеспечение поддерживает возможности VR? ќтвет достаточно прост. ѕрактически любое 3D приложение может работать с VR при определенной оптимизации и реализации функции VR в самом приложении или его графическом €дре.

ƒавайте разберемс€, где же профессиональные пользователи могут использовать возможности VR с полной отдачей. ќдними из наиболее активных пользователей возможностей VR €вл€ютс€ специалисты таких индустрий, как автомобилестроение, судостроение, авиационна€ промышленность, проектирование и дизайн интерьеров, градостроительна€ инфраструктура, обучение и отработка действий. ¬ этих област€х востребовано Ђполное погружение в процессї и виртуальна€ реальность позвол€ет смоделировать реальные услови€, как на дороге или воздухе, так и в помещении. ј благодар€ применению возможностей таких движков, как Unreal Engine 4, Unity 5, CRYENGINE и Autodesk Stingray, дизайнеры могут создавать реалистичные трЄхмерные модели как самих устройств и их кабин, так и окружающего их мира. ј перемещение и взаимодействие с ними, могут осуществл€тьс€ с помощью комплектов VR.

VR не игрушки

–ис. 1. ѕример визуализации VR изображени€ в Autodesk InfraWorks 360. »зображение предоставлено Autodesk

»нженеры и проектировщики получили возможности дл€ работы с VR в таких приложени€х, как Autodesk VRED 2017 и TechViz XL. ѕакет Autodesk VRED предоставл€ет достаточно интересные возможности дл€ совместной работы нескольких пользователей пр€мо в виртуальной реальности. Ёто удобно когда необходимо смоделировать поведение технического и обслуживающего персонала, например, в автосервисе или авиационном ангаре, а также пройтись внутри будущего сооружени€ или машины (например, в грузовике или экскаваторе).
VR не игрушки

–ис. 2. ѕример применени€ шлема HTC Vive совместно с Autodesk VRED 2017. ѕользователь находитс€ в виртуальном пространстве интерьера автомобил€

¬ этих задачах применени€ виртуальной реальности подразумеваетс€ использование высококачественной и точной визуализации сложных моделей, требовательных к производительности компьютерной системы дл€ снижени€ асинхронной одновременной визуализации двух кадров. ƒл€ этого рекомендуетс€ примен€ть профессиональные GPU с достаточным объемом пам€ти и поддержкой VR.

–ешение TechViz XL предоставл€ет возможность выводить в VR ваше основное программное обеспечение, такое как PTC Creo или SolidWorks и работать с ним c применением VR шлема. ¬ свою очередь, это позвол€ет использовать родное приложение без сложных преобразований данных и опиратьс€ на инструментарий, доступный в параметрическом и графическом €драх —јѕ–.

“ака€ система разработки интерактивных приложений как Unity, предоставл€ет пользователю гибкие возможности дл€ разработки приложений с поддержкой VR и шлемов HTC Vive. Ёто позволит создавать виртуальные миры и работать с поддержкой всех ключевых возможностей Unity. ќтмечу, что мы говорим о профессиональном применении Unity дл€ создани€ интерактивных приложений, используемых дл€ презентаций и исследований.

VR не игрушки

–ис. 3. ѕример VR приложени€ разработанного с помощью Unity дл€ демонстрации интерьера

≈сли художники €вл€ютс€ насто€щими энтузиастами технологий, они также могут использовать VR дл€ работы с такими приложени€ми, как Autodesk Maya и Side FX Houdini, в которых доступны инструменты дл€ работы с VR как в виде внутренних инструментов, так и виде отдельных модулей расширени€. ј отдельного внимани€ заслуживает не такое далекое будущее Ц визуализаци€ VR образов с применением полноценной трассировки лучей в режиме реального времени. ¬едущие разработчики систем визуализации, такие как PIXAR, NVIDIA и Chaos Group, предлагают своим клиентам возможности визуализации VR изображений, где художники могут выполн€ть фотореалистичную визуализацию.
VR не игрушки

–ис. 4. ѕример визуализации сцены из анимационного фильма в режиме VR помощью V-Ray RT GPU

— выходом новой архитектуры графических процессоров NVIDIA Pascal така€ возможность становитс€ ближе дл€ разработчиков приложений на основе SDK NVIDIA iRay и NVIDIA OptiX. ¬ысокое качество изображени€ и применение реалистичных эффектов, таких как объемный свет и м€гкие тени, предостав€т возможность архитекторам и дизайнерам Ђпогружатьс€ї пр€миком в новый мир. Ќо какое необходимо оборудование дл€ реализации высококачественного VR и во сколько оцениваетс€ современное решение дл€ работы с VR? ћы рассмотрим эти вопросы в следующих разделах.

¬ыбор оборудовани€

≈сли вам необходимо осуществить внедрение программного обеспечени€ с поддержкой функций VR, необходимо позаботитьс€ о соответствующем оборудовании. ѕоскольку VR крайне требователен к производительности системы, в первую очередь потребуетс€ оснащение высокопроизводительной графикой. ƒл€ профессиональной работы с VR вам потребуетс€ графический процессор профессиональной линейки NVIDIA Quadro уровн€ Quadro M5000 и выше, поддерживающий технологии NVIDIA VRWorks. »деальным решением станут графические процессоры Quadro, построенные на архитектуре Pascal. ѕолный список моделей, поддерживающих VR дл€ профессиональных задач, включает:
  • GPU дл€ рабочих станций линейки Quadro: M5000, M6000, M6000 24Gb, P5000, P6000.
  • GPU дл€ мобильных рабочих станций линейки Quadro: M5500.
»менно эти GPU обеспечивают необходимую частоту кадров в приложении - 90 √ц на каждый глаз. ќбратившись в компанию FORSITE, вы сможете провести бесплатный Test Drive GPU дл€ работы с виртуальной реальностью и опробовать их возможности на своих проектах.

ƒл€ разработки и работы программного обеспечени€ с поддержкой VR рекомендуетс€ использовать CPU Intel Core i7, Intel Xeon E5 V4 и выше, а также достаточный объем оперативной пам€ти (не менее 32 √б), что необходимо дл€ оптимальной производительности. Ќо на практике все зависит от сложности визуализируемой модели, и чем выше производительность оборудовани€, тем больше возможностей вы получаете дл€ достижени€ высокой скорости визуализации.

Ѕольшую выгоду в производительности и качестве визуализации можно получить благодар€ применению возможностей реализованных в профессиональных графических ускорител€х Quadro, официальным производителем и поставщиком которых на российский рынок €вл€етс€ компани€ PNY Technologies, и доступного дл€ них программного обеспечени€ от NVIDIA. ¬озможности коррекции изображени€ и сохранение пропорций в режиме реального времени, реализованные в Quadro, позвол€ют избежать дискомфорта в процессе быстрой и требовательной к высокой производительности синхронизации двух одновременно визуализируемых кадров. ѕомимо этого, такие возможности как синхронизаци€ множества видео-потоков и синхронизаци€ нескольких GPU позвол€ют выводить изображение на множество дисплеев, которыми и €вл€ютс€ VR шлемы.

¬ качестве устройств отображени€ VR и управлени€ пространством вы можете использовать комплекты HTC Vive, которые мы посоветуем как доступное и лЄгкое в обращении решение с функциональными контроллерами и возможност€ми. ќтметим, что комплекты Vive на данный момент единственные VR решени€, продаютс€ в –оссии официально.

ƒл€ помощи адаптации к VR дл€ корпоративных клиентов, предлагаетс€ Vive Business Edition, включающа€ необходимые инструменты дл€ развертывани€ решений VR в большом масштабе. ƒанна€ редакци€ включает коммерческую лицензию дл€ бизнеса, расширенные кабели длинной до 10 метров, пр€мую поддержку, услуги по быстрому развертыванию, установке и обновлению и интеграцию Vive Business Edition в IT инфраструктуру и сеть.

 омпани€ HTC предоставл€ет сервис по установке и обновлению, ставший доступным напр€мую с портала htcvive.com ранее в ќкт€бре.  омпани€м предлагаетс€ выбор из трех режимов установки дл€ программного обеспечени€ SteamVR: локальна€ установка без подключени€ к сети »нтернет, самосто€тельное/ручное обновление или автоматическое обновление ѕќ. ќбновление пакетов программного обеспечени€ выполн€етс€ напр€мую с сервера компании HTC без подключени€ к серверам Steam, что удовлетвор€ет типичным правилам и требовани€м IT безопасности.

VR не игрушки 5

–ис. 5. –асширение TPCAST дл€ шлема HTC Vive позволит убрать кабели

Ќезависимые разработчики расширений дл€ HTC Vive уже в ближайшее врем€ выпуст€т на рынок решений VR расширение дл€ шлема Vive позвол€ющее передавать изображение без применени€ кабелей. –асширение дл€ шлема TPCAST позвол€ет выполн€ть беспроводную передачу изображени€ без значительной потери в качестве. Ёто дает большую свободу в работе с виртуальной реальностью и дл€ взаимодействи€ пользователей с виртуальными объектами.

—тоимость внедрени€ и владени€ VR

ƒл€ совместной работы в VR над большими проектами часто создаютс€ специальные помещени€, именуемые CAVEs (от слова cave Ц пещера (пер. с англ.)). “аким решени€м требуетс€ больша€ площадь, тщательно проработанное освещение, несколько проекторов и рабочие станции. —тоимость таких решений может достигать 10-11 миллионов рублей. —огласитесь, не каждый университет, разработчик и проектное бюро могут позволить себе такой комплекс. ѕритом же, управление и обслуживание системы могут быть достаточно дороги и потребовать определенного времени на ожидание доставки замены вышедших из стро€ компонентов.
VR не игрушки

–ис. 6. ѕример CAVE системы в ”√ј“” (г.”фа)

—овременное программное обеспечение дл€ VR зачастую позвол€ет обойтись без создани€ дорогосто€щих CAVE-пространств и обеспечивает коллективное погружение в VR на программном уровне. ¬ыигрыш будет очевиден. ѕо нашим оценкам, шлем и рабоча€ станци€ (например, модель 240 VR PRO от компании FORSITE на базе двух GPU NVIDIA Quadro в исполнении PNY Technologies), позвол€ют комфортно работать с виртуальным пространством. ј замена компонентов компьютерной системы будет значительно дешевле, чем покупка нового комплекса или рабочей станции.

–азработка приложений дл€ VR с NVIDIA VRWorks

ƒл€ разработчиков VR-приложений будет полезен набор инструментов VRWorks от NVIDIA. — выходом архитектуры NVIDIA Maxwell стала возможной поддержка одновременной визуализации двух кадров и их синхронизации без дополнительных ухищрений. ¬се необходимые инструменты предоставл€ютс€ в инструментарии дл€ разработчиков и поддерживаютс€ архитектурой GPU. Ќабор VRWorks и предоставл€ет большое количество инструментов и возможностей дл€ разработки комплексных приложений, оптимизированных дл€ работы с VR.
VR не игрушки

–ис. 7. NVIDIA VRWorks. ќсновные компоненты

VRWorks €вл€етс€ набором API, библиотек и движков, позвол€ющих разработчикам приложений и VR-очков использовать богатые возможности, реализованные в них. VRWorks предоставл€ет новый уровень взаимодействи€ с помощью реалистичных образов, звука, откликов и смоделированного окружени€ виртуальной реальности.  лючевые компоненты VRWorks адаптированы дл€ интеграции с ведущими в индустрии графическими движками, такими как Unreal Engine 4 и Unity 5, предоставл€€ разработчикам простой путь к расширенным возможност€м за счет SDK в разрабатываемых ими играх и приложени€х. –азработчики могут использовать SDK, позвол€ющий ускорить захват 360∞ видео и обрабатывать его, тем самым улучша€ создаваемые окружени€, такие как CAVES, Immersive Displays & Cluster Solutions.

ƒемонстраци€ работы NVIDIA VRWorks Audio на основе технологии NVIDIA OptiX (2'49") :

–азработчики профессиональных приложений (—јѕ–, анимации и визуализации) нацеленные на применение профессиональных GPU NVIDIA Quadro, могут быть также заинтересованы в применении специфичных дл€ ускорителей данной линейки функций.

ƒемонстраци€ возможностей NVIDIA VRWorks и архитектуры NVIDIA Pascal дл€ работы с VR (1'02"):

GPU линейки Quadro также поставл€ютс€ с доступом к NVIDIA VRWorks SDK, который использует SMP дл€ увеличени€ производительности технологий Single Pass Stereo и Lens Matched Shading, чтобы значительно повысить производительность графики дл€ VR, дл€ создани€ более богатых, более захватывающих окружений.

ƒругие св€занные с VR возможности, эксклюзивные дл€ GPU линейки Quadro включают такие технологии, как GPUDirect for Video, Warp & Blend и GPU Synchronization. ѕодробнее о профессиональном применении технологий VR.

ћечты стали реальностью, технологии, которые когда-то были доступны единицам, сейчас приход€т в жизнь простого проектировщика, инженера, дизайнера. Ќастало то врем€, когда мы можем пересмотреть процессы работы и взаимодействи€ между людьми, и взаимодействовать на новом уровне в новом окружении. “ехнологически нам требуетс€ гораздо меньше компонентов дл€ создани€ высококачественного VR окружени€, а оборудование может быть быстро приобретено и установлено на рабочем месте пользовател€. ј объединение множества пользователей из различных уголков света в едином окружении, позволит лучше взаимодействовать между собой большим коллективам, тем самым увеличив скорость разработки, согласовани€ и выпуска нового продукта на рынок.

Ѕлагодарности

я выражаю большую благодарность своим партнерам и друзь€м из компании FORSITE за предоставленное дл€ исследовани€ и написани€ статьи оборудование, а также консультации по аппаратным решени€м. “акже выражаю благодарность компании NVIDIA за оказанную помощью в подготовке материалов статьи и техническую поддержку.

“акже, выражаю благодарность официальному производителю и поставщику профессиональных видеокарт NVIDIA Quadro в –оссии компании PNY Technologies.


„итайте также:


¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

-->

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора: Ђ¬се модели ошибочны, но некоторые полезныї
ѕроект ЂЌародное —јѕ–-интервьюї

—лучайна€ стать€:

isicad Top 10

—амые попул€рные материалы

   ‘орумы isicad:

isicad-2010 isicad-2008
isicad-2006 isicad-2004

ќ проекте

ѕриглашаем публиковать на сайте isicad.ru новости и пресс-релизы о новых решени€х и продуктах, о проводимых меропри€ти€х и другую информацию. јдрес дл€ корреспонденции - info@isicad.ru

ѕроект isicad нацелен на

  • укрепление контактов между разработчиками, поставщиками и потребител€ми промышленных решений в област€х PLM и ERP...
ѕодробнее

»нформаци€ дл€ рекламодателей


¬се права защищены. © 2004-2020 √руппа компаний «Ћ≈ƒј—»

ѕерепечатка материалов сайта допускаетс€ с согласи€ редакции, ссылка на isicad.ru об€зательна.
¬ы можете обратитьс€ к нам по адресу info@isicad.ru.