Күшейтілген шындық
Күшейтілген шындық (КШ, ағылш. Augmented reality, яғни AR) — нақты дүниелік ортадағы интерактивті тәжірибе болып, онда реал дүниелік объектілер компьютерде жасалған танымдық ақпараттар арқылы дамытылады, кейде көру сезімі, есту сезімі, тату сезімі, тері сезімі және иіскеу сезімі қатарлыларға байланысты түрлі сенсорлық моделдеу жасалады.[1][2] КШ үш негізгі мүмкіндікті қамтитын жүйе ретінде анықталуы мүмкін: шын әлем мен виртуалды әлемнің тоғысуы, шындық пен уақыттың өзара әсерлесуі, және виртуалды және реал объектілердің дәл 3D сәйкестігі.[3] Мұндағы шындыққа қабаттасқан сенсорлық ақпарат бәлкім конструктивті (яғни табиғи ортаға қосымша), немесе деструктивті (яғни, табиғи ортаны бүркемелеу) болуы мүмкін.[4] Бұл тәжірибе физикалық әлеммен мінсіз астасады, сондықтан ол нақты ортаға терең шөккендей баурағыштық (immersive) әсерін туғызады.[4] Осылайша, Күшейтілген шындық (КШ) адамның нақты әлемді сезінуін өзгертіп, күшейтсе, ал Виртуалды шындық (ВШ) адамның шын дүние ортасын симуляцияланған жасанды ортамен толық ауыстырады.[5][6] Күшейтілген симуляция негізінен синоним екі терминмен байланысты: Аралас шындық (АШ) және компьютер медиалды шындық (КМШ).
Күшейтілген симуляциятың негізгі құндылығы ретінде цифрлық әлем нұсқаларының адамның шын әлемді сезінуіне еніп, ортаның табиғи шындығына тіпті де терең баурағыштық (immersive) туғызу тәсілін айтуға болады. Демек ол жай ғана цифрлау, немесе цифрлылық емес. Баурағыш аралас шындық тәжірибесін қамтамасыз ететін алғашқы функционалды КШ жүйесі 1990 жылдардың басында ойлап табылды, нақтырақ айтқанда 1992 жылы АҚШ Әскери-әуе күштерінің Армстронг зертханасында алғаш жобаланды.[4][7][8] Коммерциялық жетілдірілген реалдық тәжірибесі алғаш рет ойын-сауық (entertainment) және ойын бизнесінде көрініс тапты. [9] Кейіннен Күшейтілген шындық қолданбалары Оқыту (education), коммуникация, медицина және ойын-сауық салаларында коммерциялық индустриядан алқып кетті. Оқыту саласында смартфон қолданып кескінді сканерлеу арқылы, немесе маркерсіз КШ әдістерін пайдалану арқылы білім мазмұнын қолжетімді етуге болады.[10][11][12]
КШ табиғи ортаны және нақты жағдайларды жақсарту үшін, байытылған тәжірибе ұсыну үшін қолданылады. Дамыған КШ технологиясы көмегімен (мысалы, компьютерлік көруді қосу, смартфон қолданбаларын КШ камерасына біріктіру және нысанды тану) пайдаланушыны қоршаған реал әлем туралы ақпарат интерактивті және цифрлы басқарылымды (digitally manipulated) болады. Қоршаған орта және ондағы объектілер туралы ақпараттар реал әлемнің 'бетіне' қабаттастырылады. Бұл ақпараттар виртуалды болуы да мүмкін. Күшейтілген шындық біртүрлі тәжірибе болып, ол адамиласқан (artificial) болады және ол бұрыннан бар шындықтың бетіне қосылады.[13][14][15][16][17] Яғни ол басқа нақты сезілген, немесе өлшенген ақпаратарды көзге көрсетеді, мысалы, электромагнитті радиотолқындарын олардың ғарышта нақты орналасу орныме дәл сәйкестендіреді.[18][19][20] Күшейтілген шындықтың жасырын білімдерді жинау мен бөлісуде де әлеуеті зор. Күшейту техникасы әдетте қоршаған орта элементтерімен семантикалық контексте тұрып, нақты уақытта орындалады. Баурағыш сезімдік ақпарат кейде толықтырғыш ақпаратпен (мысалы, спорттық шараға тікелей эфирде баға қойған секілді) біріктіріледі. Баурау әдетте Күшейтілген шындық технологиясы мен хедз-ап дисплей технологиясының (HUD) артықшылықтарын біріктіру арқылы іске асады.
Виртуалды шындықпен салыстыру
Виртуалды шындықта (ВШ) пайдаланушының шындықты түйсінуі толығымен виртуалды ақпаратқа негізделген. Күшейтілген шындықта (КШ) пайдаланушыға шынайы өмірден жиналған/алынған деректердің бойында олардың шындықты түйсінуін жақсартатын қосымша компьютерлік ақпарат қоса беріледі.[21][22] Мысалы, сәулет өнерінде ВШ жаңа ғимараттың ішін серуендеу симуляциясын жасау үшін қолданылады; Ал КШ шын көрініске ғимарат құрылымдары мен жүйелерін тіпі де керемет етіп көрсетуді үстемелеу үшін пайдаланылады.[23][24] Сондай-ақ мысалы қызметтік қосымшаларды пайдалануды алайық. Кейбір КШ қолданбалары, мысалы Augment (күшейткіш) секілділер, пайдаланушыларға цифрлық нысандарды нақты ортада қолдануға мүмкіндік береді, бұл бизнес үшін ЖШ құрылғылары арқылы тауарларын нақты өмірде тексере алу тәсілі ретінде ыңғайлы.[25] Сол секілді, Mountain Equipment Co-op немесе Lowe секілді компаниялар ЖШ қолданып, өз тауарлары үй жағдайында тұтынушыға қалай болатынын 3D моделдер арқылы алдын ала қарай алады.[26]
Күшейтілген шындық (КШ) виртуалды шындықтан (ВШ) өзгеше. Өйткені КШ -та қоршаған ортаның бір бөлігі расыман "шын" болады, және сол шын ортаға виртуалды нысандар қабаттары қосылады. Яғни, ВШ-де қоршаған орта толығымен, тұтасымен виртуалды (жасанды) болады. ЖШ қабаттарын нақты щындыққа қабаттастыра орналастыру демонстрациясын ЖР ойындарынан көруге болады. WallaMe — бір ЖШ ойын қолданбасы болып, ол пайдаланушыға хабарларды реал ортада жасыруға мүмкіндік береді, яғни пайдаланушы геолокация технологиясын қолданып, хабарды әлемнің кез келген жеріне жасыра алады.[27] Мұндай қолданбалар әлемге кең таралған, әсіресе активизм (activism) мен көркемдік өрнектеуде жаппай қолданылады.[28]
Қатысты технологиялар
Жабдықтама
Жабдықтаманың (Hardware) күшейтілген шындыққа тән құрамдары: процессор, дисплей, сенсорлар, енгізу/шығару құрылғылары. Смартфондар мен планшет компьютерлер секілді заманауи мобильді есептеуіш құрылғыларында осы элементтер болады, онда камера және микроэлектромеханикалық жүйе (МЕМЖ) сенсорлары, мысалы акселерометр, GPS және цифрлы магниттік компас секілділер орнатылып, оларды ЖШ платформаларына ыңғайлы етеді.[29] Күшейтілген шындықта екі технология қолданылады: дифракциялы толқын жетектеуіш және рефлекциялы толқын жетектеуіш.
Тарихы
- 1901: L. Frank Baum, бір автор, ол деректерді нақты өмірге үстемелейтін электронды дисплей/көзілдірік идеясын алғаш ұсынған.[30]
- 1957–62: Morton Heilig, бір кинематограф, Sensorama деп аталатын визуалы, дыбысы, дірілі және иісі бар тренажер тапқырлады және патенттеді.
- 1968: Ivan Sutherland, басқа орнатылатын дисплей ойлап тауып, оны виртуалды шындыққа терезе ретінде орналастырады.[31]
- 1975: Myron Krueger пайдаланушыларға виртуалды нысандармен әрекеттесуге мүмкіндік беретін Videoplace тапқырлады.
- 1980: Иллинойс университетінің қызметкері Гаван Линтерннің зерттеуі – нақты әлемде ұшу дағдыларын үйретуге көмектесетін хедз-ап дисплейі туралы зерттеуін жариялады.[32]
- 1980: Steve Mann, фотосуреттелген сахнада мәтіндік және графикалық қабаттасулары бар бірінші киілетін компьютерді, компьютерлік көру жүйесін тапқырлады.[33] қараңыз АйТап (EyeTap). Қараңыз HUD.
- 1981: Dan Reitan, көптеген ауа райы радарларының кескіндерін геокеңістіктік картаға түсіру,ғарыштық және студиялық камералар жер карталарына түсіру, теледидарлық ауа райы хабарларының дерексіз символдарға айналдыру, прекурсорлық тұжырымдаманы Жетілдірілген шындыққа жеткізу.[34]
- 1986: IBM ішінде Рон Фейгенблатт қазіргі кездегі ең кең қолданылатын КШ түрін сипаттайды (мысалы, "сиқырлы терезе", мысалы, смартфон негізіндегі Pokémon Go), орналасқан шағын, "ақылды" тегіспанелді дисплейді пайдалану және қолмен бағыттау, тб.[35][36]
- 1987: Douglas George and Robert Morris астрономиялық телескоп негізіндегі HUD (Head-up display) жүйесінің жұмыс прототипін (Күшейтілген шындықтың прекурсорлық тұжырымдамасын) тапқырлады, олар телескоп окулярына, нақты ғарыш кескіндеріне, multi-intensity жұлдыз бен түрлі аспан денелері кескіндеріне қосымша орналастырылды.[37]
- 1990: The term augmented reality is attributed to Thomas P. Caudell, a former Boeing researcher.[38]
- 1992: Louis Rosenberg developed one of the first functioning AR systems, called Virtual Fixtures, at the United States Air Force Research Laboratory—Armstrong, that demonstrated benefit to human perception.[39]
- 1992: Steven Feiner, Blair MacIntyre and Doree Seligmann present an early paper on an AR system prototype, KARMA, at the Graphics Interface conference.
- 1993: CMOS active-pixel sensor, a type of metal–oxide–semiconductor (MOS) image sensor, developed at NASA's Jet Propulsion Laboratory.[40] CMOS sensors are later widely used for optical tracking in AR technology.[41]
- 1993: Mike Abernathy, et al., report the first use of augmented reality in identifying space debris using Rockwell WorldView by overlaying satellite geographic trajectories on live telescope video.[42]
- 1993: A widely cited version of the paper above is published in Communications of the ACM – Special issue on computer augmented environments, edited by Pierre Wellner, Wendy Mackay, and Rich Gold.[43]
- 1993: Loral WDL, with sponsorship from STRICOM, performed the first demonstration combining live AR-equipped vehicles and manned simulators. Unpublished paper, J. Barrilleaux, "Experiences and Observations in Applying Augmented Reality to Live Training", 1999.[44]
- 1994: Julie Martin creates first 'Augmented Reality Theater production', Dancing in Cyberspace, funded by the Australia Council for the Arts, features dancers and acrobats manipulating body–sized virtual object in real time, projected into the same physical space and performance plane. The acrobats appeared immersed within the virtual object and environments. The installation used Silicon Graphics computers and Polhemus sensing system.
- 1995: S. Ravela et al. at University of Massachusetts introduce a vision-based system using monocular cameras to track objects (engine blocks) across views for augmented reality.
- 1996: General Electric develops system for projecting information from 3D CAD models onto real-world instances of those models.[45]
- 1998: Spatial augmented reality introduced at University of North Carolina at Chapel Hill by Ramesh Raskar, Welch, Henry Fuchs.[46]
- 1999: Frank Delgado, Mike Abernathy et al. report successful flight test of LandForm software video map overlay from a helicopter at Army Yuma Proving Ground overlaying video with runways, taxiways, roads and road names.[47][48]
- 1999: The US Naval Research Laboratory engages on a decade-long research program called the Battlefield Augmented Reality System (BARS) to prototype some of the early wearable systems for dismounted soldier operating in urban environment for situation awareness and training.[49]
- 1999: NASA X-38 flown using LandForm software video map overlays at Dryden Flight Research Center.[50]
- 2000: Rockwell International Science Center demonstrates tetherless wearable augmented reality systems receiving analog video and 3-D Audio over radio-frequency wireless channels. The systems incorporate outdoor navigation capabilities, with digital horizon silhouettes from a terrain database overlain in real time on the live outdoor scene, allowing visualization of terrain made invisible by clouds and fog.[51][52]
- 2003: Sony released the EyeToy colour webcam, their first foray into Augmented Reality on PlayStation 2.[53]
- 2004: Outdoor helmet-mounted AR system demonstrated by Trimble Navigation and the Human Interface Technology Laboratory (HIT lab).[54]
- 2006: Outland Research develops AR media player that overlays virtual content onto a users view of the real world synchronously with playing music, thereby providing an immersive AR entertainment experience.[55][56]
- 2008: Wikitude AR Travel Guide launches on 20 Oct 2008 with the G1 Android phone.[57]
- 2009: ARToolkit was ported to Adobe Flash (FLARToolkit) by Saqoosha, bringing augmented reality to the web browser.[58]
- 2010: Design of mine detection robot for Korean mine field.[59]
- 2012: Launch of Lyteshot, an interactive AR gaming platform that utilizes smart glasses for game data
- 2013: Mina Luna Created the first fashion film with augmented reality.[60][61][62]
- 2015: Microsoft announces Windows Holographic and the HoloLens augmented reality headset. The headset utilizes various sensors and a processing unit to blend high definition "holograms" with the real world.[63]
- 2016: Niantic released Pokémon Go for iOS and Android in July 2016. The game quickly became one of the most popular smartphone applications and in turn spikes the popularity of augmented reality games.[64]
- 2017: Magic Leap announces the use of Digital Lightfield technology embedded into the Magic Leap One headset. The creators edition headset includes the glasses and a computing pack worn on your belt.[65]
- 2019: Microsoft announces HoloLens 2 with significant improvements in terms of field of view and ergonomics.[66]