Перспективы использования дополненной реальности в образовании



Скачать 74.04 Kb.
Дата11.02.2017
Размер74.04 Kb.
Просмотров172
Скачиваний0

Перспективы использования дополненной реальности в образовании



Понятие дополненной реальности (Augmented reality, AR) подразумевает активно развивающуюся в настоящее время, область исследований, направленную на использование компьютерных технологий для совмещения реального мира и данных, сгенерированных компьютером. [1].



Современное воплощение этой технологии чаще всего выглядит так: перед веб-камерой, подключенной к компьютеру размещается специальное изображение-маркер. Это может быть двухмерное изображение, отпечатанное на простом листе бумаги. Специальная программа, запущенная на компьютере, анализирует полученное изображение с камеры и дополняет его на экране монитора виртуальными объектами (рис. 1). Отсюда и название технологии– «дополненная» или «обогащённая» реальность.

http://vr-online.ru/article/dopreal/1.jpg
Рис. 1. Схема дополненной реальности

Кроме того, изображения с маркером может и не быть- тогда программа реагирует на естественные изображения рук, лица или различных предметов. Наглядно демонстрирует этот процесс простая игра Paratroopers, которую можно свободно скачать с сайта http://paratrooper.cup-of-net.ru/.

В теории все выглядит очень просто, однако на практике работа системы AR довольно сложна. Компьютер должен практически в реальном времени сделать следующие операции. Во-первых, обнаружить в кадре специальную метку-маркер, которая обозначает необходимость вставить в изображение виртуальный объект. Во-вторых, распознать маркер, чтобы понять, с каким именно виртуальным объектом он связан. Но этого мало: компьютер должен еще определить, в каком положении находится маркер (как он ориентирован относительно пользователя) [2].

После получения этой информации, и ее обработки система вставляет соответствующий трехмерный объект в реальное изображение, выдаваемое на экран. Причем трехмерный виртуальный объект правильно расположен относительно маркера и взаимодействует с ним по заданным правилам – например, наклоняется вместе с маркером, напечатанным на странице журнала. В качестве маркера может выступать любой предмет или изображение, хотя для упрощения распознавания метку часто делают контрастной и легко различимой (Рис.2).



http://vr-online.ru/article/dopreal/2.jpg
Рис.2. Дополненная реальность в деле.

Интересующимся подробностями технологии AR, историей её возникновения, сферами применения, можно обратиться к статье на Хабрахабре (http://habrahabr.ru/blogs/i_am_clever/47876/), или материалам Википедии. Сейчас в интернет много сайтов компаний, рекламирующих свою продукцию с использованием элементов дополненной реальности, очевидно, что со временем на рынке программных продуктов сформируется целая ниша компьютерных игр и интерактивных приложений на основе AR. Кроме платформы персонального компьютера, технология всё больше и больше переходит на платформу КПК, коммуникаторов, смартфонов и обычных телефонов– была бы камера, а приложение под Symbian или Windows Mobile всегда можно разработать. Интересным примером может стать простая программа ARZoo для устройств на платформе Windows Mobile (http://www.imagination.at/downloads/Handheld_AR/AR_Zoo/index.php).

В этой статье нас интересует одна из очевидных сфер применения AR– образование.
Во первых, это конечно же создание учебной литературы нового поколения– ведь для печати на страницах книги маркеров для AR не надо никаких особых затрат. Зато, как оживится, в прямом смысле этого слова, страница книги, если, к примеру, ученик увидит на ней трёхмерное изображение пирамиды Хеопса или первой паровой машины Уатта. Для этого даже не обязательны специальные устройства, хотя они сейчас проектируются и создаются первые образцы. Достаточно портативного нетбука или коммуникатора с относительно широким экраном. При этом, перемещая учебник можно рассмотреть дополненный виртуальный объект в различных ракурсах и масштабах.

Французское издательство Nathan запустило проект «Dokeo» - энциклопедию для маленьких «почемучек». Простые короткие тексты, ясные схемы и рисунки многотомного издания внятно и живо объясняют научно-технические принципы работы различных устройств от тостера до космической станции. Из 250 объектов серии «оживают» уже 13. В 2010 г. Nathan при поддержке французской Total Immersion, разработчика программного обеспечения, продолжит эту работу. Проект имеет значительный бюджет и пока очень низкую рентабельность, но в издательстве уверены, что за ним будущее. Посмотреть на вылетающий из книги вертолет можно на одном из сайтов проекта Dokeo.

В Германии первым технологию дополненной реальности, разработанную немецкой компанией Metaio, применило издательство ArsEdition. Показанная на прошлогодней Франкфуртской книжной ярмарке в виде прототипа интерактивная 3D-книга «Инопланетяне и НЛО» (Aliens & UFOs) со всплывающими со страниц кораблями пришельцев и вращающимися планетами, уже поступила в продажу. [4]

С развитием AR, преобразится так же набор наглядных пособий– ведь необходимость громоздких макетов снизится. Учителю достаточно разместить небольшое изображение – маркер перед камерой, и спроецировать на экран уже дополненное компьютером изображение, выгодно отличающееся тем, что его свободно модифицировать, вращать, масштабировать. Появится возможность, не выходя за пределы класса, рассматривать трёхмерные залы и выставки мировых музеев.

Большие перспективы использования AR в компьютерных классах, где ученики перед монитором и веб-камерой смогут, например, собирать из блоков виртуальный компьютер, рассматривать трёхмерные интерактивные модели процессора, винчестера или ставить в дополненной реальности эксперименты по физике или химии. Воображение рисует огромные возможности новой технологии в обучающих и не только, компьютерных играх. Какому ребёнку не захочется увидеть себя в средневековых доспехах с мечом или очутится среди героев русских народных сказок.

В завершение статьи, хочется привести несколько ссылок на разработчиков технологии дополненной реальности и отметить, что данная технология, представляющая собой синтез двух миров - реального и виртуального, имеет огромные перспективы в системе образования нового поколения.

www.arvika.de/www/e/home/home.htm — Arvika
www.artesas.de/site.php?lng=en – ARTESAS — Advanced Augmented Reality Technologies for Industrial Service Application
www.globis.ethz.ch/research/index — Global Information Systems Group
www.hitlabnz.org/ — HitLabNZ
www.iconolab.com/ — IconoLab
www.ipf.uni-karlsruhe.de/ — Немецкий институт фотограмметрии и изучения космоса
www.mixedrealitylab.org/ — Mixed Reality Lab
www.nus.edu.sg/ — Национальный университет Сингапура
www.t-immersion.com/home.asp — Total Immersion
www1.cs.columbia.edu/graphics/top.html — Лаборатория компьютерной графики и пользовательских интерфейсов при Колумбийском Университете.

Использованная литература

1. Материалы статьи «Дополненная реальность» на сайте www.cgwiki.ru.


2. Дмитрий Мамонтов. Обогащая реальность: Технология AG (Augmented Reality). «Популярная механика», сентябрь 2009. (http://www.popmech.ru/article/5826-obogaschaya-realnost/).
3. Игорь Осколков. Augmented Reality: вот такая дополненная реальность. «Компьютерра», 11 августа 2009. (http://www.computerra.ru/terralab/softerra/448481/)
4. Ольга Ро. Детская книга и Интернет: реальность цифровая, альтернативная и дополненная. По материалам сайта http://bookind.ru/

Written by: Хусаинов М.А. aka khusman
Перспективы использования дополненной реальности в образовании

 Понятие дополненной реальности (Augmented reality, AR) подразумевает активно развивающуюся в настоящее время, область исследований, направленную на использование компьютерных технологий для совмещения реального мира и данных, сгенерированных компьютером.

Современное воплощение этой технологии чаще всего выглядит так: перед веб-камерой, подключенной к компьютеру размещается специальное изображение-маркер. Это может быть двухмерное изображение, отпечатанное на простом листе бумаги. Специальная программа, запущенная на компьютере, анализирует полученное изображение с камеры и дополняет его на экране монитора виртуальными объектами (рис. 1). Отсюда и название технологии– «дополненная» или «обогащённая» реальность.

http://vr-online.ru/article/dopreal/1.jpg
Рис. 1. Схема дополненной реальности

Кроме того, изображения с маркером может и не быть - тогда программа реагирует на естественные изображения рук, лица или различных предметов. Наглядно демонстрирует этот процесс простая игра Paratroopers, которую можно свободно скачать с сайта http://paratrooper.cup-of-net.ru/. В теории все выглядит очень просто, однако на практике работа системы AR довольно сложна. Компьютер должен практически в реальном времени сделать следующие операции. Во-первых, обнаружить в кадре специальную метку-маркер, которая обозначает необходимость вставить в изображение виртуальный объект. Во-вторых, распознать маркер, чтобы понять, с каким именно виртуальным объектом он связан. Но этого мало: компьютер должен еще определить, в каком положении находится маркер (как он ориентирован относительно пользователя).

После получения этой информации, и ее обработки система вставляет соответствующий трехмерный объект в реальное изображение, выдаваемое на экран. Причем трехмерный виртуальный объект правильно расположен относительно маркера и взаимодействует с ним по заданным правилам – например, наклоняется вместе с маркером, напечатанным на странице журнала. В качестве маркера может выступать любой предмет или изображение, хотя для упрощения распознавания метку часто делают контрастной и легко различимой (Рис.2).

http://vr-online.ru/article/dopreal/2.jpg
Рис.2. Дополненная реальность в деле.

Интересующимся подробностями технологии AR, историей её возникновения, сферами применения, можно обратиться к статье на Хабрахабре (http://habrahabr.ru/blogs/i_am_clever/47876/), или материалам Википедии.



С развитием AR, преобразится так же набор наглядных пособий– ведь необходимость громоздких макетов снизится. Учителю достаточно разместить небольшое изображение – маркер перед камерой, и спроецировать на экран уже дополненное компьютером изображение, выгодно отличающееся тем, что его свободно модифицировать, вращать, масштабировать. Появится возможность, не выходя за пределы класса, рассматривать трёхмерные залы и выставки мировых музеев.

Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©nethash.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал