XVIII районная научно-практическая конференция школьников

«Наука. Техника. Искусство»

 

 

 

Регион76

Проект

 

 

 

 

 

 

Выполнил

Шварев Станислав Андреевич,

ученик 6 «В» класса МОУ лицей №1

г.Тутаева

 

Руководители –

Андреева Марина Анатольевна,

инженер-программист,

Смирнова Ольга Владимировна,

учитель начальных классов

МОУ лицей №1

 г.Тутаева

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тутаев, 2023 г.

Содержание

 

Введение. 3

Актуальность. 3

Цель. 3

Задачи: 3

Основная часть. 4

Что такое Дополненная реальность. 4

История развития. 4

О вреде дополненной реальности. 8

Работа над проектом: 9

Заключение. 10

Список использованных источников и литературы.. 11

Приложение 1. 12

Приложение 2. 13

Приложение 3. 14

 

 

Введение

         В связи со стремительным развитием современного общества в сферу жизнедеятельности человека происходит проникновение информационных технологий, что обеспечивает эффективное функционирование и успешную эволюцию общественного мира. Внедрение информационных технологий производится во всех сферах.

            Не секрет, что игры и игрушки для детей являются важным инструментом познания мира, они помогают развивать ощущения и даже учиться. И в этом смысле их интерес к мобильным устройствам, играющим в нашей жизни все большую роль, вполне понятен. Сегодня на рынке появляется все больше мобильных приложений, рассчитанных на детскую аудиторию: начиная от обычных сказок, мультфильмов или игр, заканчивая весьма своеобразным интерактивным контентом, комбинирующим свойства книги, мультфильма и развивающей игры.

            Сегодня одним из самых перспективных направлений в сфере IT-разработок является виртуальная и дополненная реальность. Дополненная реальность способна сделать восприятие информации человеком гораздо проще и нагляднее. Сейчас технологии позволяют считывать и распознавать изображения окружающей среды при помощи камер, а также дополнять их при помощи несуществующих или фантастических объектов.

Актуальность

Современный ребенок практически всё своё время проводит с телефоном в руках. Задачей образование становиться вовлечь детей в учебный процесс использую новые технологии. Известно, что обучение становится эффективнее, когда учиться интересно.

Внедрение технологии дополненной реальности в образовательный процесс заключается в том, что использование настолько инновационного средства несомненно повысит мотивацию учащихся при изучении многих дисциплин. Огромным плюсом использования технологии дополненной реальности является ее наглядность, информационная полнота и интерактивность, что позволяет развивать у учащихся образное мышление и пространственное воображение

Цель

Разработка AR-приложения на тему «Регион76» в среде Unity для школьников.

Задачи:

1. Узнать об истории создания АR
2. Изучить основы работы в программе Blendrer
3. Обработать фотографии в графическом редакторе Photoshop
4. Разработать обучающее АR-приложение в среде Unity
   

Основная часть

Что такое Дополненная реальность

Дополненная реальность (AR, augmented reality) – проекция виртуальных объектов на реальный мир. Наложенная информация может быть конструктивной (т.е. добавленной к естественной среде) или деструктивной (т.е. маскировкой естественной среды). Этот опыт органично переплетается с физическим миром, так что он воспринимается как иммерсивный аспект реальной окружающей среды. Таким образом, дополненная реальность изменяет текущее восприятие реальной среды, в то время как виртуальная реальность полостью заменяет реальную среду пользователя моделируемой.

История развития

Дополненная реальность: начало

В 1901 году Л. Франк Баум, автор романа «Мастер-ключ», впервые упоминает идею электронных очков, которые накладывают данные на реальную жизнь (в данном случае «людей»).

В период 1957–1962 Мортон Хейлиг, оператор, создал симулятор под названием Sensorama с визуальными эффектами, звуком, вибрацией и запахом.

Дополненная реальность в 60-х и 70-х годах

В данный период VR/AR, по сути, использовали одну и ту же концепцию, поэтому можно сказать, что дата рождения AR была в 1968 году: Айвен Сазерленд, профессор Гарвардского университета и ученый-компьютерщик, создал первый шлем под названием «Дамоклов меч». Он позиционировал его как окно в виртуальный мир.

1974: Майрон Крюгер, компьютерный исследователь и художник, построил лабораторию в Университете Коннектикута под названием «Videoplace», которая была полностью посвящена искусственной реальности. На стенах использовались проекционные технологии и камера для излучения на экране силуэтов, окружающих пользователей и интерактивного взаимодействия.

Дополненная реальность в 80-х и 90-х годах

Как AR перешла из лабораторий в различные отрасли и бизнес-приложения?

В 1980 году Стив Манн разработал EyeTap – шлем, отображающий виртуальную информацию прямо перед глазом пользователя. EyeTap является первой функциональной моделью AR-гарнитуры. Шлем существует по сей день: его размеры значительно уменьшились до простых очков.

1981: Дэн Рейтан наносит на карту несколько изображений метеорологических радаров, космических и студийных камер на карты Земли и абстрактные символы для телевизионных передач погоды, привнося на телевидение концепцию-предшественницу дополненной реальности.

1990: Том Коделл, исследователь компании Boeing, ввел термин «дополненная реальность».

1992: Луи Розенбург, исследователь лаборатории Армстронга США, создал «Виртуальные приспособления», которые были одной из первых полностью функциональных систем дополненной реальности. Система позволяла военнослужащим виртуально контролировать и направлять технику для выполнения таких задач, как обучение пилотов ВВС США более безопасным методам полетов. Она получила название Virtual Fixtures.

Впервые физические и цифровые объекты взаимодействовали друг с другом – данный проект стал предпосылкой смешанной реальности.

1993: Loral WDL при спонсорской поддержке STRICOM провела первую демонстрацию, сочетающую реальные автомобили с дополненной реальностью и пилотируемые симуляторы.

1994: Джули Мартин, писатель и продюсер, впервые внесла дополненную реальность в индустрию развлечений с театральной постановкой «Танцы в киберпространстве». В шоу акробаты танцуют рядом с проецируемыми виртуальными объектами на физической сцене.

1998: Sportsvision транслирует первую прямую трансляцию матча НФЛ с виртуальной графической системой 1st & Ten. Технология позволила отображать желтую линию, наложенную поверх ленты, чтобы зрители могли быстро увидеть, куда команда только что продвинулась, чтобы получить первую остановку.

Данная система используется по сей день, но была значительно переработана по сравнению с версией конца 90-х. Зрители привыкли к желтой полосе и другой дополнительной графике – большинство даже не подозревает, что это разновидность технологии дополненной реальности.

1999: НАСА создало гибридную систему синтетического зрения для своего космического корабля X-38. В системе использовалась технология дополненной реальности, которая помогает улучшить навигацию во время тестовых полетов. С помощью AR данные карты отображались непосредственно на экране пилота.

2000: Хироказу Като разработал программную библиотеку с открытым исходным кодом под названием ARToolKit. Данный пакет помогает другим разработчикам создавать программы дополненной реальности. Библиотека использует отслеживание видео для наложения виртуальной графики поверх реального мира.

Также в 2000 году Брюс Томас разработал первую игру дополненной реальности AR Quake. Игроки, помимо головного дисплея, должны были носить рюкзак с компьютером и гироскопами.

2003: Sportvision усовершенствовал графику 1st & Ten, включив в нее функцию новой системы Skycam, которая дает зрителям возможность сделать снимок поля с воздуха с наложенной поверх него графикой.

2005: дебютируют AR-приложения для смартфонов. Одной из первых была AR Tennis - игра с дополненной реальностью для двух игроков, разработанная для телефонов Nokia.

2006: Outland Research разрабатывает медиаплеер с дополненной реальностью, который накладывает виртуальный контент на реальный мир, отображаемый пользователями, синхронно с воспроизведением музыки, тем самым обеспечивая иммерсивные развлечения с дополненной реальностью.

2009: Журнал Esquire впервые использовал дополненную реальность в печатных СМИ, пытаясь оживить страницы. Когда читатели просматривали обложку, в журнале был изображен Роберт Дауни-младший, который разговаривал с читателями.

Также в 2009 году компания Saqoosha перенесла ARToolkit на Adobe Flash (FLARToolkit), добавив в веб-браузер дополненную реальность.

2012: Blippar запустил первое облачное AR приложение.

2013: Volkswagen дебютировал с приложением MARTA (Мобильная техническая поддержка с дополненной реальностью), которое в основном давало техническим специалистам пошаговые инструкции по ремонту в руководстве по обслуживанию. Эта адаптация AR-технологии была новаторской, поскольку впоследствии она стала применяться во многих различных отраслях для согласования и оптимизации процессов.

2014: Google представила свои AR-очки Google Glass, которые пользователи могут носить для иммерсивного опыта.

Очки Google Glass позволяли общаться в Интернете с помощью команд обработки естественного языка, получить доступ к различным приложениям, таким как Google Maps, Google+, Gmail и другим.

В этом же году Blippar представили первую игру с дополненной реальностью для Google Glass, которая была продемонстрирована на Mobile World Congress.

2015: Microsoft анонсирует HoloLens – шлем дополненной реальности, который стал более продвинутой и успешной версией Google Glass. Microsoft HoloLens не предназначена как повседневный аксессуар и ориентируется исключительно на корпоративную аудиторию. Гарнитура работает на ОС Windows 10 и, по сути, является носимым компьютером.

В 2016 году появилась вирусная основанная на геолокации AR-игра Pokemon Go, которая смогла изменить скептическое отношение обычных потребителей к новым технологиям. С помощью смартфона нужно ловить покемонов, раскиданных по всему миру.

В 2017 году компания Apple анонсировала удобный инструмент для разработчиков ARKit, с помощью которого можно создавать мобильные AR-приложения.

2017: IKEA выпустила приложение с дополненной реальностью под названием IKEA Place, которое навсегда изменило отрасль розничной торговли. Приложение позволяет клиентам виртуально просмотреть варианты домашнего декора, прежде чем совершить покупку.

В 2017 году количество AR-пользователей в США достигло 37 миллионов.

2017: Magic Leap объявляет об использовании технологии Digital Lightfield, встроенной в гарнитуру Magic Leap One.

2019: Microsoft анонсирует HoloLens 2 со значительными улучшениями с точки зрения поля зрения и эргономики.

В конце 2019 года был анонсирован ARCore от Google – еще один инструмент разработчиков для устройств Android.

Дополненная реальность сейчас

В 2020 году AR широко используется в крупных компаниях в качестве дополнительного инструмента визуализации, приоритетно в очках Microsoft Hololens 2 или Epson. Дополненная реальность стала повседневной технологией, как и виртуальная реальность. Воспользоваться AR может каждый пользователь с помощью смартфона: навести камеру для считывания QR-кодов или наложить на реальный мир фильтр в соцсетях. Говоря об устройствах дополненной реальности, на данный момент потребительских очков разработано мало – но AR-сфера сосредоточена на разработке доступных носимых устройств.

Mojo Lens анонсирует линзы дополненной реальности в форм-факторе обычных корректирующих линз.

В 2021 году на Oculus Quest 2 появилась дополненная реальность.

Также 2021 году Facebook анонсирует потребительские очки Ray-Ban Stories. [3]

 

О вреде дополненной реальности

Как и любая технология, дополненная реальность наряду с положительными возможностями имеет и потенциальные опасности.

Люди постепенно привыкают к такому способу восприятия мира и ищут способы потреблять информацию с помощью смартфона. Границы между виртуальными и существующими объектами постепенно стираются.

Например, исследование, проведённое под руководством профессора Стэнфордского университета, показало, что дополненная реальность влияет на то, как человек поворачивает голову, куда идёт, как взаимодействует с другими людьми и справляется заданиями.

На одном из этапов испытуемые заходили в комнату и благодаря специальным очкам видели находящегося на стуле виртуального мужчину. Затем им предлагалось выбрать себе место — никто не садился туда, где был персонаж.

Как это отразится на психике, пока до конца не ясно. Эти вопросы находятся на стадии изучения.

Пожалуй, наибольшую опасность сейчас представляют компьютерные игры с дополненной реальностью. Многие из них содержат элементы насилия, что приводит к формированию агрессивного поведения у подростков. Кроме того, большую часть времени посвящая такому занятию, они отстают по учёбе, меньше общаются с друзьями и близкими, что ухудшает социальные навыки и ограничивает жизнь виртуальной реальностью.

Можно предположить и такие потенциальные опасности для психики таких технологий:

• Потеря ориентации во времени и реальности
• Рассеянность внимания
• Утомляемость
• Слишком большой поток информации, которую мозг не успевает перерабатывать

Я считаю, что в случае с дополненной реальностью дело обстоит примерно так же, как и с соцсетями: можно использовать её во благо, а можно потерять контроль и деградировать, погружаясь в виртуальный мир.

 

 

Работа над проектом:

1.      Просмотрел видеоурок по созданию дополненной рельности в Unity. Я понял, что для работы мне понадобиться зарегистрироваться на платформе дополненной реальности Vuforia [1], так же мне нужен редактор 3D-компьютерной графики.

2.      Выбрал программу для работы с 3D-компьютерной графики:

a)      программа должна работать на Windows;

b)      программа должна быть бесплатной;

c)      в программе должна быть можно не только создавать и редактировать 3D-объекты, но и делать им анамацию;

d)      программа должна быть простой в использовании, так как больших навыков в создании таких объектов у меня нет.

В результате выбор пал на Blender [2] – профессиональное свободное и открытое программное обеспечение для создания трёхмерной компьютерной графики, включающее в себя средства моделирования, скульптинга, анимации, симуляции, рендеринга, постобработки и монтажа видео со звуком, компоновки с помощью «узлов»), а также создания 3D-анимации. В настоящее время пользуется большой популярностью среди бесплатных 3D-редакторов в связи с его быстрым стабильным развитием и технической поддержкой.

3.      Выбрал тему создания AR-приложения. Я решил связать свою работу с географией. При наведении камеры телефона на контурную карту Ярославской области выводить различные 3D-объекты;

4.      Создал 3D-объекты в Blener;

5.      Создал анимацию

6.      Перенес объекты в Unity.

7.      Настроил взаимодействие объектов

8.      Сконвертировал Android-приложение.

1.      

Заключение

В результате моей работы было создано приложение AR-реальности (Приложение 3). Сделаны кнопки для переключения между локациями.

         Я считаю, что справился с поставленными задачами и создал AR-приложение на тему «Регион76» в среде Unity.

            Закрепление материала с использование виртуальной реальности для детей будет полезным, интересным и мотивирующим.

            Мне понравилось создавать проектом с дополненной реальностью. Я хотел бы продолжить совершенствовать свои знания в данной области.

Список использованных источников и литературы

1.      Платформа дополненной реальности – Режим доступа: https://developer.vuforia.com/ (дата обращения: 01.03.2022).

2.      Учебник по Blender – Режим доступа: https://docs.blender.org/manual/ru/latest/getting_started/about/introduction.html (дата обращения: 10.03.2023).

3.      История развития дополненной реальности – Режим доступа:  https://vr-game.ru/all-news/vr-v-mire/904-istorija-razvitija-dopolnennoj-realnosti.html (дата обращения: 10.04.2023).

4.      Интерактивный учебник по  Visual Studio [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://msdn.microsoft.com/ru-ru/library/bb514232(v=vs.90).aspx (дата обращения: 01.04.2023).

5.      Магазин Ассетов https://assetstore.unity.com/ (дата обращения: 01.03.2023).

6.      Первые шаги в Unity – Режим доступа: https://unity.com/ru/learn/get-started (дата обращения: 01.03.2023).

 

Приложение 1

Работа в Blender

 

 

 

Приложение 2

Карта

 

Приложение 3

Android-приложение

 

 

Скачано с www.znanio.ru