Realitate virtuală și augmentată

Realitatea virtuală (VR) prezintă un mediu digital în care utilizatorul privește și interacționează ca și cum ar fi în interiorul lui. Realitatea augmentată (AR) păstrează vederea mediului real și adaugă peste ea obiecte sau informații digitale. O simulare a unui laborator în cască VR poate arăta un experiment greu de făcut în clasă; o aplicație AR poate suprapune modelul unui organ peste imaginea unei planșe. În ambele cazuri trebuie să distingi reprezentarea de fenomenul real.

Exemplu. Pentru a vedea unde ar încăpea un dulap, o aplicație AR așază modelul lui peste imaginea camerei. Dacă modelul are dimensiunile reale introduse corect, verifici lățimea și înălțimea înainte de cumpărare. O experiență VR ar construi în schimb o cameră complet simulată.

Un sistem VR urmărește mișcarea capului și actualizează perspectiva imaginii; controlerele sau gesturile pot modifica obiectele simulate. Un sistem AR are nevoie să estimeze poziția camerei și a suprafețelor pentru ca obiectul virtual să rămână la locul potrivit. Dacă această estimare este slabă, suprapunerea „alunecă” și măsurătorile nu mai sunt de încredere. Un model de învățare poate reprezenta corect relațiile importante, chiar dacă simplifică aspecte vizuale; precizezi ce este model și ce este măsurat.

Exemplu lucrat. O clasă studiază eclipsele. Într-o simulare VR plasează Soarele, Pământul și Luna, apoi mută Luna până când umbra cade pe Pământ. Elevii observă alinierea și formulează condiția; după aceea o verifică pe un desen geometric. Simularea ajută la înțelegerea pozițiilor, dar nu dovedește că orice aliniere produce o eclipsă vizibilă din orice loc. Pentru o experiență sigură stabilești spațiul liber de mișcare, pauzele și protecția datelor colectate de dispozitiv.

Gradele de libertate. Un dispozitiv cu trei grade de libertate (3DoF) urmărește doar rotirea capului: poți privi în sus, în jos și în lateral, dar mersul înainte nu schimbă imaginea. Unul cu șase grade de libertate (6DoF) urmărește și deplasarea pe trei direcții, deci un pas făcut în cameră devine un pas în mediul virtual. Pentru AR, același tip de urmărire stă la baza fixării obiectului: dacă telefonul se mișcă, imaginea modelului trebuie recalculată în același ritm.

Exemplul 2 — fluiditatea imaginii. Dacă ecranul unei căști se reîmprospătează de 90 de ori pe secundă, o imagine durează $1000:90\approx 11,1$ ms. La 60 de imagini pe secundă durata este $1000:60\approx 16,7$ ms. Când imaginea întârzie față de mișcarea capului, creierul primește informații contradictorii de la ochi și de la urechea internă, iar utilizatorul poate avea amețeli. De aceea aplicațiile VR evită mișcările bruște ale camerei și oferă pauze.

Exemplul 3 — scara greșită într-o aplicație AR. Dulapul din exemplul anterior are lățimea reală de 180 cm. Modelul 3D a fost realizat în inci și are lățimea de 70,9 inci. Dacă aplicația citește numerele ca centimetri, dulapul apare cu lățimea de 70,9 cm, mult prea mic. Conversia corectă este $70,9\cdot 2,54\approx 180,1$ cm. Verificarea se face comparând o dimensiune cunoscută: dacă lângă model pui o foaie A4 cu latura de 29,7 cm, raportul dintre cele două trebuie să fie același ca în realitate.

Marcatori și urmărire fără marcatori. O aplicație AR poate recunoaște un marcator, de exemplu o imagine imprimată sau un cod, și așază obiectul peste el. Alternativ, folosește camera pentru a descoperi suprafețe, cum sunt podeaua sau masa. Prima metodă este stabilă, dar cere marcatorul; a doua este mai liberă, dar se poate înșela pe suprafețe lucioase sau slab luminate.

Greșeli frecvente

• Greșit: AR înlocuiește complet ceea ce vezi în jur.
  Corect: AR adaugă elemente digitale peste mediul real.
• Greșit: un model 3D pe ecran este neapărat VR.
  Corect: VR presupune un mediu virtual în care perspectiva se schimbă cu interacțiunea utilizatorului.
• Greșit: măsurătorile dintr-o suprapunere AR sunt exacte indiferent de calibrare.
  Corect: depind de poziționare și de scara modelului.

Înainte și după