Techniky a Aplikácie Virtuálnej Reality

 

Typická slovníková definícia slova virtuálny hovorí o niečom, čo akoby existuje ale v skutočnosti nemá hmotnú formu. Slovné spojenie virtuálna realita (ďalej len VR)vyvoláva víziu reality bez potreby fyzických prvkov, ktoré sú potrebné na jej vytvorenie. Avšak k použitiu termínu virtuálny v slovnom spojení virtuálna realita došlo kvôli virtuálnym obrazcom generovaným v HMD systémoch. Ak sa napríklad pozriete do zrkadla a vidíte v ňom svoj odraz, obraz sa nazýva virtuálny. Aj napriek tomu, že odraz vyzerá veľmi realisticky, niet spôsobu ako sa ho dotknúť - odtiaľ názov virtuálny.

Pojem virtuálny obraz bol vymyslený dávno predtým, než boli vynájdené prvé počítače, takže bol VR komunitou prepožičaný na opis fenoménu sledovania obrazov, ktoré zdanlivo existujú.

To, čo chápeme ako realitu, je založené na tom, čo nazývame externým fyzickým svetom. Tento svet - nech ide o čokoľvek - môže byť objavovaný len našimi zmyslami. Už od raného veku sa učíme opisovať naše zážitky pomocou farieb, zvukov, teplôt, vôní, chutí, dotykov, atď.Čiže sa zdá, že VR podsúva realitu, ktorá je uveriteľná, a predsa fyzicky neexistuje.^[1]

Systémy virtuálnej reality určené prevyužitie v praxi majú určité nedostatky. Kľúčovým problémom je spôsob interakcie užívateľa s virtuálnym prostredím. Doposiaľ nebol definovaný optimálny spôsob narábania s virtuálnymi objektmi. Aplikácie VR sa vzájomne odlišujú spôsobom realizácie vstupov a výstupov údajov. Najčastejšími zariadeniami, ktoré sa využívajú na vstup údajov sú rukavice so snímačmi a trojrozmerné myši. Ako výstupné zariadenia sa vo väčšine prípadov využívajú špeciálne okuliare, prilby, trojrozmerné zvukové reprodukčné zariadenia a projekčné miestnosti, ktoré zmyslom človeka poskytujú ilúziu virtuálneho priestoru.[2]

 

V súčasnosti existujú štyri základné typy systémov virtuálnej reality[3]:

 

1. Systémy VR pre osobné počítače (akváriové systémy VR). Na zobrazenie trojrozmerného virtuálneho priestoru využívajú bežný monitor (Obr. 1). Trojrozmerný efekt sa dosahuje použitím špeciálnych okuliarov. Tým, že sa pohybuje myšou, mení sa poloha vo virtuálnom priestore, aplikácia virtuálnej reality na tento pohyb ihneď reaguje vytvára zobrazenie v novej perspektíve. Nevýhodou je to, že tento typ VR poskytuje len veľmi hrubý dojem pohybu v priestore.

            Obr.1 VR zobrazená pomocou osobného počítača

 

2. Imerzívne systémy VR. Vyznačujú sa tým, že pri ich využití sa zobrazovacie zariadenie umiestňuje priamo na hlave užívateľa. Ide hlavne o zobrazovacie okuliare (Obr. 2), alebo prilby, ktoré sú schopné zobraziť aj tretí rozmer. Na ukazovanie, pohyb a manipuláciu s objektmi vo virtuálnom priestore sa vo väčšine prípadov používajú rukavice vybavené snímačmi.

 

Obr.2 VR zobrazená pomocou HMD

 

3. Systémy VR rozširujúce realitu. V týchto systémoch je viditeľný aj skutočný svet a to buď bezprostredné okolie pozorovateľa (skutočná realita), alebo projekcia vzdialeného miesta (prítomnosť na inom mieste). Do takto vytvoreného reálneho sveta systém VR umiestňuje umelé obrazy, ktoré môžu napr. zobrazovať ľudskému oku bežne neviditeľné objekty (Obr. 3).

 

Obr.3 VR ako kombinácia reálnej scény a virtuálnych prvkov

 

4. Projekčné systémy (Computer assisted virtual environments - CAVE). Tento systém VR je reprezentovaný miestnosťami, ktoré sú vybavené niekoľkými projekčnými plochami (Obr. 4). Použitím špeciálnych okuliarov sa u osôb, ktoré sú vo vnútri miestnosti dosahuje dojem existencie presvedčivého trojrozmerného priestoru. Popri tom účastníci vidia svoje telá, čo im uľahčuje orientáciu a čiastočne eliminuje nepríjemné pocity. Na rozdiel od systémov VR pevne umiestnených na hlave však nebránia v stálom kontakte medzi členmi skupiny. CAVE systémy VR tvoria v súčasnosti špičku medzi systémami VR.

 

Obr.4 VR zobrazená pomocou CAVE systému

 

V tejto práci sú priblížené problémy detí s autizmom a zároveň je navrhnuté riešenie jedného z nich - vysvetľovanie a chápanie významu abstraktných podstatných mien. Téma práce nebola vybraná ,,náhodne‟ ale vyplývala z predchádzajúcich skúseností s autizmom a ním postihnutými deťmi.

Druhou zložkou práce je virtuálna realita, za pomoci ktorej vzniklo spomínané riešenie problému vo výchovno-vzdelávacom procese detí s autizmom. Táto cesta bola zvolená kvôli záujmu o IT technológie a moderné prvky vhodné na zlepšenie edukácie detí všeobecne, nielen detí v špeciálnej škole.

Práca sa skladá z piatich kapitol. Prvá kapitola sa zaoberá konkrétnymi hlavnými a čiastkovými cieľmi práce. V druhej kapitole sú informácie o autizme - jeho história a charakteristika. Tretia kapitola je určená teoretickým poznatkom z oblasti virtuálnej reality, jej histórii, rozšírenej realite ako druhu virtuálnej reality a technike markerov. Štvrtá kapitola je praktická a je v nej opísaný samotný koncept riešenia (AVATAR). V poslednej kapitole je navrhnuté využitie vytvorenej aplikácie vo vzdelávacom procese žiakov.