Виртуалды шындық технологиясы
Виртуалды шындық технологиясы
Виртуалды шындық технологиясының тұжырымдамасы мен қолдану аясы
VR технологиялардың пайда болу тарихы, қолдану салалары
Виртуалды шындық (VirtualReality (VR)) - бұл есту, көру және басқалар сияқты сезімдер арқылы оған берілетін техникалық құралдардың көмегімен адамның қоршаған кеңістігін құру.
Қазіргі уақытта VR технологиялары адамның көрнекі қабылдауына, сондай-ақ оның естуіне әсер етуге мүмкіндік береді.
VR-де ең танымал және жиі қолданылатын ендіру құралы - бұл арнайы жасалған баскиім немесе көзілдірік. Пайдаланушының көз алдында орналасқан дисплейде 3D форматындағы сурет көрсетіледі.
Баскиім корпусына салынған немесе көзілдірікке сыртынан бекітілген гироскоп пен акселерометр бастың бұрылыстарын бақылау деректерін компьютерге немесе басқа есептеу жүйесіне жібереді, ол жауап ретінде деректерді қайтарады және сенсорлардың оқылуына байланысты пайдаланушының дисплейіндегі суретті өзгертеді.
Нәтижесінде виртуалды шындық сезімі пайда болады, ол айналаға қарап, нысандармен өзара әрекеттесу мүмкіндігін береді [1].
VR технологияларымен өзара әрекеттесу үшін дәстүрлі контроллерлер(тінтуір, джойстик және т.б.) жеткіліксіз, сондықтан VR технологияларында олар 3D контроллерлерімен ауыстырылады (үш өлшемді кеңістікте жұмыс істеуге мүмкіндік беретін манипуляторлар).
Қазіргі заманғы VR шлемдерінде бір немесе бірнеше жоғары ажыратымдылықтағы және сапалы түсті дисплейлер бар, олар сол және оң көзге арналған суреттерді көрсетеді.
Сыртқы көріністе бұл дулыға көзілдірікке ұқсайды. Оларды үш топқа бөлуге болады:
есептеу процестері мен кескін шығару смартфонды қамтамасыз ететін виртуалды шындық көзілдірігі;
виртуалды шындық көзілдірігі, онда көзілдірікке суретті өңдеу сыртқы есептеу құрылғысын (ДК, Xbox, PlayStation және т. б.) қамтамасыз етеді.;
автономды көзілдірік немесе Виртуалды шындық дулыға (LenovoMirageSolo, Google-мен бірге, Facebook-тен OculusQuest, SamsungGear VR және т.б.).
Виртуалды шындық баскиімдері VR-дің толық негізгі құрамдас бөлігі болып табылады, өйткені ол пайдаланушыға көлемді сапалы сурет пен сапалы стерео дыбыс береді, бірақ сонымен бірге қоршаған ортадан ішінара оқшаулануға мүмкіндік береді.
Сонымен қатар қазіргі заманғы динамиктер де виртуалды ортаға бейімдеуге белсенді қолданылады. Виртуалды ортамен өзара әрекеттесетін құрылғылардың арасында қолдың қимылын бақылайтын және тактильді сезімдерді жеткізе алатын виртуалды шындық қолғаптары 1-суретте көрстілген.
Сурет 1 Виртуалды шындық қолғаптары.
Бұл технологиялардың пайда болуы мен қолданылуына дейінгі тарих баяғыда басталған: алғашқы виртуалды шындық жүйесі 1962 жылы Мортон Хейлиг Сенсорама деп атаған мультисенсорлық тренажердің алғашқы прототипін ұсынған кезде пайда болды, 2-суретте көрсетілгендей. Сенсорама көрерменді виртуалды шындыққа иіс, жел (шаш кептіргішпен) және мегаполистің аудиожазбадан шыққан шуымен бірге жүретін қысқа фильмдердің көмегімен ендірді. 5 жылдан кейін Айвен Сазерленд компьютер көмегімен жасалған алғашқы шлемді суреттеп, құрастырды. Сазерленд шлемі суреттерді бас қимылдарына сәйкес өзгертуге мүмкіндік берді (визуалды кері байланыс).
Сурет 2 Сенсорама.
1989 жылы виртуалды шындық көпшілікке көрсетілді, содан кейін Дж.Ланьер ұсынған виртуалды шындық термині бекітілді, ол компьютер ортасында құрылған, интерактивті, үш өлшемді орта деп анықтады [2]. 1990 жылдары компьютерлік технологиялардың қарқынды дамуы интерактивтілік параметрлерін жақсартуға мүмкіндік берді; білім беру, медицина, өнеркәсіп, әскери және ғарыштық өнеркәсіпті зерттеулерде виртуалды шындық технологияларын қолдану әдістерін жасайтын күрделі бағдарламалық жасақтама және көптеген ғылыми орталықтар пайда болды.
Әр түрлі болжамдарға сәйкес, қоғамның барлық салаларында виртуалды шындық элементтерін белгілі бір дәрежеде қолдану экспоненциалды түрде өседі. Бұл бағытты конъюнктураға жатқызуға болмайды. Белгілі бір уақыт өткеннен кейін, Даму, ең алдымен, өзектілігін жоғалтады, бірақ одан да нақты емес ашылуларға негіз болады. Бұл сала түбегейлі жаңа секторлар құруға, сондай-ақ қолда бар мүмкіндіктерді айтарлықтай кеңейтуге қабілетті.
VR технологиясы өзінің маңызды орнын алған бағыттарды қарастырып көрейік:
Ойын әлемі. Ойын әлемінде аралас және толықтырылған шындық элементтерін қолдана отырып жасалған және виртуалды шындық ойындары деп екі топқа бөлуге болады. Аралас және толықтырылған шындық элементтері бар ойындарға, мысалы, Лазертаг немесе лазерлік жекпе - жек-нақты уақыт пен кеңістікте орын алатын жоғары технологиялық ойын, ол толықтырылған шындықтың құрамдас бөлігі ретінде бласт-пулеметтен лазер атуды қолданады. Немесе толықытырлған шындық ойыны - бұл Minecraft Reality қосымшасы, ол нақты әлемнің географиялық координаттарында пайдаланушылардың өздері жасаған ойын модельдерін орналастыруға мүмкіндік береді. Осылайша, виртуалды әлемді құру процесі шындыққа ауысады, ал нәтижені мобильді құрылғыларда көруге болады.
Сондай-ақ, қарапайым және қызықты толықтырылған шындық ойыны - 3D лабиринтін салыңыз!. Ойыншы қағазға лабиринт салу керек. Старт нүктесінен бастап мәре сызығына дейін жол сызығын салады. Келесі кезекте, көз алдында сызылған сызықтар өз функцияларын жоғары деңгейде орындайтын лабиринт қабырғаларына айналады, ол жердегі қабырғалар физика заңдарына бағына құрастырылады, себебі, бағдарламаға физикалық заңдарға негізделген қасиеттер енгізіліп қойған. Виртуалды ойындар, әрине, нақты әлемге бірнеше өзгерістер әкелетін толықытырлған және аралас шындыққа қарағанда, пайдаланушыны ойын әлеміне батыратын компьютерлік бейне ойындар болып табылады. Бұл өнімдерді пайдаланатын аудиторияда, ақпарат көздеріне сәйкес, бүкіл әлемде ДК-де шамамен 150 миллион ойыншы болуы мүмкін [3].
Білім беруде виртуалды шындықты қолдану. Бүгінде аппараттық-бағдарламалық құралдар кешенімен мектептер, жоғары оқу орындары, басқа да білім беру немесе оқу-әдістемелік мекемелер жарақтандырылуда. Әзірге бұл кешендер эксперименттік зертхана болып табылады, онда оқытушылар мен студенттер: ел, әлем немесе әлем бойынша саяхат жасауға; тарихи оқиғаларға қатысуға; сирек кездесетін физикалық құбылыстарды байқауға және әртүрлі нысандарды басқаруға; химиялық тәжірибелер жүргізуге; көлемді диаграммаларды талдауға мүмкіндік алады; стереометрия бойынша есептерді және басқа да көптеген мәселелерді шешу (денсаулыққа қауіп төндірмей, нақты сапарларға, реактивтерге және Қосымша жабдықтарға уақыт пен қаражат жұмсамай).
Әскери іс. Әскери күштер виртуалды шындықты нақты әлемнің қажеттіліктеріне бейімдеу үшін ұзақ және тұрақты күш салуда. Бұл, ең алдымен, өте қымбат және қоршаған ортаға үлкен зиян келтіретін маневрлерді орындауға қатысты.
Ең танымал Иммитациялық жүйе-бұл Америка Құрама Штаттарының Қорғаныс министрлігінің (АҚШ) және армия зертханаларының перспективалық ғылыми-зерттеу жобалары басқармасы жасаған СИМНЕТ. Жүйе американдық әскери танктердің бірінің негізінде салынған. Блоктың ішінде сарбаздар нақты әскери техникада немесе командалық орталықтарда бірдей орын алады. Терезеге қарап, олар ұрыс алаңына еліктеуді барлық ландшафтпен және шайқастың басқа қатысушылары басқаратын техникалық құралдармен көреді. Қазіргі уақытта СИМНЕТ тренажерлері желіде 1000 бірлікке дейін қосылады, бұл үлкен маневрлерді модельдеуге мүмкіндік береді. Солтүстік Атлантикалық Шарт Ұйымы (НАТО) елдерінің әскерлері де біртіндеп осы жүйемен жұмыс істеуге көшуде.
Әуе-кеңістігі. Спутник диспетчері жобасы пайдаланушы-аналитиктің жерге жақын кеңістікті имитациялайтын және жер айналасындағы спутниктердің орбиталарын визуалдайтын виртуалды ортаға кіруіне мүмкіндік беретін виртуалды қосымша болып табылады. Орбитадағы спутниктер санының өсуімен осы спутниктердің кеңістіктік орналасуын анықтаудың қиындығы мен маңыздылығы, сондай-ақ орбиталарды түзету қажеттілігі артады.
Авиа-тренажерларды қолданудың көп бөлігі жауынгерлік машиналардың тренажерларына тиесілі. Виртуалды кеңістікте ұшатын ұшқыштар виртуалды шындықты ғана емес, сонымен бірге нақты ұшу кезінде көре алмайтын нысандарды, мысалы, әуе шабуылына қарсы қорғаныс жүйесінің радарлық қондырғыларының көру аймағын көре алады. Нақты ұшу кезінде кеңейтілген нақтылық жүйелері қолданылады, ұшқыштың шлемінде қашықтық, нысандардың бағыты және радарлардың бірдей көріну аймақтары туралы ақпарат жобаланады. Нақты ұшақтарда ұшақтың корпусында орналасқан камералар мен ұшқыштың шлеміндегі проекцияның көмегімен ұшқыш тіпті ұшақтың фюзеляжы арқылы да көре алады.
Сауда. Тауарларды сатудың ең заманауи, мобильді, ыңғайлы, бірақ әлі де нашар зерттелген түрі интернет-сауда болып саналады. Виртуалды шындық құралдары интернет-саудада біртіндеп енгізілуде және Виртуалды шындық құрылғыларының құны жеке компьютердің орташа пайдаланушысы үшін қол жетімді болған кезде оның әсері күшейеді. Осы уақытта интернет байланысы мен веб-камерамен жабдықталған компьютердің көмегімен пайдаланушы интернет-дүкенде киімді таңдай алады, оны өзі киіп көреді. АҚШ-та биржалардың бірінде виртуалды шындық жүйесі орнатылды, онда бағалы қағаздар нарығы Мұхит түрінде ұсынылды [4]. Толқынның биіктігі баға белгілеулерінің өзгеруін, ауа-райының сыртқы жағдайларын (саяси және экономикалық), судың тазалығы мәмілелердің тазалығын білдірді. Осылайша, әлемнің қор нарықтарындағы жағдайды бағалау үшін бір көзқарас жеткілікті болды. Ақпарат берудің жаңа жүйесі брокерлердің адами қателіктерінің санын едәуір азайтуға мүмкіндік берді.
Өнеркәсіп. Өндірісте виртуалды шындықты қолдану бойынша эксперименттің алғашқылардың бірі болып General Motors американдық корпорациясы шешім қабылдады. Тәуекел ақталды: 1994 жылы Детройтта құрылған виртуалды шындық орталығы концернге 5 миллион долларға айналған болатын, ал жаңа модельдерді жасау кезінде үнемделген қаражат шамамен 80 миллион долларды құрады, өйткені виртуалды шындық жүйесін қолдану жаңа модельді әзірлеу процесінен пластилин макетін жасау, модельді толық көлемде аэродинамикалық құбырда және крэш-тесттерде көрсету сияқты операцияларды алып тастауға мүмкіндік береді. Барлық осы манипуляцияларды инженерлер мен дизайнерлер виртуалды кеңістікте жасайды, онда физикалық емес, жаңа автомобильдің электронды прототипі өзгереді. Салонның эргономикасы, қозғалтқыш бөлігінің орналасуы және болашақ машинаның түйіндері мен агрегаттарының тұрақтылығы мәселелері ұқсас түрде шешіледі. Мысалы, егер қандай да бір бөлшегі қиын қолжетімді болса, инженерлер құрған модель қайтадан дизайнерлер келіп түседі, олар болса қысқа уақыт ішінде кемшілікті түзетеді. Содан кейін электронды модель инженерлерге қайта жіберіледі.
Медицина. Бүгінгі таңда виртуалды анатомиялық атластар бар, мысалы, АҚШ-тағы Ұлттық Медицина кітапханасында.
Бұл атластар орташа ерлер мен әйелдердің әртүрлі мүшелері мен жүйелерін көрсетеді. Компьютер сыртқы ғана емес, сонымен қатар органдардың механикалық параметрлерін де қалпына келтіре алады. Виртуалды анатомияның негізгі айырмашылығы - бақылаушыны дененің сыртында да, ішінде де кез-келген жерге орналастыруға болады, сонымен қатар белгілі бір арналар мен жүйелер бойымен беттеседі. Электромагниттік, пневматикалық және гидравликалық жүйелерді қолдана отырып, виртуалды скальпельді немесе басқа құралды виртуалды қолғаппен модельдеуге болады. Виртуалды мәйіттерде тәжірибе жасау нағыз тәжірибелік мәйіттерге немесе жануарларға қарағанда адамгершілік тұрғыдан қарағанда әлдеқайда адами,әрі арзан.
Қорқыныштан арылудың өзіндік тәсілі Калифорния медициналық мектебінің биологиялық информатика және теориялық медицина зертханасының жетекшісі доктор Ханс Сибургтің жетекшілігімен жасалды. Ол аурудың күрделілігі мен жеке басына байланысты мінез-құлық терапиясының екі әдісін қолданады. Бірінші жағдайда, қорқыныштан зардап шегетін адам релаксацияны, транквилизаторларды, медитацияны қолдана отырып, әлсіздерден күштіге дейін қорқынышты сейілтудің әсеріне ұшырайды. Екінші жағдайда, ол нақты фобтық ынталандыру ағынының әсерінен екінші рет бастан кешіруі керек. Қорқыныштан арылу және құтылу, тәуелділік, бейімделу және қауіптің жоқтығын сезіну арқылы келеді. Мінез-құлық терапиясы бүгінгі күні фобиялық реакцияларға қатысты ең тиімді психотерапиялық тәсіл болып саналады.
Осылайша, виртуалды шындық жүйелері адамзаттың техникалық дамуындағы жаңа кезеңді көрсетеді. Бұл саладағы барлық техникалық мәселелер шешілген жоқ, бірақ басы қазірдің өзінде қаланды, ал қалғаны - уақыт мәселесі. Иммерсиялық виртуалды шындық жүйесі адамның қиялын жүзеге асыру үшін өте жан-жақты құралдарды ұсынады. Болашақта олар жаппай тұтынушы үшін қол жетімді болады, ал бағдарламалық жасақтама пайдаланушының виртуалды ортамен байланысын интуитивті етеді.
Виртуалды шындықты қолдануда техникалық жабдықтарды талдау
Адамның эволюция процесі - бұл адамдар білім жинап, өмірді жеңілдететін құрылғылар жасайды. Мұндай бағыттар виртуалды және кеңейтілген шындық болуы мүмкін. Бұрын бұл тек кино экрандарында және ғылыми кітаптарда болған арман еді, бірақ өзгерістер қазір біздің айналамызда болып жатыр. Технологиялар дамып, практикалық жолмен қол жетімді болды. Адам бір нәрсені көріп қана қоймай, оның ішіне ену тәжірибесін алады.
Виртуалды шындық - үш өлшемді виртуалды кеңістікте тікелей толқулар мен интерактивті проекцияларды құрудың қуатты құралы. Әр түрлі рецепторларды (тактильді, визуалды, иісті және есту) қосу арқылы Виртуалды шындық шешімдері қолданушыға қоршаған орта туралы толық түсінік береді және оның осы әлемге араласуының жоғары деңгейін қамтамасыз етеді.
Виртуалды шындық виртуалды прототиптеу және эргономикалық дизайн мәселелерін шешуде, әртүрлі тренажерлерді, соның ішінде медициналық, роботтарды қашықтықтан басқаруда, соның ішінде виртуалды мүсіндерді жасау кезінде микро және нано жүйелерде қолданылатын кескін, дыбыс, тактильді сезімдерді модельдеу арқылы жүзеге асырылады [5].
Техникалық тұрғыдан виртуалды шындықты құруды құрылғылардың осындай топтары қамтамасыз етеді.
Виртуалды шындық шлемдері (виртуалды шындық көзілдірігі). Оларға Oculus Rift кіреді. Дулыға сипаттамалары бойынша әлемдегі барлық аналогтардан асып түседі. 2016 жылдың наурыз айынан бастап қарапайым пайдаланушыларға Oculus Rift жетілдірілген нұсқасын жеткізу басталды. Тұтынушыға бағытталған Oculus - тың бірінші нұсқасының Бағасы АҚШ-та 599 долларды, ал Еуропада 699 еуроны құрады.
Oculus Rift шлемінің негізгі сипаттамаларына мыналар жатады: ажыратымдылық - 2160x1200; экран - 5.7" OLED (Development Kit 2, өзгеруі мүмкін); регенерация жиілігі - 90 Гц, әр дисплей үшін бөлек көру өрісі - 1000С; сенсорлар - акселерометр, гироскоп, магнитометр; қосқыштар-HDMI, USB 2.0, 3.0, 3-суретте көрсетілгендей
Сурет 3 Oculus Rift құралы.
Бас қозғалысын қадағалайтын жүйе. Олар ғарыштағы адамның басының қозғалысы мен бұрылыстарын бақылайды. Олардың ішіндегі ең танымалдары - HeadJoy, A.R.T., TrackIR, RUCAP UM-5 трекинг жүйесі. Бүгінгі таңда бастың қозғалысын бақылау жүйелері виртуалды шындық шлемдері, дене мен көздің қозғалысын бақылау жүйелері сияқты көптеген басқа құрылғыларда біріктірілген.
RUCAP ультрадыбыстық маркерді пайдаланады. Бастың қозғалысы 6 еркіндік дәрежесінде жоғары дәлдікпен бақыланады. Негізгі сипаттамаларға мыналар жатады: реакция жылдамдығы - секундына 160 кадр; X, Y, Z осьтері бойынша 1 мм дәлдік; бұрыштар бойынша 10С дәлдік; жұмыс аймағының шамасы: қашықтық бойынша 0,2 - 1,7 м, ені бойынша - 1,0 м.
Көздің қозғалысын бақылау жүйелері оқушылардың қозғалысын бақылайды және әр сәтте адамның қай бағытта қарайтынын анықтай алады. Бүгінгі таңда мұндай жүйелер тұтыну тауарлары нарығында іс жүзінде жоқ, бірақ олар адам мінез-құлқын зерттеуге көмектесу үшін ғылым мен медицинада қолдануды тапты.
3D тышқандар және 3D контроллерлер. Тінтуір сияқты стандартты 2D контроллері жазықтықтағы нүктені көрсетуге көмектеседі, ал тінтуірді 3D ойындарында қолдану туралы айтатын болсақ, басқа өлшем қосу үшін қосымша құрылғы ретінде пайдалану керек, мысалы, пернетақта. Заманауи технологияларды әзірлеуде 3D-де жұмыс істеуді қамтамасыз ететін көп біріктірілген манипуляторлар бар, оларды қолданған кезде пайдаланушы джойстикті пайдаланады және оны компьютермен бақыланатын күйге қояды.
Kinect контроллері мен Виртуалды шындық көзілдіріктерімен бірге Omni жүгіру жолы пайдаланушының қимылдарын виртуалды кейіпкердің әрекеттеріне өзгерту арқылы виртуалды шындыққа барынша ендіруді қамтамасыз етеді. Omni платформасы төмен үйкеліс коэффициенті бар вогнуты сегіз бұрышты көп бағытты жүгіру жолы ретінде ұсынылған. Арнайы аяқ киім арқылы жүгіре алады, жүре алады, қозғалыс бағытын өзгерте алады және секіре алады, ал кейіпкер осы қозғалыстардың барлығын қайталайды. Ойыншыны құлап кетуден сақтайтын арнайы қауіпсіздік сақинасы бар. Omni платформасын Kinect контроллерімен және Виртуалды шындық көзілдіріктерімен бірге қолданған кезде, пайдаланушы ойын процесіне толықтай ене алады [9]. Kinect дауыстың көмегімен қолдар мен пайдаланушы командаларының қозғалысына жауап береді. Виртуалды шындыққа арналған көзілдірік дөңгелек шолуды қамтамасыз ету үшін қолданылады. Жиынтықта ойын алаңы бар салмағы шамамен 50 кг, ал оның мөлшері ең кең жерде 122 см. ол қолданылады ойыншылардың бойы 142-195 см, бірақ салмағы ауыр емес 130 кг.
Толықтырылған шындық дегеніміз-компьютерлік құрылғылардың көмегімен сандық мәліметтер мен зерттелетін объект туралы ақпаратты нақты әлемнің үстіне қоюға мүмкіндік беретін технология. Бұл технологияның ерекшелігі-белгілі бір объект туралы деректерді визуализациялау арқылы нақты уақыт режимінде динамикалық және статикалық деректерді алу [6].
Кеңейтілген нақтылық технологиясын жасау үшін қолданылатын құралдар іске асырылатын міндеттердің түріне және оларды жүзеге асырудың қол жетімді құралдарына тікелей байланысты. Daqri, MixAR және ZooBrust сияқты құралдар өте қарапайым және жоғары бағдарламалау дағдыларын қажет етпейді. Құрамында SDK жиынтығы бар басқа құралдар: ARToolKit, Unifeye Mobile SDK, Wikitude, әсіресе қосымшаны жасаушылар үшін жасалған.
Daqri - бұл пайдаланушыларға QR кодтарын құруға және фильмдерді, суреттерді және басқа мазмұнды смартфон камерасы танығаннан кейін көрсетуге мүмкіндік беретін платформа. Бұл платформаның ең қызығы, Daqri пайдаланушыларға кодтарды жазбай-ақ кеңейтілген шындық қосымшаларын жасауға мүмкіндік береді.
Hololabs студиясы mixar деп аталатын iPhone қосымшасын жасайды, бұл қолданушыға кеңейтілген шындықтың, бейнелер мен фотосуреттердің 3D модельдерін кодтың өзін жазбай-ақ жасауға мүмкіндік береді. MixAR платформасы пайдаланушыларға нысанды суретке түсіруге көмектеседі, содан кейін оны нақты әлем нысандарын толықтыру үшін 3D моделіне түрлендіреді. Нәтиже бейне сияқты сақталады.
Виртуалды және кеңейтілген шындық технологиялары әр адамның өзіне тән, өзімен бірге болуға, саяхаттауға, көңіл көтеруге және қарым-қатынас жасауға деген ұмтылысын ашуға мүмкіндік берді. Ғылым нақты өмірде осындай тәжірибе алуға кедергі болатын қашықтықты, шектеулерді және басқа аспектілерді алып тастау үшін қол жеткізу әдісін ойлап тапты [7].
Виртуалды шындықты құру құралдарын талдау және технологияны таңдауды негіздеу
Дипломдық жұмыстағы зерттеу пәні мен міндеттері - VR (виртуалды шындық) технологияларының мүмкіндіктерін зерттеу және оларды оқыту мақсатында қолдану. Нақты жағдайларға барынша жақындау немесе құру мүмкіндігі бар қосымшаны іске асыру . Сонымен қатар, шығындарды азайтып, оқуды жеңілдету. Осы жұмыспен шешілетін міндеттер:
VR виртуалды шындық технологияларын зерттеу;
виртуалды шлемдерді таңдау;
қосымшаны әзірлеудің өзекті құралдарын зерттеу;
қосымша өзара іс-қимыл жасайтын ақпараттық жүйені жобалау;
жалпы қабылданған стандарттар мен технологияларға сәйкес қосымшаны әзірлеу.
Әзірленетін қосымшаға қойылатын талаптар:
нақты әлемге жақын виртуалды кеңістіктің болуы;
пайдаланушымен өзара әрекеттесу үшін объектілердің болуы;
қимыл жасау үшін қосымша объектілердің болуы;
виртуалды шындықпен өзара іс-қимылы бар пайдаланушы үшін логикалық сюжеттің болуы;
пайдаланушы үшін қосалқы объектілердің болуы;
пайдаланушының іс-қимылын симуляцияда көрсету үшін бағалау жүйесінің болуы.
Бұл бағдарламалық қосымшаны құру пайдаланушыларға шындыққа жақын әртүрлі жағдайларда оқуға мүмкіндік береді, бірақ сонымен бірге нақты объектіні салуға ресурстар жұмсамайды. Болашақта бұл сала әртүрлі жағдайларға дайындалу немесе жаңа мүмкіндіктер ашу арқылы білім деңгейін арттыруға мүмкіндік береді.
Бүгінгі таңда жоба құру және жобалау үшін көптеген қосымша симуляторлары ұсынылады. Олардың кейбіреулері белгілі бір шарттармен тегін беріледі, басқалары сатып алуды немесе ақылы жазылымды қажет етеді. Салыстыру үшін екі негізгі ойын қозғалтқышы таңдалды. VR үшін Дизайн бейне ойын дизайнына өте ұқсас,өйткені екі жағдайда да интерактивті 3D тәжірибесі бар. Айырмашылығы-VR-де қозғалыс пен графикалық оңтайландырудың жүрек айнуын тудырмайтын, қатысудың, батырудың, сызықтық емес баяндаудың әсеріне ерекше назар аудару керек [8,9].
Көптеген VR әзірлеушілері ойын қозғалтқыштарын қолдануды жөн көреді (егер олар веб-VR үшін жасалмаса) және басынан бастап не істеу керектігін таңдау керек. Ең танымал қозғалтқыштар - Unreal Engine 4 (UE4) және Unity. Екеуі де өте кең мүмкіндіктерге ие және сенімді құрал. Екеуінің айналасында көптеген ақпараттық ресурстары бар белсенді қауымдастықтар құрылды. Екі қозғалтқыш 3D ортасын басқаруға, жеке мазмұнды (3D модельдері, суреттер, дыбыс, бейнелер) импорттауға, интерактивтілік пен геймплейді бағдарламалауға мүмкіндік береді.
VR әзірлеушілерінің арасында бұл қозғалтқыштардың біреуі екіншісіне қарағанда жақсы деген жалпы қабылданған пікір жоқ. Әркімнің өз ерекшеліктері бар. UE4 есептеу тұрғысынан оңтайландырылған болып саналады, дәлірек сурет береді, бірақ оқытудың қисық сызығына ие. Бірлік коммерциялық ойындар жасау үшін оның мүмкіндіктері жеткілікті болатындай етіп жасалды, бірақ сонымен бірге ол жаңадан бастаушылар үшін интуитивті және тиімді болып қала береді.
Unreal Engine - Epic Games компаниясы әзірлеген және қолдаған ойын құраушы ортасы, 4-суретте көрсетілгендей. C++ тілінде жазылған қозғалтқыш көптеген операциялық жүйелер мен платформалар үшін ойындар жасауға мүмкіндік береді. Бұрын қозғалтқыш ай сайынғы жазылымды төлеу негізінде таратылған; 2015 жылдан бастап Unreal Engine тегін, бірақ оны қолданатын ойындарды жасаушылар сатылымнан роялтидің 5%-ын тізімдеуі керек. Кодты жазу үшін C++, сонымен қатар C# модулі ұсынылады. Бірақ құру ортасының басты ерекшелігі - Blueprint визуалды бағдарламалау жүйесі.
Сурет 4 Unreal Engine 4 интерфейсі.
Unity - бұл компьютерге (Windows, iOS, Linux) және консольдерге, мысалы, Xbox, PlayStation үшін мобильді ойындар мен жобаларды жасайтын ойын қозғалтқышы. Онда графикамен, анимациямен, объектілер физикасымен, дыбыспен, шаблондармен және сценарийлермен жұмыс істеуге арналған әртүрлі компоненттер бар, 5-суретте көрсетілгендей.
Сіз ойын кодын қалай жазуды білмесеңіз де, Unity-де оны оңай жаза аласыз. Asset Store кітапханасында алғашқы жобаларда қолдануға болатын кейіпкерлердің, дыбыстардың және фондардың тегін үлгілері бар. Ресми сайтында қозғалтқыш бар мақаласы How to make a game with no coding in Unit, онда егжей-тегжейлі құрал-саймандар, қажетті оқырманға арналған ойындар жасау сипатталады [10].
Сурет 5 Unity интерфейсі.
Unity бізге дербес компьютерлер, мобильді құрылғылар (смартфондар және басқалар), интернет қосымшалары және басқаларын қамтитын жиырма бес түрлі сандық платформаларда жұмыс істейтін компьютерлік қосымшалар жасауға мүмкіндік береді.
Бұл қозғалтқыштың негізгі артықшылықтары:
2D және 3D модельдер мен кескіндерді көрсетудегі тиімділік. Олардың түпкілікті сапасы басқа құру платформаларына қарағанда жақсы;
платформа ұсынатын қол жетімді мүмкіндіктер тізімінің ақысыз болуы;
кросс-платформа консольдер, дербес компьютерлер, браузерлер және мобильді құрылғылар сияқты бірнеше платформаларда қосымшалар мен ойындар жасауға мүмкіндік береді;
пайдаланудың қарапайымдылығы мен икемділігі.
Алайда, онымен бірге кейбір кемшіліктері бар:
жүйеде кейбір ақаулар тудыратын көп жадты алады;
ауқымды жобаны әзірлеу үшін қозғалтқыштың толық (ақылы) нұсқасын сатып алған кезде қолжетімді;
текстуралар мен ландшафттарды құру көп күш пен уақытты талап етеді.
Unity интерфейсі бес терезеден тұратын жұмыс кеңістігін ұсынады, 6-суреттен қараңыз. Мысалы - сахна нысандарды көруге және олармен тікелей қарым-қатынас жасауға мүмкіндік беретін ойынның көрнекі компонентін жасауға мүмкіндік береді. Жоба-әзірлеу кезінде пайдалануға болатын барлық қол жетімді ассеталарды (қатты дискіге сақталатын файлдар) көрсетеді, олар сценарийлер, текстуралар, 3D модельдер, аудио және көріністер болуы мүмкін.
Иерархия - сахнаға қатысатын барлық ойын нысандарының тізімін көрсетеді, оларды өз қалауы бойынша әр түрлі ретпен жылжытуға болады және отбасылар құру үшін топтастыруға болады (иерархиядағы әрбір осындай топтың басында орналасқан объект ата-ана деп аталады, ал онда топтастырылған элементтер балалар).
Сурет 6 Unity - дегі жұмыс кеңістігі.
Инспектор - таңдалған ойын нысандары мен ассеттердің қасиеттерін көрсетеді, оны жобадан және иерархиядан шақыруға болады. Іске қосу - Unity редакторында ойынды алдын-ала қарауды көруге және оны батырмалары ойын сынағын бастауға, оны кідіртуге және әр жақтауда айналдыруға жауап беретін құралдар тақтасы арқылы тексеруге мүмкіндік береді.
Бағдарламалық жасақтаманың мүмкіндіктері мен қолжетімділігі негізінде таңдау Unity-ге түсті, себебі оқу процесінде өз тәжірибемнің болуы, визуалды бағдарламалау, бағдарламлық жасақтаманы жасау кезінде шектеулердің болмауы сияқты факторлар өз әсерін берді.
Сондай-ақ, құралдар тақтасында нысандарды өңдеу, Unity аккаунттарын басқару, көріністегі текстуралық қабаттарды қарау және өшіру, қозғалтқыш редакторындағы терезелерді безендіру сияқты басқа да функциялар бар екенін атап өткен жөн.
Сонымен, ең танымал қозғалтқыш мобильді ойын дамуында ғана емес (ол нарықтың 50% - дан астамын алады), сонымен қатар дербес компьютерге арналған Steam-Unity. Мұнда қандай да бір біркөзқарастылық жоқ, бұл 2010 жылдан бастап Steam-да ойын қозғалтқыштарының танымалдылығын көрсететін төмендегі диаграммадан көрінеді [15]. Көріп отырғанымыздай, басымдық шынымен де 2016 жылдан бастап көшбастаушы болып табылады. Бұл статистика әлі де дәл емес (қозғалтқыштары анықталмайтын unknown ойындары), бірақ белгілі бір дәрежеде оған сенуге болады, 7-суретте көрсетілгендей.
Сурет 7 Бағдарлама құру орталарына шолу.
Егер өзара жоғарыда қарастырылған қозғалтқыштарды 1-кестеде қарастырып, техникалық мүмкіндіктерін салыстырып көрейік:
Кесте 1.
Қосымшаны құру орталарын салыстыру
Unreal Engine 4
Unity
3D проекттерді қолдау
Бар.
Бар.
Қолдау VR
Бар.
Бар.
Кесте 1 жалғасы
Құны
Барлық әзірлеушілер үшін тегін
Unity-дің тегін нұсқасы бірқатар шектеулерге ие, бірақ ол үшін ойынның бар мүмкіндігін таратуға шектеу жоқ
Unreal Engine 4
Unity
Қолдау көрсетілетін платформалар
Windows, Mac, Xbox 360, Xbox, One, GameCube, Wii U, PlayStation , PlayStation Portable, PlayStation Vita, iOS, Android, Nintendo Switch.
iOS, Android, Windows, Mac, PlayStation 4, Xbox One, Nintendo 3DS.
Программалау тілдері
Blueprint жүйесі, C++.
C#, JavaScript.
Дүкен
Бар. UE4 Marketplace.
Бар. Unity Asset Store.
Бағдарламалық жасақтаманы құру ортасы таңдалғаннан кейін, құрастырылатын қосымша қандай мобильді ортада қолданылатынын белгіленді. Таңдалған құралды қолданатын бағдарламалау тілінің негіздерінен бастау керек.
Бағдарламаны платформа ретінде таңдау Android операциялық жүйесі бар мобильді құрылғыларға жасалды, бұл құрылған қосымшаны тегін сынау мүмкіндігіне байланысты. Бұл үшін iOS-та әзірлеуші есептік жазбасын сатып алу қажет болатын еді.
Мобильді нарықтағы виртуалды экскурсиялардың дамуын талдау.
Виртуалды экскурсия - бұл экскурсияның жаңа түрі, ақпараттық технологиялардың әсерінен ол өзінің форматын өзгертті, бірақ сонымен бірге барлық ерекшеліктерін сақтап қалды. Экскурсия (лат. excursion - сапар) - қоршаған әлемді көрнекі тану процесі: табиғат ерекшеліктері, қазіргі және тарихи жағдайы мен тұрмыс элементтері. Экскурсияның ерекшелігі оның негізгі қасиеттерінде жатыр: интерактивтілік, индикация, ақпараттылық және коммуникативтілік.
Виртуалды экскурсия бізге айналадағы виртуалды кеңістікті көруге және әлемнің біз көрмеген қырларын егжей-тегжейлі қарастыруға, сонымен қатар виртуалды объект бойынша айналдыруға және қозғалуға мүмкіндік береді. Ол көрерменге қатысу әсерін сезіндіріп - жарқын, есте қаларлық визуалды бейнелер көрсетіледі. Осылайша, пайдаланушы үйден шықпай және ешқандай күш жұмсамай, осы нысанды бағалай алады [11].
Жоғарыда келтірілген анықтамаға сүйене отырып, виртуалды экскурсиялардың оларды құруға негіз болатын технология бойынша жіктелуін жасауға болады:
сфералық 3D панорамалардың көмегімен жасалған виртуалды экскурсия, экскурсияның бұл түрі бүгінгі таңда ең танымал болып табылады. Сфералық 3D-панорама - панорамалық фотографияның бір түрі. Бірінші кезекте компьютерде көрсетуге арналған (арнайы бағдарламалық қамтамасыз етудің көмегімен).Сфералық панорама сфералық немесе текше проекцияда көптеген жеке жақтаулардан жиналған кескінге негізделген. Сфералық 3D панорамаларына тән белгі кеңістікті көрудің ең үлкен бұрышы - бұл 360x180 градус, 8-суретте көрсетілгендей.
Сурет 8 Табиғат қорығына виртуалды саяхат.
Панорамалар сфералық немесе цилиндрлік болуы мүмкін. Сфералық панорама сфералық немесе кубтық проекцияда көптеген жеке жақтаулардан жиналған кескінге негізделген. Сфералық панорамаларға тән белгі - қоршаған кеңістікті толығымен көрсетуге мүмкіндік беретін максималды қамту бұрышы (360x180 градус).
Цилиндрлік панорамаларда көлденеңінен 360 градус, бірақ тігінен қамту 180 градустан төмен. Мұндай панорамалар, әдетте, суреттердің жоғарғы және төменгі шекараларын көрсету қажет болмаған кезде қолданылады. Олар бізге барлық қол жетімді кеңістікті қарауға мүмкіндік береді, пайдаланушы 360 градусқа бұрыла алады, бірақ төмен немесе жоғары қарауға мүмкіндік жоқ. Бұл панорама сақинаға жиналып, бір цилиндрді құрайды
панорамалық бейнелер көмегімен жасалған виртуалды экскурсиялар, панорамалардың бұл түрі жақында пайда болды. 360 панорамалық бейне - бұл интерактивті бейнелер, онда көрермен бұрышты басқара алады, яғни камераны кез-келген бағытқа бағыттай алады. Қазіргі таңда YouTube әлеуметтік желісінде көптеген 360֯ форматындағы бейнелер жүктелген, төмендегі 9-суретте көрсетілгендей.
Сурет 9 360 панорамалық видеосынан кесінді.
компьютерлік құралдардың көмегімен толық немесе ішінара модельделген виртуалды экскурсиялар. Мұндай экскурсиялар әсіресе жоғалған ландшафттарды немесе нысандарды қалпына келтіруде тиімді, 10-суретте көрсетілгендей.
Сурет 10 3D-реконструкция.
Мобильді нарықта виртуалды қосымшалар көп жағдайда панорамалық суреттердің виртуалды турлары ретінде ұсынылады [12]. Қарастырылған қосымшалардың ішінде виртуалды шындықты қолдайтын сайттарды бөліп көрсетуге болады, 11-суретте көрсетілгендей. Қосымшада әйгілі көрнекті орындардың және басқа да қызықты көріністердің 1600-ге жуық панорамалық суреттері бар. Қосымшадағы жылжыту - бұл көрініс бағыты ауысқаннан кейін 5 секунд ішінде басқа панорамалық фотосуретке көшу. Қосымшаның ерекшелігі - мобильді құрылғыларда виртуалды шындық үшін қажет гироскоптың қажеттілігінсіз іске қосу мүмкіндігі. Қосымшаны бағалау 18 мың пікір негізінде 4,5 баллды құрайды.
Сурет 11 Sites in VR қосымшасының скриншоты.
Егер біз құрған модельдің атмосферасына енгізу арқылы виртуалды экскурсия туралы айтатын болсақ, онда Dino Land VR қосымшасын бөліп көрсетуге болады, 12-суретте көрсетілгендей. Мұнда қолданушы әртүрлі динозаврлардың қасында жүру үшін мезозой дәуіріне қайта оралуға мүмкіндік береді.
Сурет 12 Dino Land VR қосымшасының скриншоты.
Өткен мысалдан айырмашылығы, қосымшада автор барлық қол жетімді модельдермен тарихқа сүйене отырып бұрынғы заман деңгейлерін қолмен жасаған, динозаврлардың дыбыстары бар, ал іске қосу үшін телефонда гироскоп болуы керек. Бағалау 2 мың пікір негізінде 3,7 баллды құрайды. Кемшіліктердің ішінде пайдаланушылар виртуалды шындық үшін төмен графиканы және деңгей бойынша баяу (және жалғыз) қозғалысты ажыратады.
Қарастырылған мысалдар негізінде қосымшаны әзірлеу үшін келесі шешімдер қабылданды:
қосымша пайдаланушыға бүкіл деңгей бойынша еркін жүруге мүмкіндік беруі керек;
қосымшадағы жеке графика мүмкіндігінше нақты көрінуі керек;
қолдану қолданушымен минималды жеткілікті өзара әрекеттесуді жүзеге асыруы керек.
Білім берудегі оқытудың жаңа ақпараттық технологиялары
Білім берудегі проблемаларды иммерсивті әдіс-тәсілдермен шешу
Виртуалды шындық немесе VirtualReality (VR) - бұл ең алдымен модельдеу мен оқытудың керемет технологиясы. Шлемде кез-келген жағдайды модельдеуге болады - әртүрлі концерттердің мамандандырылған жазбасынан бастап, онда болу сезімін тудыратын ортаны құрумен қатар, бейнелерді суреттеуге дейінгі ұшы қиыры жоқ әлемді сипаттауға арналған ортаны құруға болады [13].
Бұл технологияның артықшылығы келесі параметрлерді қамтиды:
пайдаланушымен жаңа деңгейде өзара әрекеттесу. Мұражайларға бару, адам аяғы баспаған жерлерді көсету;
сонымен қатар, бұл жақсы демалыс және пайдаланушыларды әртүрлі ғылыми білімдермен ойын түрінде қызықтыру мүмкіндігі;
стандартты емес ойлау мен қабылдауды дамыту.
Бұл технологияның үлкен артықшылығы-оқытуға виртуалды шындықты енгізу. Бұл пайдаланушыларға қабылдаудың жаңа деңгейінде білім алуға және теориялық материалдарды тәжірибемен бекітуге мүмкіндік береді.
Мысалы, виртуалды зертханада тәжірибе жүргізу немесе тарих объектілерімен өзара әрекеттесу. Ескі сәулет өнерінің ішкі бөлігін тексеру арқылы қорғандардың құрылысын зерттеу.
Виртуалды шындық технологиясының кемшіліктері:
жүйке жүйесіне жүктеме, дисплейдің жақын қашықтығына және айқындық деңгейінің жоғары берілуіне байланысты бастың айналуы мүмкін;
құрылғының жоғары бағасы, бұл уақытша кемшілік.
Күнделікті оқытуда ең озық технологияларды қолдану қажет деген ой қазіргі заманғы зерттеушілердің ғана емес, әрқайсымыздың дерлік қызығушылығымызды жоқ екенін білдірмейді. Лингвистика және психология саласындағы мамандардың пікірінше, жаңа білімді дамыту үшін ең қолайлы жағдайлар баланың кішкентай кезі мен жасөспірімдерде болады. Бірақ қызығушылықтың болмауы, ойдың шашыраңқы болуы және қиын нәрселерге деген шыдамдылықтың болмауы бізге кез-келген жаста тиімді білім алуға мүмкіндік бермейді. Ал қазіргі білім беру жүйесі ойын-сауық саласымен бәсекелеседі деп айту қиын және оқушыларды жаңа білімді игеру процесіне тартуға мүмкіндік беретін дамудың жаңатетіктерін қажет етеді. Шынында да, тиімді оқытумен байланысты қызығушылық туындайды, оны тұжырымдау керек және тақырыпты қолдау керек.
Тек ХХІ ғасырда сіз оқушыларды суреттермен, ескі фильмдерді көрумен немесе, ескірген әдебиеттерді оқумен қызықтыра аласыз [14]. Сондықтан бүгінгі таңда білім беруде VR және AR қолдайтын барлық танымал құрылғы бар.
Осы уақытқа дейін көптеген елдерде жаңа білімге жол кітаптар, қарындаштар және ауыр сөмкелер арқылы жасалды. Сонымен қатар, орта мектептен бастап, әр бала әдеттегі мектептегі білім мен оған түсетін жүктемемен күресуге дайын емес. Мектептегі жылдарымызды еске алсақ, сыныптың көп бөлігінің қанағаттанарлықсыз бағалары бұл туралы куәландырады. Бұл мәселені шешу үшін кейбір шетелдік мемлекеттік және жеке мектептер шешім тапты -- қосымша және виртуалды шындықты қолдану, 13-суретте көрсетілгендей.
Сурет 13 Иммерсивті білім беру процесі.
Оқу үшін VR және AR қолдану немен байланысты? Елестетіп көрейік: мектеп мұғалімдеріне монотонды немесе керісінше, мысалы, Мысыр пирамидалары мен олардың ерекше құрылысы туралы айтудың қажеті жоқ. Виртуалды шындық шлемдерінің көмегімен сіз саркофагы бар туннельдер арқылы тікелей партада серуендеуге, лабиринттердің дауыстарын естуге және мыңдаған жылдар бұрын болған негізгі тарихи оқиғаларды өз бетінше бағалауға болады.
Оқытудың осындай сценарийлерімен бүгінгі таңда қоғамда аз сұранысқа ие, бірақ қазіргі ғылымның көптігін сақтау үшін әлі де қажет болатын осындай мамандықтардың бүкіл буынын құруға болады.
Соңғы онжылдықта құрылғылардың құнын төмендету арқылы технологиялар көптеген пайдаланушыларға қол жетімді болды. Бұл өз кезегінде әртүрлі тақырыптар бойынша бағдарламалар (қосымшалар) санының өсуіне әкелді. VR үшін бұл негізінен шутер жанрындағы 1-жақтан ойналатын ойындар немесе 360 градуспен камераларға айналаны жазу (парашютпен секіру, аттракциондар, жабайы табиғат, су асты әлемі, динозаврлар және т. б.), AR қолданушыларының бет-әлпетін өзгертуге арналған қосымшалар, нақты әлем объектілерінің қашықтығын өлшеу, әртүрлі жұмбақтар, сонымен қатар оқу бағдарламалары (негізінен анатомия және астрономия).
Білім беруде қолдану туралы айтатын болсақ, онда виртуалды шындық үшін бұл табиғатты зерттеу, физика бойынша зертханалық жұмыстар жүргізу, динозаврларды зерттеу, планеталарға саяхат, астрономия және тағы басқалар. AR үшін бұл анатомияны зерттеу, химия, астрономия, 14-суретте көрсетілгендей.
Сурет 14 Білім беруде VR технологиясын қолдану.
VR және AR технологиялары иммерсивті оқыту (immersive education) бағдарламаларында жиі айтылады. Мұндай бағдарламалар әртүрлі виртуалды әлемдер мен модельдеулерде және көбінесе ойын түрінде өтетін оқу процесінде заманауи ақпараттық технологияларды қолдануды қамтиды. Оқытудың бұл түрі студенттердің қызығушылығын, қарым-қатынасын және пәнге деген қызығушылығын арттыруға көмектеседі [15].
Жаңадан бастаушы стартаптар ғана емес, сонымен қатар ірі компаниялар білім беру мақсаттары үшін виртуалды шындық шешімдерін ұсынады. Мысалы, CLASSVR жобасы Еуропада ерекше атаққа ие болды. Оны жасаушылар виртуалды шындық құралдарының толық жиынтығын (құрылғы + бағдарламалық жасақтама) ғана емес, сонымен қатар жаппай оқытуға мүмкіндік беретін кешенді шешімді ұсынады. Осындай жиынтық көмегімен шағын топтарға ғана емес, нағыз мектеп сыныптарында оқыту жүргізуге болады. Жоба аясында мұғалімдер бейімделген және түсінікті интерфейсті қолдана отырып, жоспарларды құра алады, бағдарламалар жасай алады және оқу курсының көрнекі элементтерін жасай алады. Сонымен қатар, мұғалімдерге бағдарламалау дағдылары қажет емес. Көрнекі иллюстрацияларды әзірленген сюжеттер базасынан алуға болады, соның ішінде қосымша мазмұнды жүктеуге болады
Виртуалды және кеңейтілген шындықтық қолданудың артықшылығы неде деген сұрақ туындауы мүмкін. Осы сұрақтарға жауап бере кетсек, олар адамның қабылдау органы арқылы жаңа ортаны құруға мүмкіндік береді. Шын мәнінде, VRAR жаңа білім алу үшін, атап айтқанда балалар, жасөспірімдер мен жастарды оқыту үшін қолайлы жағдайларды модельдеуге мүмкіндік береді. Оқушы үшін ешкім ойламайды, ол барлық қабылданған ақпаратты өз ой-сарынан қарастырады. Кім біледі, мүмкін VR және AR оқыту процесінде жаңа білім мен ақпараттың тазалығы мәселесін шеше алады [16].
Ғылымдағы виртуалды шындық технологиясының негізгі бағыты - күрделі және шашыраңқы деректерді зерттелетін объектінің немесе процестің бірыңғай, визуалды моделіне визуализациялау, бұл сарапшыларға әртүрлі зерттеулерде, мысалы, биологияда, Тарихи қайта құруларда түйсігі мен визуалды жадын толық пайдалануға мүмкіндік береді.
Жалпы, виртуалды шындық технологиясының оқыту және зерттеу мүмкіндіктері өте жоғары қолдану әлеуетіне ие.
Қорытындылай келе, даму перспективаларының маңызды міндеттерінің бірі жоғарыда қарастырылған шындықтың барлық түрлерінің мәнін түсіну, оңтайландыруға қатысты барлық параметрлерді және олардың оқу саласындағы жіктеу сипаттамаларын анықтау екенін атап өткен жөн. Қолданыстағы тұжырымдамаларды қарапайым есептеулермен және қоршаған ортамен табиғи әсерлесумен парадигма бұрышында қарастыру қажет.
Даму перспективасына енгізілген мақсат - виртуалды объектілермен өзара әрекеттесуді және машина-адам жүйесінің барлық түрлерін жіктеуде қолдануға болатын шындықтың мүлдем жаңа қағидасын қалыптастыру.
Оқу процесінде VR-қосымшаларды қолдану
Виртуалды және кеңейтілген шындық технологияларын қолданған кезде оқу орындарының студенттері виртуалды кеңістіктегі пәндерді оқып, тарихи оқиғаларға қатысуға мүмкіндік алады. Google ақысыз негізде мектептерде өзінің Cardboard жобасын енгізуде. 2016 жылдың басында 100-ден астам оқу бағдарламасы дайын болды. Мектептерден басқа, көптеген білім беру медициналық мекемелері виртуалды және кеңейтілген шындық жобаларына қызығушылық танытты [17].
Apple компаниясының өкілдері 2013 жылдың наурыз айында Білім беру бағдарламасы іске қосылғаннан кейін компания бүкіл әлемдегі білім беру мекемелерін 8 миллион планшеттік компьютерлермен қамтамасыз етті, олардың 4,5 миллионы АҚШ мектептеріне таратылды. Статистикаға сәйкес, үш жыл ішінде компания барлық шығарылған iPad-тың жалпы санының 7% - ын берді.
Дамыған елдерде қолданушылардың ықтимал саны - 200 миллионға жуық мектеп оқушылары мен студенттер, олардың 25% - дан астамы АҚШ-та тұрады (мектеп оқушылары - 50 миллион адам және студенттер - 20 миллион адам).
Виртуалды және кеңейтілген шындық технологиялары білім беру саласында бірінші кезекте қолданылуы керек, өйткені білім беру жүйесі үнемі күрделі процестерге, теориялар мен модельдерге бейімделуі керек, студенттер көптеген ақпаратты және оны ұсынудың жаңа тәсілдерін басшылыққа алуы керек. Ерте жастан VR және AR технологияларын қабылдау технологияның маңыздылығы мен қабылдануының артуына ықпал етеді. Сондықтан бүгінгі жағдайда да, болашақта да Ar және VR мамандарына сұраныс туралы айтуға болады.
Біз VR-ді оқытуда қолданудың сәтті мысалдарын білеміз. Олардың мысалдары төмендегідей.
Йель университетінде өт қабына хирургиялық операция жүргізудің VR-жаттығуы сәтті тестіленді. VR қолданатын топ 29% жылдам және 6 есе аз қателіктер жіберді.
Бейжіңде виртуалды шындықтың академиялық салаға әсері атты зерттеу жүргізілді. Балаларға бірдей пән оқытылды, бірақ бір топқа классикалық әдіс, ал екінші топқа VR қолданылды. Зерттеу соңында пән бойынша тест өткізілді. Бірінші топ 73% - ға, ал екінші топ 93% - ға ақпаратты сәтті меңгерген болды. Сонымен қатар, VR тобы тақырыпты тереңірек түсініп, алған білімдерін жақсырақ бекіткен (тест нәтижелері бойынша екі аптадан кейін).
2018 жылы Кембридждің антрополог студенттері мен Шығыс Қытайдың сынып оқушылары Гиза үстіртіндегі қабірдің бойымен боялған белгілерді зерттеді. Ерекше ештеңе жоқ. Мұнда тек екі топ әлемнің мүлдем басқа бөліктерінде және Бірде-бір адам тікелей Африкада болған жоқ. Бұл ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Виртуалды шындық технологиясының тұжырымдамасы мен қолдану аясы
VR технологиялардың пайда болу тарихы, қолдану салалары
Виртуалды шындық (VirtualReality (VR)) - бұл есту, көру және басқалар сияқты сезімдер арқылы оған берілетін техникалық құралдардың көмегімен адамның қоршаған кеңістігін құру.
Қазіргі уақытта VR технологиялары адамның көрнекі қабылдауына, сондай-ақ оның естуіне әсер етуге мүмкіндік береді.
VR-де ең танымал және жиі қолданылатын ендіру құралы - бұл арнайы жасалған баскиім немесе көзілдірік. Пайдаланушының көз алдында орналасқан дисплейде 3D форматындағы сурет көрсетіледі.
Баскиім корпусына салынған немесе көзілдірікке сыртынан бекітілген гироскоп пен акселерометр бастың бұрылыстарын бақылау деректерін компьютерге немесе басқа есептеу жүйесіне жібереді, ол жауап ретінде деректерді қайтарады және сенсорлардың оқылуына байланысты пайдаланушының дисплейіндегі суретті өзгертеді.
Нәтижесінде виртуалды шындық сезімі пайда болады, ол айналаға қарап, нысандармен өзара әрекеттесу мүмкіндігін береді [1].
VR технологияларымен өзара әрекеттесу үшін дәстүрлі контроллерлер(тінтуір, джойстик және т.б.) жеткіліксіз, сондықтан VR технологияларында олар 3D контроллерлерімен ауыстырылады (үш өлшемді кеңістікте жұмыс істеуге мүмкіндік беретін манипуляторлар).
Қазіргі заманғы VR шлемдерінде бір немесе бірнеше жоғары ажыратымдылықтағы және сапалы түсті дисплейлер бар, олар сол және оң көзге арналған суреттерді көрсетеді.
Сыртқы көріністе бұл дулыға көзілдірікке ұқсайды. Оларды үш топқа бөлуге болады:
есептеу процестері мен кескін шығару смартфонды қамтамасыз ететін виртуалды шындық көзілдірігі;
виртуалды шындық көзілдірігі, онда көзілдірікке суретті өңдеу сыртқы есептеу құрылғысын (ДК, Xbox, PlayStation және т. б.) қамтамасыз етеді.;
автономды көзілдірік немесе Виртуалды шындық дулыға (LenovoMirageSolo, Google-мен бірге, Facebook-тен OculusQuest, SamsungGear VR және т.б.).
Виртуалды шындық баскиімдері VR-дің толық негізгі құрамдас бөлігі болып табылады, өйткені ол пайдаланушыға көлемді сапалы сурет пен сапалы стерео дыбыс береді, бірақ сонымен бірге қоршаған ортадан ішінара оқшаулануға мүмкіндік береді.
Сонымен қатар қазіргі заманғы динамиктер де виртуалды ортаға бейімдеуге белсенді қолданылады. Виртуалды ортамен өзара әрекеттесетін құрылғылардың арасында қолдың қимылын бақылайтын және тактильді сезімдерді жеткізе алатын виртуалды шындық қолғаптары 1-суретте көрстілген.
Сурет 1 Виртуалды шындық қолғаптары.
Бұл технологиялардың пайда болуы мен қолданылуына дейінгі тарих баяғыда басталған: алғашқы виртуалды шындық жүйесі 1962 жылы Мортон Хейлиг Сенсорама деп атаған мультисенсорлық тренажердің алғашқы прототипін ұсынған кезде пайда болды, 2-суретте көрсетілгендей. Сенсорама көрерменді виртуалды шындыққа иіс, жел (шаш кептіргішпен) және мегаполистің аудиожазбадан шыққан шуымен бірге жүретін қысқа фильмдердің көмегімен ендірді. 5 жылдан кейін Айвен Сазерленд компьютер көмегімен жасалған алғашқы шлемді суреттеп, құрастырды. Сазерленд шлемі суреттерді бас қимылдарына сәйкес өзгертуге мүмкіндік берді (визуалды кері байланыс).
Сурет 2 Сенсорама.
1989 жылы виртуалды шындық көпшілікке көрсетілді, содан кейін Дж.Ланьер ұсынған виртуалды шындық термині бекітілді, ол компьютер ортасында құрылған, интерактивті, үш өлшемді орта деп анықтады [2]. 1990 жылдары компьютерлік технологиялардың қарқынды дамуы интерактивтілік параметрлерін жақсартуға мүмкіндік берді; білім беру, медицина, өнеркәсіп, әскери және ғарыштық өнеркәсіпті зерттеулерде виртуалды шындық технологияларын қолдану әдістерін жасайтын күрделі бағдарламалық жасақтама және көптеген ғылыми орталықтар пайда болды.
Әр түрлі болжамдарға сәйкес, қоғамның барлық салаларында виртуалды шындық элементтерін белгілі бір дәрежеде қолдану экспоненциалды түрде өседі. Бұл бағытты конъюнктураға жатқызуға болмайды. Белгілі бір уақыт өткеннен кейін, Даму, ең алдымен, өзектілігін жоғалтады, бірақ одан да нақты емес ашылуларға негіз болады. Бұл сала түбегейлі жаңа секторлар құруға, сондай-ақ қолда бар мүмкіндіктерді айтарлықтай кеңейтуге қабілетті.
VR технологиясы өзінің маңызды орнын алған бағыттарды қарастырып көрейік:
Ойын әлемі. Ойын әлемінде аралас және толықтырылған шындық элементтерін қолдана отырып жасалған және виртуалды шындық ойындары деп екі топқа бөлуге болады. Аралас және толықтырылған шындық элементтері бар ойындарға, мысалы, Лазертаг немесе лазерлік жекпе - жек-нақты уақыт пен кеңістікте орын алатын жоғары технологиялық ойын, ол толықтырылған шындықтың құрамдас бөлігі ретінде бласт-пулеметтен лазер атуды қолданады. Немесе толықытырлған шындық ойыны - бұл Minecraft Reality қосымшасы, ол нақты әлемнің географиялық координаттарында пайдаланушылардың өздері жасаған ойын модельдерін орналастыруға мүмкіндік береді. Осылайша, виртуалды әлемді құру процесі шындыққа ауысады, ал нәтижені мобильді құрылғыларда көруге болады.
Сондай-ақ, қарапайым және қызықты толықтырылған шындық ойыны - 3D лабиринтін салыңыз!. Ойыншы қағазға лабиринт салу керек. Старт нүктесінен бастап мәре сызығына дейін жол сызығын салады. Келесі кезекте, көз алдында сызылған сызықтар өз функцияларын жоғары деңгейде орындайтын лабиринт қабырғаларына айналады, ол жердегі қабырғалар физика заңдарына бағына құрастырылады, себебі, бағдарламаға физикалық заңдарға негізделген қасиеттер енгізіліп қойған. Виртуалды ойындар, әрине, нақты әлемге бірнеше өзгерістер әкелетін толықытырлған және аралас шындыққа қарағанда, пайдаланушыны ойын әлеміне батыратын компьютерлік бейне ойындар болып табылады. Бұл өнімдерді пайдаланатын аудиторияда, ақпарат көздеріне сәйкес, бүкіл әлемде ДК-де шамамен 150 миллион ойыншы болуы мүмкін [3].
Білім беруде виртуалды шындықты қолдану. Бүгінде аппараттық-бағдарламалық құралдар кешенімен мектептер, жоғары оқу орындары, басқа да білім беру немесе оқу-әдістемелік мекемелер жарақтандырылуда. Әзірге бұл кешендер эксперименттік зертхана болып табылады, онда оқытушылар мен студенттер: ел, әлем немесе әлем бойынша саяхат жасауға; тарихи оқиғаларға қатысуға; сирек кездесетін физикалық құбылыстарды байқауға және әртүрлі нысандарды басқаруға; химиялық тәжірибелер жүргізуге; көлемді диаграммаларды талдауға мүмкіндік алады; стереометрия бойынша есептерді және басқа да көптеген мәселелерді шешу (денсаулыққа қауіп төндірмей, нақты сапарларға, реактивтерге және Қосымша жабдықтарға уақыт пен қаражат жұмсамай).
Әскери іс. Әскери күштер виртуалды шындықты нақты әлемнің қажеттіліктеріне бейімдеу үшін ұзақ және тұрақты күш салуда. Бұл, ең алдымен, өте қымбат және қоршаған ортаға үлкен зиян келтіретін маневрлерді орындауға қатысты.
Ең танымал Иммитациялық жүйе-бұл Америка Құрама Штаттарының Қорғаныс министрлігінің (АҚШ) және армия зертханаларының перспективалық ғылыми-зерттеу жобалары басқармасы жасаған СИМНЕТ. Жүйе американдық әскери танктердің бірінің негізінде салынған. Блоктың ішінде сарбаздар нақты әскери техникада немесе командалық орталықтарда бірдей орын алады. Терезеге қарап, олар ұрыс алаңына еліктеуді барлық ландшафтпен және шайқастың басқа қатысушылары басқаратын техникалық құралдармен көреді. Қазіргі уақытта СИМНЕТ тренажерлері желіде 1000 бірлікке дейін қосылады, бұл үлкен маневрлерді модельдеуге мүмкіндік береді. Солтүстік Атлантикалық Шарт Ұйымы (НАТО) елдерінің әскерлері де біртіндеп осы жүйемен жұмыс істеуге көшуде.
Әуе-кеңістігі. Спутник диспетчері жобасы пайдаланушы-аналитиктің жерге жақын кеңістікті имитациялайтын және жер айналасындағы спутниктердің орбиталарын визуалдайтын виртуалды ортаға кіруіне мүмкіндік беретін виртуалды қосымша болып табылады. Орбитадағы спутниктер санының өсуімен осы спутниктердің кеңістіктік орналасуын анықтаудың қиындығы мен маңыздылығы, сондай-ақ орбиталарды түзету қажеттілігі артады.
Авиа-тренажерларды қолданудың көп бөлігі жауынгерлік машиналардың тренажерларына тиесілі. Виртуалды кеңістікте ұшатын ұшқыштар виртуалды шындықты ғана емес, сонымен бірге нақты ұшу кезінде көре алмайтын нысандарды, мысалы, әуе шабуылына қарсы қорғаныс жүйесінің радарлық қондырғыларының көру аймағын көре алады. Нақты ұшу кезінде кеңейтілген нақтылық жүйелері қолданылады, ұшқыштың шлемінде қашықтық, нысандардың бағыты және радарлардың бірдей көріну аймақтары туралы ақпарат жобаланады. Нақты ұшақтарда ұшақтың корпусында орналасқан камералар мен ұшқыштың шлеміндегі проекцияның көмегімен ұшқыш тіпті ұшақтың фюзеляжы арқылы да көре алады.
Сауда. Тауарларды сатудың ең заманауи, мобильді, ыңғайлы, бірақ әлі де нашар зерттелген түрі интернет-сауда болып саналады. Виртуалды шындық құралдары интернет-саудада біртіндеп енгізілуде және Виртуалды шындық құрылғыларының құны жеке компьютердің орташа пайдаланушысы үшін қол жетімді болған кезде оның әсері күшейеді. Осы уақытта интернет байланысы мен веб-камерамен жабдықталған компьютердің көмегімен пайдаланушы интернет-дүкенде киімді таңдай алады, оны өзі киіп көреді. АҚШ-та биржалардың бірінде виртуалды шындық жүйесі орнатылды, онда бағалы қағаздар нарығы Мұхит түрінде ұсынылды [4]. Толқынның биіктігі баға белгілеулерінің өзгеруін, ауа-райының сыртқы жағдайларын (саяси және экономикалық), судың тазалығы мәмілелердің тазалығын білдірді. Осылайша, әлемнің қор нарықтарындағы жағдайды бағалау үшін бір көзқарас жеткілікті болды. Ақпарат берудің жаңа жүйесі брокерлердің адами қателіктерінің санын едәуір азайтуға мүмкіндік берді.
Өнеркәсіп. Өндірісте виртуалды шындықты қолдану бойынша эксперименттің алғашқылардың бірі болып General Motors американдық корпорациясы шешім қабылдады. Тәуекел ақталды: 1994 жылы Детройтта құрылған виртуалды шындық орталығы концернге 5 миллион долларға айналған болатын, ал жаңа модельдерді жасау кезінде үнемделген қаражат шамамен 80 миллион долларды құрады, өйткені виртуалды шындық жүйесін қолдану жаңа модельді әзірлеу процесінен пластилин макетін жасау, модельді толық көлемде аэродинамикалық құбырда және крэш-тесттерде көрсету сияқты операцияларды алып тастауға мүмкіндік береді. Барлық осы манипуляцияларды инженерлер мен дизайнерлер виртуалды кеңістікте жасайды, онда физикалық емес, жаңа автомобильдің электронды прототипі өзгереді. Салонның эргономикасы, қозғалтқыш бөлігінің орналасуы және болашақ машинаның түйіндері мен агрегаттарының тұрақтылығы мәселелері ұқсас түрде шешіледі. Мысалы, егер қандай да бір бөлшегі қиын қолжетімді болса, инженерлер құрған модель қайтадан дизайнерлер келіп түседі, олар болса қысқа уақыт ішінде кемшілікті түзетеді. Содан кейін электронды модель инженерлерге қайта жіберіледі.
Медицина. Бүгінгі таңда виртуалды анатомиялық атластар бар, мысалы, АҚШ-тағы Ұлттық Медицина кітапханасында.
Бұл атластар орташа ерлер мен әйелдердің әртүрлі мүшелері мен жүйелерін көрсетеді. Компьютер сыртқы ғана емес, сонымен қатар органдардың механикалық параметрлерін де қалпына келтіре алады. Виртуалды анатомияның негізгі айырмашылығы - бақылаушыны дененің сыртында да, ішінде де кез-келген жерге орналастыруға болады, сонымен қатар белгілі бір арналар мен жүйелер бойымен беттеседі. Электромагниттік, пневматикалық және гидравликалық жүйелерді қолдана отырып, виртуалды скальпельді немесе басқа құралды виртуалды қолғаппен модельдеуге болады. Виртуалды мәйіттерде тәжірибе жасау нағыз тәжірибелік мәйіттерге немесе жануарларға қарағанда адамгершілік тұрғыдан қарағанда әлдеқайда адами,әрі арзан.
Қорқыныштан арылудың өзіндік тәсілі Калифорния медициналық мектебінің биологиялық информатика және теориялық медицина зертханасының жетекшісі доктор Ханс Сибургтің жетекшілігімен жасалды. Ол аурудың күрделілігі мен жеке басына байланысты мінез-құлық терапиясының екі әдісін қолданады. Бірінші жағдайда, қорқыныштан зардап шегетін адам релаксацияны, транквилизаторларды, медитацияны қолдана отырып, әлсіздерден күштіге дейін қорқынышты сейілтудің әсеріне ұшырайды. Екінші жағдайда, ол нақты фобтық ынталандыру ағынының әсерінен екінші рет бастан кешіруі керек. Қорқыныштан арылу және құтылу, тәуелділік, бейімделу және қауіптің жоқтығын сезіну арқылы келеді. Мінез-құлық терапиясы бүгінгі күні фобиялық реакцияларға қатысты ең тиімді психотерапиялық тәсіл болып саналады.
Осылайша, виртуалды шындық жүйелері адамзаттың техникалық дамуындағы жаңа кезеңді көрсетеді. Бұл саладағы барлық техникалық мәселелер шешілген жоқ, бірақ басы қазірдің өзінде қаланды, ал қалғаны - уақыт мәселесі. Иммерсиялық виртуалды шындық жүйесі адамның қиялын жүзеге асыру үшін өте жан-жақты құралдарды ұсынады. Болашақта олар жаппай тұтынушы үшін қол жетімді болады, ал бағдарламалық жасақтама пайдаланушының виртуалды ортамен байланысын интуитивті етеді.
Виртуалды шындықты қолдануда техникалық жабдықтарды талдау
Адамның эволюция процесі - бұл адамдар білім жинап, өмірді жеңілдететін құрылғылар жасайды. Мұндай бағыттар виртуалды және кеңейтілген шындық болуы мүмкін. Бұрын бұл тек кино экрандарында және ғылыми кітаптарда болған арман еді, бірақ өзгерістер қазір біздің айналамызда болып жатыр. Технологиялар дамып, практикалық жолмен қол жетімді болды. Адам бір нәрсені көріп қана қоймай, оның ішіне ену тәжірибесін алады.
Виртуалды шындық - үш өлшемді виртуалды кеңістікте тікелей толқулар мен интерактивті проекцияларды құрудың қуатты құралы. Әр түрлі рецепторларды (тактильді, визуалды, иісті және есту) қосу арқылы Виртуалды шындық шешімдері қолданушыға қоршаған орта туралы толық түсінік береді және оның осы әлемге араласуының жоғары деңгейін қамтамасыз етеді.
Виртуалды шындық виртуалды прототиптеу және эргономикалық дизайн мәселелерін шешуде, әртүрлі тренажерлерді, соның ішінде медициналық, роботтарды қашықтықтан басқаруда, соның ішінде виртуалды мүсіндерді жасау кезінде микро және нано жүйелерде қолданылатын кескін, дыбыс, тактильді сезімдерді модельдеу арқылы жүзеге асырылады [5].
Техникалық тұрғыдан виртуалды шындықты құруды құрылғылардың осындай топтары қамтамасыз етеді.
Виртуалды шындық шлемдері (виртуалды шындық көзілдірігі). Оларға Oculus Rift кіреді. Дулыға сипаттамалары бойынша әлемдегі барлық аналогтардан асып түседі. 2016 жылдың наурыз айынан бастап қарапайым пайдаланушыларға Oculus Rift жетілдірілген нұсқасын жеткізу басталды. Тұтынушыға бағытталған Oculus - тың бірінші нұсқасының Бағасы АҚШ-та 599 долларды, ал Еуропада 699 еуроны құрады.
Oculus Rift шлемінің негізгі сипаттамаларына мыналар жатады: ажыратымдылық - 2160x1200; экран - 5.7" OLED (Development Kit 2, өзгеруі мүмкін); регенерация жиілігі - 90 Гц, әр дисплей үшін бөлек көру өрісі - 1000С; сенсорлар - акселерометр, гироскоп, магнитометр; қосқыштар-HDMI, USB 2.0, 3.0, 3-суретте көрсетілгендей
Сурет 3 Oculus Rift құралы.
Бас қозғалысын қадағалайтын жүйе. Олар ғарыштағы адамның басының қозғалысы мен бұрылыстарын бақылайды. Олардың ішіндегі ең танымалдары - HeadJoy, A.R.T., TrackIR, RUCAP UM-5 трекинг жүйесі. Бүгінгі таңда бастың қозғалысын бақылау жүйелері виртуалды шындық шлемдері, дене мен көздің қозғалысын бақылау жүйелері сияқты көптеген басқа құрылғыларда біріктірілген.
RUCAP ультрадыбыстық маркерді пайдаланады. Бастың қозғалысы 6 еркіндік дәрежесінде жоғары дәлдікпен бақыланады. Негізгі сипаттамаларға мыналар жатады: реакция жылдамдығы - секундына 160 кадр; X, Y, Z осьтері бойынша 1 мм дәлдік; бұрыштар бойынша 10С дәлдік; жұмыс аймағының шамасы: қашықтық бойынша 0,2 - 1,7 м, ені бойынша - 1,0 м.
Көздің қозғалысын бақылау жүйелері оқушылардың қозғалысын бақылайды және әр сәтте адамның қай бағытта қарайтынын анықтай алады. Бүгінгі таңда мұндай жүйелер тұтыну тауарлары нарығында іс жүзінде жоқ, бірақ олар адам мінез-құлқын зерттеуге көмектесу үшін ғылым мен медицинада қолдануды тапты.
3D тышқандар және 3D контроллерлер. Тінтуір сияқты стандартты 2D контроллері жазықтықтағы нүктені көрсетуге көмектеседі, ал тінтуірді 3D ойындарында қолдану туралы айтатын болсақ, басқа өлшем қосу үшін қосымша құрылғы ретінде пайдалану керек, мысалы, пернетақта. Заманауи технологияларды әзірлеуде 3D-де жұмыс істеуді қамтамасыз ететін көп біріктірілген манипуляторлар бар, оларды қолданған кезде пайдаланушы джойстикті пайдаланады және оны компьютермен бақыланатын күйге қояды.
Kinect контроллері мен Виртуалды шындық көзілдіріктерімен бірге Omni жүгіру жолы пайдаланушының қимылдарын виртуалды кейіпкердің әрекеттеріне өзгерту арқылы виртуалды шындыққа барынша ендіруді қамтамасыз етеді. Omni платформасы төмен үйкеліс коэффициенті бар вогнуты сегіз бұрышты көп бағытты жүгіру жолы ретінде ұсынылған. Арнайы аяқ киім арқылы жүгіре алады, жүре алады, қозғалыс бағытын өзгерте алады және секіре алады, ал кейіпкер осы қозғалыстардың барлығын қайталайды. Ойыншыны құлап кетуден сақтайтын арнайы қауіпсіздік сақинасы бар. Omni платформасын Kinect контроллерімен және Виртуалды шындық көзілдіріктерімен бірге қолданған кезде, пайдаланушы ойын процесіне толықтай ене алады [9]. Kinect дауыстың көмегімен қолдар мен пайдаланушы командаларының қозғалысына жауап береді. Виртуалды шындыққа арналған көзілдірік дөңгелек шолуды қамтамасыз ету үшін қолданылады. Жиынтықта ойын алаңы бар салмағы шамамен 50 кг, ал оның мөлшері ең кең жерде 122 см. ол қолданылады ойыншылардың бойы 142-195 см, бірақ салмағы ауыр емес 130 кг.
Толықтырылған шындық дегеніміз-компьютерлік құрылғылардың көмегімен сандық мәліметтер мен зерттелетін объект туралы ақпаратты нақты әлемнің үстіне қоюға мүмкіндік беретін технология. Бұл технологияның ерекшелігі-белгілі бір объект туралы деректерді визуализациялау арқылы нақты уақыт режимінде динамикалық және статикалық деректерді алу [6].
Кеңейтілген нақтылық технологиясын жасау үшін қолданылатын құралдар іске асырылатын міндеттердің түріне және оларды жүзеге асырудың қол жетімді құралдарына тікелей байланысты. Daqri, MixAR және ZooBrust сияқты құралдар өте қарапайым және жоғары бағдарламалау дағдыларын қажет етпейді. Құрамында SDK жиынтығы бар басқа құралдар: ARToolKit, Unifeye Mobile SDK, Wikitude, әсіресе қосымшаны жасаушылар үшін жасалған.
Daqri - бұл пайдаланушыларға QR кодтарын құруға және фильмдерді, суреттерді және басқа мазмұнды смартфон камерасы танығаннан кейін көрсетуге мүмкіндік беретін платформа. Бұл платформаның ең қызығы, Daqri пайдаланушыларға кодтарды жазбай-ақ кеңейтілген шындық қосымшаларын жасауға мүмкіндік береді.
Hololabs студиясы mixar деп аталатын iPhone қосымшасын жасайды, бұл қолданушыға кеңейтілген шындықтың, бейнелер мен фотосуреттердің 3D модельдерін кодтың өзін жазбай-ақ жасауға мүмкіндік береді. MixAR платформасы пайдаланушыларға нысанды суретке түсіруге көмектеседі, содан кейін оны нақты әлем нысандарын толықтыру үшін 3D моделіне түрлендіреді. Нәтиже бейне сияқты сақталады.
Виртуалды және кеңейтілген шындық технологиялары әр адамның өзіне тән, өзімен бірге болуға, саяхаттауға, көңіл көтеруге және қарым-қатынас жасауға деген ұмтылысын ашуға мүмкіндік берді. Ғылым нақты өмірде осындай тәжірибе алуға кедергі болатын қашықтықты, шектеулерді және басқа аспектілерді алып тастау үшін қол жеткізу әдісін ойлап тапты [7].
Виртуалды шындықты құру құралдарын талдау және технологияны таңдауды негіздеу
Дипломдық жұмыстағы зерттеу пәні мен міндеттері - VR (виртуалды шындық) технологияларының мүмкіндіктерін зерттеу және оларды оқыту мақсатында қолдану. Нақты жағдайларға барынша жақындау немесе құру мүмкіндігі бар қосымшаны іске асыру . Сонымен қатар, шығындарды азайтып, оқуды жеңілдету. Осы жұмыспен шешілетін міндеттер:
VR виртуалды шындық технологияларын зерттеу;
виртуалды шлемдерді таңдау;
қосымшаны әзірлеудің өзекті құралдарын зерттеу;
қосымша өзара іс-қимыл жасайтын ақпараттық жүйені жобалау;
жалпы қабылданған стандарттар мен технологияларға сәйкес қосымшаны әзірлеу.
Әзірленетін қосымшаға қойылатын талаптар:
нақты әлемге жақын виртуалды кеңістіктің болуы;
пайдаланушымен өзара әрекеттесу үшін объектілердің болуы;
қимыл жасау үшін қосымша объектілердің болуы;
виртуалды шындықпен өзара іс-қимылы бар пайдаланушы үшін логикалық сюжеттің болуы;
пайдаланушы үшін қосалқы объектілердің болуы;
пайдаланушының іс-қимылын симуляцияда көрсету үшін бағалау жүйесінің болуы.
Бұл бағдарламалық қосымшаны құру пайдаланушыларға шындыққа жақын әртүрлі жағдайларда оқуға мүмкіндік береді, бірақ сонымен бірге нақты объектіні салуға ресурстар жұмсамайды. Болашақта бұл сала әртүрлі жағдайларға дайындалу немесе жаңа мүмкіндіктер ашу арқылы білім деңгейін арттыруға мүмкіндік береді.
Бүгінгі таңда жоба құру және жобалау үшін көптеген қосымша симуляторлары ұсынылады. Олардың кейбіреулері белгілі бір шарттармен тегін беріледі, басқалары сатып алуды немесе ақылы жазылымды қажет етеді. Салыстыру үшін екі негізгі ойын қозғалтқышы таңдалды. VR үшін Дизайн бейне ойын дизайнына өте ұқсас,өйткені екі жағдайда да интерактивті 3D тәжірибесі бар. Айырмашылығы-VR-де қозғалыс пен графикалық оңтайландырудың жүрек айнуын тудырмайтын, қатысудың, батырудың, сызықтық емес баяндаудың әсеріне ерекше назар аудару керек [8,9].
Көптеген VR әзірлеушілері ойын қозғалтқыштарын қолдануды жөн көреді (егер олар веб-VR үшін жасалмаса) және басынан бастап не істеу керектігін таңдау керек. Ең танымал қозғалтқыштар - Unreal Engine 4 (UE4) және Unity. Екеуі де өте кең мүмкіндіктерге ие және сенімді құрал. Екеуінің айналасында көптеген ақпараттық ресурстары бар белсенді қауымдастықтар құрылды. Екі қозғалтқыш 3D ортасын басқаруға, жеке мазмұнды (3D модельдері, суреттер, дыбыс, бейнелер) импорттауға, интерактивтілік пен геймплейді бағдарламалауға мүмкіндік береді.
VR әзірлеушілерінің арасында бұл қозғалтқыштардың біреуі екіншісіне қарағанда жақсы деген жалпы қабылданған пікір жоқ. Әркімнің өз ерекшеліктері бар. UE4 есептеу тұрғысынан оңтайландырылған болып саналады, дәлірек сурет береді, бірақ оқытудың қисық сызығына ие. Бірлік коммерциялық ойындар жасау үшін оның мүмкіндіктері жеткілікті болатындай етіп жасалды, бірақ сонымен бірге ол жаңадан бастаушылар үшін интуитивті және тиімді болып қала береді.
Unreal Engine - Epic Games компаниясы әзірлеген және қолдаған ойын құраушы ортасы, 4-суретте көрсетілгендей. C++ тілінде жазылған қозғалтқыш көптеген операциялық жүйелер мен платформалар үшін ойындар жасауға мүмкіндік береді. Бұрын қозғалтқыш ай сайынғы жазылымды төлеу негізінде таратылған; 2015 жылдан бастап Unreal Engine тегін, бірақ оны қолданатын ойындарды жасаушылар сатылымнан роялтидің 5%-ын тізімдеуі керек. Кодты жазу үшін C++, сонымен қатар C# модулі ұсынылады. Бірақ құру ортасының басты ерекшелігі - Blueprint визуалды бағдарламалау жүйесі.
Сурет 4 Unreal Engine 4 интерфейсі.
Unity - бұл компьютерге (Windows, iOS, Linux) және консольдерге, мысалы, Xbox, PlayStation үшін мобильді ойындар мен жобаларды жасайтын ойын қозғалтқышы. Онда графикамен, анимациямен, объектілер физикасымен, дыбыспен, шаблондармен және сценарийлермен жұмыс істеуге арналған әртүрлі компоненттер бар, 5-суретте көрсетілгендей.
Сіз ойын кодын қалай жазуды білмесеңіз де, Unity-де оны оңай жаза аласыз. Asset Store кітапханасында алғашқы жобаларда қолдануға болатын кейіпкерлердің, дыбыстардың және фондардың тегін үлгілері бар. Ресми сайтында қозғалтқыш бар мақаласы How to make a game with no coding in Unit, онда егжей-тегжейлі құрал-саймандар, қажетті оқырманға арналған ойындар жасау сипатталады [10].
Сурет 5 Unity интерфейсі.
Unity бізге дербес компьютерлер, мобильді құрылғылар (смартфондар және басқалар), интернет қосымшалары және басқаларын қамтитын жиырма бес түрлі сандық платформаларда жұмыс істейтін компьютерлік қосымшалар жасауға мүмкіндік береді.
Бұл қозғалтқыштың негізгі артықшылықтары:
2D және 3D модельдер мен кескіндерді көрсетудегі тиімділік. Олардың түпкілікті сапасы басқа құру платформаларына қарағанда жақсы;
платформа ұсынатын қол жетімді мүмкіндіктер тізімінің ақысыз болуы;
кросс-платформа консольдер, дербес компьютерлер, браузерлер және мобильді құрылғылар сияқты бірнеше платформаларда қосымшалар мен ойындар жасауға мүмкіндік береді;
пайдаланудың қарапайымдылығы мен икемділігі.
Алайда, онымен бірге кейбір кемшіліктері бар:
жүйеде кейбір ақаулар тудыратын көп жадты алады;
ауқымды жобаны әзірлеу үшін қозғалтқыштың толық (ақылы) нұсқасын сатып алған кезде қолжетімді;
текстуралар мен ландшафттарды құру көп күш пен уақытты талап етеді.
Unity интерфейсі бес терезеден тұратын жұмыс кеңістігін ұсынады, 6-суреттен қараңыз. Мысалы - сахна нысандарды көруге және олармен тікелей қарым-қатынас жасауға мүмкіндік беретін ойынның көрнекі компонентін жасауға мүмкіндік береді. Жоба-әзірлеу кезінде пайдалануға болатын барлық қол жетімді ассеталарды (қатты дискіге сақталатын файлдар) көрсетеді, олар сценарийлер, текстуралар, 3D модельдер, аудио және көріністер болуы мүмкін.
Иерархия - сахнаға қатысатын барлық ойын нысандарының тізімін көрсетеді, оларды өз қалауы бойынша әр түрлі ретпен жылжытуға болады және отбасылар құру үшін топтастыруға болады (иерархиядағы әрбір осындай топтың басында орналасқан объект ата-ана деп аталады, ал онда топтастырылған элементтер балалар).
Сурет 6 Unity - дегі жұмыс кеңістігі.
Инспектор - таңдалған ойын нысандары мен ассеттердің қасиеттерін көрсетеді, оны жобадан және иерархиядан шақыруға болады. Іске қосу - Unity редакторында ойынды алдын-ала қарауды көруге және оны батырмалары ойын сынағын бастауға, оны кідіртуге және әр жақтауда айналдыруға жауап беретін құралдар тақтасы арқылы тексеруге мүмкіндік береді.
Бағдарламалық жасақтаманың мүмкіндіктері мен қолжетімділігі негізінде таңдау Unity-ге түсті, себебі оқу процесінде өз тәжірибемнің болуы, визуалды бағдарламалау, бағдарламлық жасақтаманы жасау кезінде шектеулердің болмауы сияқты факторлар өз әсерін берді.
Сондай-ақ, құралдар тақтасында нысандарды өңдеу, Unity аккаунттарын басқару, көріністегі текстуралық қабаттарды қарау және өшіру, қозғалтқыш редакторындағы терезелерді безендіру сияқты басқа да функциялар бар екенін атап өткен жөн.
Сонымен, ең танымал қозғалтқыш мобильді ойын дамуында ғана емес (ол нарықтың 50% - дан астамын алады), сонымен қатар дербес компьютерге арналған Steam-Unity. Мұнда қандай да бір біркөзқарастылық жоқ, бұл 2010 жылдан бастап Steam-да ойын қозғалтқыштарының танымалдылығын көрсететін төмендегі диаграммадан көрінеді [15]. Көріп отырғанымыздай, басымдық шынымен де 2016 жылдан бастап көшбастаушы болып табылады. Бұл статистика әлі де дәл емес (қозғалтқыштары анықталмайтын unknown ойындары), бірақ белгілі бір дәрежеде оған сенуге болады, 7-суретте көрсетілгендей.
Сурет 7 Бағдарлама құру орталарына шолу.
Егер өзара жоғарыда қарастырылған қозғалтқыштарды 1-кестеде қарастырып, техникалық мүмкіндіктерін салыстырып көрейік:
Кесте 1.
Қосымшаны құру орталарын салыстыру
Unreal Engine 4
Unity
3D проекттерді қолдау
Бар.
Бар.
Қолдау VR
Бар.
Бар.
Кесте 1 жалғасы
Құны
Барлық әзірлеушілер үшін тегін
Unity-дің тегін нұсқасы бірқатар шектеулерге ие, бірақ ол үшін ойынның бар мүмкіндігін таратуға шектеу жоқ
Unreal Engine 4
Unity
Қолдау көрсетілетін платформалар
Windows, Mac, Xbox 360, Xbox, One, GameCube, Wii U, PlayStation , PlayStation Portable, PlayStation Vita, iOS, Android, Nintendo Switch.
iOS, Android, Windows, Mac, PlayStation 4, Xbox One, Nintendo 3DS.
Программалау тілдері
Blueprint жүйесі, C++.
C#, JavaScript.
Дүкен
Бар. UE4 Marketplace.
Бар. Unity Asset Store.
Бағдарламалық жасақтаманы құру ортасы таңдалғаннан кейін, құрастырылатын қосымша қандай мобильді ортада қолданылатынын белгіленді. Таңдалған құралды қолданатын бағдарламалау тілінің негіздерінен бастау керек.
Бағдарламаны платформа ретінде таңдау Android операциялық жүйесі бар мобильді құрылғыларға жасалды, бұл құрылған қосымшаны тегін сынау мүмкіндігіне байланысты. Бұл үшін iOS-та әзірлеуші есептік жазбасын сатып алу қажет болатын еді.
Мобильді нарықтағы виртуалды экскурсиялардың дамуын талдау.
Виртуалды экскурсия - бұл экскурсияның жаңа түрі, ақпараттық технологиялардың әсерінен ол өзінің форматын өзгертті, бірақ сонымен бірге барлық ерекшеліктерін сақтап қалды. Экскурсия (лат. excursion - сапар) - қоршаған әлемді көрнекі тану процесі: табиғат ерекшеліктері, қазіргі және тарихи жағдайы мен тұрмыс элементтері. Экскурсияның ерекшелігі оның негізгі қасиеттерінде жатыр: интерактивтілік, индикация, ақпараттылық және коммуникативтілік.
Виртуалды экскурсия бізге айналадағы виртуалды кеңістікті көруге және әлемнің біз көрмеген қырларын егжей-тегжейлі қарастыруға, сонымен қатар виртуалды объект бойынша айналдыруға және қозғалуға мүмкіндік береді. Ол көрерменге қатысу әсерін сезіндіріп - жарқын, есте қаларлық визуалды бейнелер көрсетіледі. Осылайша, пайдаланушы үйден шықпай және ешқандай күш жұмсамай, осы нысанды бағалай алады [11].
Жоғарыда келтірілген анықтамаға сүйене отырып, виртуалды экскурсиялардың оларды құруға негіз болатын технология бойынша жіктелуін жасауға болады:
сфералық 3D панорамалардың көмегімен жасалған виртуалды экскурсия, экскурсияның бұл түрі бүгінгі таңда ең танымал болып табылады. Сфералық 3D-панорама - панорамалық фотографияның бір түрі. Бірінші кезекте компьютерде көрсетуге арналған (арнайы бағдарламалық қамтамасыз етудің көмегімен).Сфералық панорама сфералық немесе текше проекцияда көптеген жеке жақтаулардан жиналған кескінге негізделген. Сфералық 3D панорамаларына тән белгі кеңістікті көрудің ең үлкен бұрышы - бұл 360x180 градус, 8-суретте көрсетілгендей.
Сурет 8 Табиғат қорығына виртуалды саяхат.
Панорамалар сфералық немесе цилиндрлік болуы мүмкін. Сфералық панорама сфералық немесе кубтық проекцияда көптеген жеке жақтаулардан жиналған кескінге негізделген. Сфералық панорамаларға тән белгі - қоршаған кеңістікті толығымен көрсетуге мүмкіндік беретін максималды қамту бұрышы (360x180 градус).
Цилиндрлік панорамаларда көлденеңінен 360 градус, бірақ тігінен қамту 180 градустан төмен. Мұндай панорамалар, әдетте, суреттердің жоғарғы және төменгі шекараларын көрсету қажет болмаған кезде қолданылады. Олар бізге барлық қол жетімді кеңістікті қарауға мүмкіндік береді, пайдаланушы 360 градусқа бұрыла алады, бірақ төмен немесе жоғары қарауға мүмкіндік жоқ. Бұл панорама сақинаға жиналып, бір цилиндрді құрайды
панорамалық бейнелер көмегімен жасалған виртуалды экскурсиялар, панорамалардың бұл түрі жақында пайда болды. 360 панорамалық бейне - бұл интерактивті бейнелер, онда көрермен бұрышты басқара алады, яғни камераны кез-келген бағытқа бағыттай алады. Қазіргі таңда YouTube әлеуметтік желісінде көптеген 360֯ форматындағы бейнелер жүктелген, төмендегі 9-суретте көрсетілгендей.
Сурет 9 360 панорамалық видеосынан кесінді.
компьютерлік құралдардың көмегімен толық немесе ішінара модельделген виртуалды экскурсиялар. Мұндай экскурсиялар әсіресе жоғалған ландшафттарды немесе нысандарды қалпына келтіруде тиімді, 10-суретте көрсетілгендей.
Сурет 10 3D-реконструкция.
Мобильді нарықта виртуалды қосымшалар көп жағдайда панорамалық суреттердің виртуалды турлары ретінде ұсынылады [12]. Қарастырылған қосымшалардың ішінде виртуалды шындықты қолдайтын сайттарды бөліп көрсетуге болады, 11-суретте көрсетілгендей. Қосымшада әйгілі көрнекті орындардың және басқа да қызықты көріністердің 1600-ге жуық панорамалық суреттері бар. Қосымшадағы жылжыту - бұл көрініс бағыты ауысқаннан кейін 5 секунд ішінде басқа панорамалық фотосуретке көшу. Қосымшаның ерекшелігі - мобильді құрылғыларда виртуалды шындық үшін қажет гироскоптың қажеттілігінсіз іске қосу мүмкіндігі. Қосымшаны бағалау 18 мың пікір негізінде 4,5 баллды құрайды.
Сурет 11 Sites in VR қосымшасының скриншоты.
Егер біз құрған модельдің атмосферасына енгізу арқылы виртуалды экскурсия туралы айтатын болсақ, онда Dino Land VR қосымшасын бөліп көрсетуге болады, 12-суретте көрсетілгендей. Мұнда қолданушы әртүрлі динозаврлардың қасында жүру үшін мезозой дәуіріне қайта оралуға мүмкіндік береді.
Сурет 12 Dino Land VR қосымшасының скриншоты.
Өткен мысалдан айырмашылығы, қосымшада автор барлық қол жетімді модельдермен тарихқа сүйене отырып бұрынғы заман деңгейлерін қолмен жасаған, динозаврлардың дыбыстары бар, ал іске қосу үшін телефонда гироскоп болуы керек. Бағалау 2 мың пікір негізінде 3,7 баллды құрайды. Кемшіліктердің ішінде пайдаланушылар виртуалды шындық үшін төмен графиканы және деңгей бойынша баяу (және жалғыз) қозғалысты ажыратады.
Қарастырылған мысалдар негізінде қосымшаны әзірлеу үшін келесі шешімдер қабылданды:
қосымша пайдаланушыға бүкіл деңгей бойынша еркін жүруге мүмкіндік беруі керек;
қосымшадағы жеке графика мүмкіндігінше нақты көрінуі керек;
қолдану қолданушымен минималды жеткілікті өзара әрекеттесуді жүзеге асыруы керек.
Білім берудегі оқытудың жаңа ақпараттық технологиялары
Білім берудегі проблемаларды иммерсивті әдіс-тәсілдермен шешу
Виртуалды шындық немесе VirtualReality (VR) - бұл ең алдымен модельдеу мен оқытудың керемет технологиясы. Шлемде кез-келген жағдайды модельдеуге болады - әртүрлі концерттердің мамандандырылған жазбасынан бастап, онда болу сезімін тудыратын ортаны құрумен қатар, бейнелерді суреттеуге дейінгі ұшы қиыры жоқ әлемді сипаттауға арналған ортаны құруға болады [13].
Бұл технологияның артықшылығы келесі параметрлерді қамтиды:
пайдаланушымен жаңа деңгейде өзара әрекеттесу. Мұражайларға бару, адам аяғы баспаған жерлерді көсету;
сонымен қатар, бұл жақсы демалыс және пайдаланушыларды әртүрлі ғылыми білімдермен ойын түрінде қызықтыру мүмкіндігі;
стандартты емес ойлау мен қабылдауды дамыту.
Бұл технологияның үлкен артықшылығы-оқытуға виртуалды шындықты енгізу. Бұл пайдаланушыларға қабылдаудың жаңа деңгейінде білім алуға және теориялық материалдарды тәжірибемен бекітуге мүмкіндік береді.
Мысалы, виртуалды зертханада тәжірибе жүргізу немесе тарих объектілерімен өзара әрекеттесу. Ескі сәулет өнерінің ішкі бөлігін тексеру арқылы қорғандардың құрылысын зерттеу.
Виртуалды шындық технологиясының кемшіліктері:
жүйке жүйесіне жүктеме, дисплейдің жақын қашықтығына және айқындық деңгейінің жоғары берілуіне байланысты бастың айналуы мүмкін;
құрылғының жоғары бағасы, бұл уақытша кемшілік.
Күнделікті оқытуда ең озық технологияларды қолдану қажет деген ой қазіргі заманғы зерттеушілердің ғана емес, әрқайсымыздың дерлік қызығушылығымызды жоқ екенін білдірмейді. Лингвистика және психология саласындағы мамандардың пікірінше, жаңа білімді дамыту үшін ең қолайлы жағдайлар баланың кішкентай кезі мен жасөспірімдерде болады. Бірақ қызығушылықтың болмауы, ойдың шашыраңқы болуы және қиын нәрселерге деген шыдамдылықтың болмауы бізге кез-келген жаста тиімді білім алуға мүмкіндік бермейді. Ал қазіргі білім беру жүйесі ойын-сауық саласымен бәсекелеседі деп айту қиын және оқушыларды жаңа білімді игеру процесіне тартуға мүмкіндік беретін дамудың жаңатетіктерін қажет етеді. Шынында да, тиімді оқытумен байланысты қызығушылық туындайды, оны тұжырымдау керек және тақырыпты қолдау керек.
Тек ХХІ ғасырда сіз оқушыларды суреттермен, ескі фильмдерді көрумен немесе, ескірген әдебиеттерді оқумен қызықтыра аласыз [14]. Сондықтан бүгінгі таңда білім беруде VR және AR қолдайтын барлық танымал құрылғы бар.
Осы уақытқа дейін көптеген елдерде жаңа білімге жол кітаптар, қарындаштар және ауыр сөмкелер арқылы жасалды. Сонымен қатар, орта мектептен бастап, әр бала әдеттегі мектептегі білім мен оған түсетін жүктемемен күресуге дайын емес. Мектептегі жылдарымызды еске алсақ, сыныптың көп бөлігінің қанағаттанарлықсыз бағалары бұл туралы куәландырады. Бұл мәселені шешу үшін кейбір шетелдік мемлекеттік және жеке мектептер шешім тапты -- қосымша және виртуалды шындықты қолдану, 13-суретте көрсетілгендей.
Сурет 13 Иммерсивті білім беру процесі.
Оқу үшін VR және AR қолдану немен байланысты? Елестетіп көрейік: мектеп мұғалімдеріне монотонды немесе керісінше, мысалы, Мысыр пирамидалары мен олардың ерекше құрылысы туралы айтудың қажеті жоқ. Виртуалды шындық шлемдерінің көмегімен сіз саркофагы бар туннельдер арқылы тікелей партада серуендеуге, лабиринттердің дауыстарын естуге және мыңдаған жылдар бұрын болған негізгі тарихи оқиғаларды өз бетінше бағалауға болады.
Оқытудың осындай сценарийлерімен бүгінгі таңда қоғамда аз сұранысқа ие, бірақ қазіргі ғылымның көптігін сақтау үшін әлі де қажет болатын осындай мамандықтардың бүкіл буынын құруға болады.
Соңғы онжылдықта құрылғылардың құнын төмендету арқылы технологиялар көптеген пайдаланушыларға қол жетімді болды. Бұл өз кезегінде әртүрлі тақырыптар бойынша бағдарламалар (қосымшалар) санының өсуіне әкелді. VR үшін бұл негізінен шутер жанрындағы 1-жақтан ойналатын ойындар немесе 360 градуспен камераларға айналаны жазу (парашютпен секіру, аттракциондар, жабайы табиғат, су асты әлемі, динозаврлар және т. б.), AR қолданушыларының бет-әлпетін өзгертуге арналған қосымшалар, нақты әлем объектілерінің қашықтығын өлшеу, әртүрлі жұмбақтар, сонымен қатар оқу бағдарламалары (негізінен анатомия және астрономия).
Білім беруде қолдану туралы айтатын болсақ, онда виртуалды шындық үшін бұл табиғатты зерттеу, физика бойынша зертханалық жұмыстар жүргізу, динозаврларды зерттеу, планеталарға саяхат, астрономия және тағы басқалар. AR үшін бұл анатомияны зерттеу, химия, астрономия, 14-суретте көрсетілгендей.
Сурет 14 Білім беруде VR технологиясын қолдану.
VR және AR технологиялары иммерсивті оқыту (immersive education) бағдарламаларында жиі айтылады. Мұндай бағдарламалар әртүрлі виртуалды әлемдер мен модельдеулерде және көбінесе ойын түрінде өтетін оқу процесінде заманауи ақпараттық технологияларды қолдануды қамтиды. Оқытудың бұл түрі студенттердің қызығушылығын, қарым-қатынасын және пәнге деген қызығушылығын арттыруға көмектеседі [15].
Жаңадан бастаушы стартаптар ғана емес, сонымен қатар ірі компаниялар білім беру мақсаттары үшін виртуалды шындық шешімдерін ұсынады. Мысалы, CLASSVR жобасы Еуропада ерекше атаққа ие болды. Оны жасаушылар виртуалды шындық құралдарының толық жиынтығын (құрылғы + бағдарламалық жасақтама) ғана емес, сонымен қатар жаппай оқытуға мүмкіндік беретін кешенді шешімді ұсынады. Осындай жиынтық көмегімен шағын топтарға ғана емес, нағыз мектеп сыныптарында оқыту жүргізуге болады. Жоба аясында мұғалімдер бейімделген және түсінікті интерфейсті қолдана отырып, жоспарларды құра алады, бағдарламалар жасай алады және оқу курсының көрнекі элементтерін жасай алады. Сонымен қатар, мұғалімдерге бағдарламалау дағдылары қажет емес. Көрнекі иллюстрацияларды әзірленген сюжеттер базасынан алуға болады, соның ішінде қосымша мазмұнды жүктеуге болады
Виртуалды және кеңейтілген шындықтық қолданудың артықшылығы неде деген сұрақ туындауы мүмкін. Осы сұрақтарға жауап бере кетсек, олар адамның қабылдау органы арқылы жаңа ортаны құруға мүмкіндік береді. Шын мәнінде, VRAR жаңа білім алу үшін, атап айтқанда балалар, жасөспірімдер мен жастарды оқыту үшін қолайлы жағдайларды модельдеуге мүмкіндік береді. Оқушы үшін ешкім ойламайды, ол барлық қабылданған ақпаратты өз ой-сарынан қарастырады. Кім біледі, мүмкін VR және AR оқыту процесінде жаңа білім мен ақпараттың тазалығы мәселесін шеше алады [16].
Ғылымдағы виртуалды шындық технологиясының негізгі бағыты - күрделі және шашыраңқы деректерді зерттелетін объектінің немесе процестің бірыңғай, визуалды моделіне визуализациялау, бұл сарапшыларға әртүрлі зерттеулерде, мысалы, биологияда, Тарихи қайта құруларда түйсігі мен визуалды жадын толық пайдалануға мүмкіндік береді.
Жалпы, виртуалды шындық технологиясының оқыту және зерттеу мүмкіндіктері өте жоғары қолдану әлеуетіне ие.
Қорытындылай келе, даму перспективаларының маңызды міндеттерінің бірі жоғарыда қарастырылған шындықтың барлық түрлерінің мәнін түсіну, оңтайландыруға қатысты барлық параметрлерді және олардың оқу саласындағы жіктеу сипаттамаларын анықтау екенін атап өткен жөн. Қолданыстағы тұжырымдамаларды қарапайым есептеулермен және қоршаған ортамен табиғи әсерлесумен парадигма бұрышында қарастыру қажет.
Даму перспективасына енгізілген мақсат - виртуалды объектілермен өзара әрекеттесуді және машина-адам жүйесінің барлық түрлерін жіктеуде қолдануға болатын шындықтың мүлдем жаңа қағидасын қалыптастыру.
Оқу процесінде VR-қосымшаларды қолдану
Виртуалды және кеңейтілген шындық технологияларын қолданған кезде оқу орындарының студенттері виртуалды кеңістіктегі пәндерді оқып, тарихи оқиғаларға қатысуға мүмкіндік алады. Google ақысыз негізде мектептерде өзінің Cardboard жобасын енгізуде. 2016 жылдың басында 100-ден астам оқу бағдарламасы дайын болды. Мектептерден басқа, көптеген білім беру медициналық мекемелері виртуалды және кеңейтілген шындық жобаларына қызығушылық танытты [17].
Apple компаниясының өкілдері 2013 жылдың наурыз айында Білім беру бағдарламасы іске қосылғаннан кейін компания бүкіл әлемдегі білім беру мекемелерін 8 миллион планшеттік компьютерлермен қамтамасыз етті, олардың 4,5 миллионы АҚШ мектептеріне таратылды. Статистикаға сәйкес, үш жыл ішінде компания барлық шығарылған iPad-тың жалпы санының 7% - ын берді.
Дамыған елдерде қолданушылардың ықтимал саны - 200 миллионға жуық мектеп оқушылары мен студенттер, олардың 25% - дан астамы АҚШ-та тұрады (мектеп оқушылары - 50 миллион адам және студенттер - 20 миллион адам).
Виртуалды және кеңейтілген шындық технологиялары білім беру саласында бірінші кезекте қолданылуы керек, өйткені білім беру жүйесі үнемі күрделі процестерге, теориялар мен модельдерге бейімделуі керек, студенттер көптеген ақпаратты және оны ұсынудың жаңа тәсілдерін басшылыққа алуы керек. Ерте жастан VR және AR технологияларын қабылдау технологияның маңыздылығы мен қабылдануының артуына ықпал етеді. Сондықтан бүгінгі жағдайда да, болашақта да Ar және VR мамандарына сұраныс туралы айтуға болады.
Біз VR-ді оқытуда қолданудың сәтті мысалдарын білеміз. Олардың мысалдары төмендегідей.
Йель университетінде өт қабына хирургиялық операция жүргізудің VR-жаттығуы сәтті тестіленді. VR қолданатын топ 29% жылдам және 6 есе аз қателіктер жіберді.
Бейжіңде виртуалды шындықтың академиялық салаға әсері атты зерттеу жүргізілді. Балаларға бірдей пән оқытылды, бірақ бір топқа классикалық әдіс, ал екінші топқа VR қолданылды. Зерттеу соңында пән бойынша тест өткізілді. Бірінші топ 73% - ға, ал екінші топ 93% - ға ақпаратты сәтті меңгерген болды. Сонымен қатар, VR тобы тақырыпты тереңірек түсініп, алған білімдерін жақсырақ бекіткен (тест нәтижелері бойынша екі аптадан кейін).
2018 жылы Кембридждің антрополог студенттері мен Шығыс Қытайдың сынып оқушылары Гиза үстіртіндегі қабірдің бойымен боялған белгілерді зерттеді. Ерекше ештеңе жоқ. Мұнда тек екі топ әлемнің мүлдем басқа бөліктерінде және Бірде-бір адам тікелей Африкада болған жоқ. Бұл ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz