Виртуальная реальность¶

Виртуальная реальность (ВР, VR от англ. Virtual Reality) — интерактивная компьютерная среда, имитирующая физический мир с помощью синтезированных изображений, звука и других сенсорных стимулов, в которую пользователь погружается с помощью специальных устройств и в которой может взаимодействовать с виртуальными объектами в реальном времени. Термин закрепился в русском языке в сокращённой форме «вирт» — разговорное обозначение виртуальной реальности, виртуального пространства или виртуального мира.

¶История

Идея создания искусственной среды, воспроизводящей реальность, возникла раньше, чем появилась сама технология. В 1935 году американский писатель Стэнли Г. Вайнбаум описал в рассказе «Пираги» очки, создающие иллюзию полного погружения в вымышленный мир. В 1960-х годах инженер Мортон Хейлиг создал «Сенсаматик» — механическое устройство с кинопроекторами, вентиляторами и вибромоторами, дававшее многоканальное сенсорное воздействие, но не интерактивность.

Ключевой вклад внёс американский учёный Иван Сазерленд: в 1968 году он разработал «Дамоклов меч» — первый шлем виртуальной реальности, отображавший простые объёмные изображения, привязанные к положению головы пользователя. В 1980-х годах термин «virtual reality» популяризировал Джарон Ланьер, основавший компанию VPL Research, производившую первые коммерческие шлемы и перчатки для ВР.

В России технология получила развитие в 1990-е годы: в Московском институте радиотехники, электроники и автоматики (МИРЭА) и других вузах велись работы по созданию иммерсивных сред для обучения и моделирования. В 2010-х годах массовое распространение получили доступные потребительские шлемы — Oculus Rift, HTC Vive, PlayStation VR, а позже — самостоятельные устройства вроде Meta (организация признана экстремистской, деятельность запрещена в РФ) Quest.

¶Принципы и характеристики

Ключевые свойства виртуальной реальности:

• Иммерсивность — чувство полного присутствия в виртуальной среде, достигаемое перекрытием реального окружения и подачей сенсорной информации.
• Интерактивность — способность системы реагировать на действия пользователя в реальном времени.
• Иллюзия присутствия — ощущение, что пользователь находится внутри виртуального пространства, а не наблюдает его со стороны.
• Согласованность — соответствие реакций среды физическим законам и логике, что снижает когнитивное рассогласование.

¶Устройства и технологии

¶Шлемы виртуальной реальности

Основной интерфейс ВР — гарнитура (шлем) с двумя экранами или одним широким дисплеем, разделяющим изображение на два поля зрения. Датчики гироскопа, акселерометра и магнитометра отслеживают положение головы и передают данные в компьютер, корректируя картинку с задержкой менее 20 миллисекунд. Современные модели оснащаются трекингом глаз, что позволяет снижать нагрузку на графический процессор.

¶Контроллеры и системы трекинга

Взаимодействие с виртуальным миром осуществляется с помощью контроллеров с датчиками движения, перчаток с обратной связью, а в продвинутых системах — внешних камер или базовых станций, отслеживающих положение пользователя в помещении. Технология отслеживания тела (full-body tracking) позволяет переносить движения рук, ног и корпуса в цифровую среду.

¶Программное обеспечение

Движки вроде Unity и Unreal Engine используются для создания виртуальных сред. Сетевые протоколы обеспечивают многопользовательские сессии, где несколько человек взаимодействуют в общем пространстве.

¶Классификация

По степени погружения различают:

• Полное погружение — пользователь не видит реального окружения (шлемы VR).
• Частичное погружение — часть реального мира остаётся видимой (AR-очки, проекции).
• Десктопная виртуальная реальность — трёхмерная среда на обычном мониторе без шлема.

Отдельно выделяют дополненную реальность (AR) — наложение цифровой информации на реальный мир, и смешанную реальность (MR) — объединение виртуальных и реальных объектов в едином пространстве.

¶Применение

Виртуальная реальность используется в ряде областей:

• Обучение и моделирование — тренажёры для пилотов, хирургов, военных специалистов, работа с опасными объектами без риска.
• Медицина — терапия фобий, реабилитация после инсультов, подготовка хирургических операций.
• Наука — визуализация молекулярных структур, астрономических данных, археологических раскопок.
• Индустрия — проектирование зданий и механизмов, виртуальные туры по объектам.
• Развлечения — игры, кинематограф, виртуальные концерты и выставки.

В России виртуальная реальность применяется в образовательных проектах, включая создание цифровых двойников предприятий и виртуальные лаборатории для вузов.

¶Влияние и ограничения

Исследования показывают, что длительное использование шлемов ВР может вызывать у части пользователей укачивание, головокружение и зрительный дискомфорт — так называемый «кинетоз виртуальной реальности». Проблема связана с расхождением между визуальными и вестибулярными сигналами. Ограничениями остаются высокая стоимость оборудования, громоздкость шлемов и недостаток качественного контента.

¶См. также

• Дополненная реальность
• Метавселенная
• Киберпространство
• Телеприсутствие

¶Источники

• Батраков А. Ю. Виртуальная реальность: технологии и применения. — М.: Бином, 2018.
• Ланьер Дж. Виртуальная реальность: энциклопедия нового искусства. — М.: АСТ, 2020.
• Сазерленд И. «Дамоклов меч»: дисплей для погружения. — 1968.
• Статья «Virtual reality» // Encyclopædia Britannica.
• Статья «Виртуальная реальность» // Большая российская энциклопедия.