Prvi tekst o virtuelnoj stvarnosti je bio samo početak priče o ovoj novoj i često pominjanoj tehnologiji. U ovom nastavku baviću se nekim osnovnim konceptima, definicijom, vrstama i ključnim elementima VR sistema, kratkim istorijatom… A možete da pročitate i nešto o tome šta mnogi svrstavaju u virtuelnu stvarnost, a da to zapravo ne pripada ovoj tehnologiji.

Osnovni VR koncepti i definicije

Ako u nekom klasičnom rečniku potražite definiciju reči virtuelno, naći ćete približno ovakvu definiciju – virtuelno je nešto što ne postoji u pravoj formi i obliku, već samo deluje stvarno. Reči virtuelna stvarnost zajedno označavaju posmatranje naizgled realnog sveta, ali pri tom fizički elementi koji sačinjavaju taj realni svet zapravo ne postoje. Možda je ovakvu pojavu lakše objasniti na primeru, koji se dešava svakodnevno – kada pogledate u ogledalo, vi vidite svoj odraz. Slika koju vidite se naziva virtuelna slika. Iako odraz deluje veoma realistično, ne postoji mogućnost da se on dodirne, i otuda i ime. Izraz virtuelna slika je izmišljen mnogo pre nego što su se pojavili računari, a pozajmljen je od strane VR zajednice da opiše fenomen gledanja u slike koje izgledaju stvarne, kao da zaista postoje.

Ono što mi nazivamo realnost bazira se na nečemu što mi zovemo spoljašnji fizički svet. Ova vasiona, šta god bila, može da se istražuje samo pomoću naših čula. Mi od najranijeg uzrasta učimo da opisujemo naša iskustva preko boja, zvukova, temperature, mirisa, ukusa, dodira itd. U sistemima baziranim na virtuelnoj stvarnosti, situacija je malo drugačija. Korišćenjem kompjuterske grafike, kreira se simulacija realističnog izgleda, ali pritom taj virtuelni svet nije statičan, već reaguje na akcije korisnika i virtuelno okruženje (virtual environment – VE) se modifikuje u realnom vremenu. Po definiciji, virtuelna stvarnost je oblast nauke koja ima za cilj kreiranje sistema koji obezbeđuje virtuelno iskustvo za njegove korisnike. To iskustvo se naziva virtuelno, sintetično ili iluzionističko, zato što se čulima korisnika prosleđuju simulirani signali, generisani od strane samog sistema.

Na taj način, VR deluje tako da sugeriše da je ta realnost koja se prikazuje u VR sistemu uverljiva, a u stvari fizički ne postoji. Ali šta zapravo znači uverljiva ? Verovati znači prihvatiti nešto kao istinito ili realno. Ali koliko dugo možemo biti zavarani stvarnošću virtuelnog sveta ? Jednu sekundu ? Jedan minut ? Jedan sat ? 

Odmah se može uvideti da ovakav pristup definisanju termina virtuelna stvarnost ne vodi ničemu. Ovo postaje evidentno svima zainteresovanim za VR još u vreme nastanka ove tehnologije. I ubrzo je postalo očigledno da kompjuteri u to vreme ne mogu da omoguće kreiranje virtuelnih svetova koji su uverljivi kao realni svet. Ne mogu to ni danas, iako se neki sistemi polako približavaju tom cilju.

Ključni elementi VR sistema

Ključni elementi u okviru svakog VR sistema su:

• virtuelni svet
• imerzija
• senzori
• interaktivnost

Virtuelni svet predstavlja skup objekata u okviru jedne VR simulacije. Jedan takav svet može postojati, a da nikada ne bude prikazan u okviru nekog VR sistema. Sa druge strane, kada se virtuelni svet posmatra kroz sistem koji omogućava interakciju sa objektima i koji se prikazuje u okviru jedne imerzivne (trodimenzionalno prikazane) sredine, dobija se pravo iskustvo virtuelne realnosti.

Imerzija je možda i najvažniji deo virtuelne stvarnosti, jer je za jedno dobro VR iskustvo neophodno da korisnik svojim čulima bude u potpunosti uključen u sistem virtuelne stvarnosti, iako se fizički nalazi u nekom drugom (realnom) prostoru. Drugačije rečeno, imerzija predstavlja osećaj da se korisnik nalazi u određenom, kompjuterski generisanom okruženju.

Senzori su takođe važni za dobar VR sistem. Potrebno je da postoji gotovo trenutni senzorski odgovor na reakcije korisnika. Na primer, kada korisnik pomeri ruku ili neki drugi deo tela, neophodno je da sistem odgovori na tu akciju korisnika na odgovarajući način. U najvećem broju slučajeva čulo vida prima povratnu informaciju, odnosno, korisnik na osnovu svog čula vida može da dobije informaciju kada sistem odreaguje na odgovarajuću akciju. Na primer, korisnik pomeri glavu ulevo (to je propraćeno odgovarajućim senzorom), a kao odgovor pomera se kompjuterski generisana slika virtuelnog okruženja i korisnik to može uočiti svojim očima.

Interaktivnost je četvrti element VR sistema. Autentičnost i potpunost VR sistema se može postići samo ako postoji mogućnost da korisnik interaguje sa objektima u virtuelnom svetu – da ih pomera, okreće i slično.

U principu, virtuelna stvarnost se bazira na kompjuterima koji kreiraju slike 3D scena kroz koje se može kretati i sa kojima se može interagovati. Pod terminom navigacije misli se na mogućnost kretanja i istraživanja objekata na 3D sceni - na primer, kretanje kroz zgrade. Sa druge strane, interakcija podrazumeva mogućnost da se odaberu i pomeraju objekti na sceni - na primer, pomeranje stolice u kancelariji.

Da bi navigacija i interakcija bile moguće, neophodno je da postoji dovoljno dobra grafika u realnom vremenu, a to naravno podrazumeva brze računare koji će to da omoguće. Navigacija i interakcija sa stvarnim svetom ima određene prednosti ako imamo mogućnost stereoskopskog gledanja (o tome će biti više reči u nekom od sledećih tekstova).

Navigacija i interakcija su svakako najvažnije karakteristike VR sistema i o njima ću pisati malo detaljnije već u sledećem tekstu.

Vrste VR sistema

Postoji mnogo različitih VR sistema, tako da je teško izvršiti podelu u određene kategorije. Ipak, većinu je moguće svrstati u tri glavne grupe zavisno od stepena imerzije koji obezbeđuju:

• potpuno imerzivni
• poluimerzivni
• neimerzivni VR sistemi

U potpuno imerzivnom VR sistemu, korisnik nema vizuelni kontakt sa stvarnim okruženjem, tako da se može reći da postoji potpuni osećaj imerzije. Svaka reakcija korisnika je propraćena odgovarajućim odgovorom virtuelnog okruženja, tako da postoji visok stepen interaktivnosti. U ovakvim sistemima se koriste savremeni HMD uređaji, interaktivne rukavice, senzori pokreta i slični uređaji i ovo su u principu veoma skupi sistemi.

Nešto jednostavniji i jeftiniji su poluimerzivni sistemi, u kojima se koriste monitori sa širokim ekranom, projekcioni sistemi sa više ekrana ili projekciona platna, a kao uređaji za interakciju koriste se 3D miš, džojstik i drugi. Kod ovih sistema, korisnik ima izražen osećaj imerzije, ali istovremeno može da obavlja operacije i u realnom i u virtuelnom okruženju. Virtuelno okruženje sa druge strane odgovara na određene akcije korisnika, tako da postoji srednji stepen imerzije.

Na kraju, treća grupa su neimerzivni VR sistemi. Kod ovih sistema, korisnik virtuelnu 3D scenu doživljava kao deo realnog okruženja. Zbog toga skoro da ne postoji osećaj imerzije. Stepen interaktivnosti sa virtuelnim okruženjem je jako nizak, pošto se kao uređaji za interakciju koriste standardni miš i tastatura. Za prikaz virtuelnog sveta koristi se standardni monitor. Ovakvi VR sistemi su najjeftiniji, ali i oni mogu pronaći svoju primenu u određenim oblastima.

Neke primene VR tehnologija su dizajnirane tako da kombinuju virtuelne komponente sa fizičkim svetom. Virtuelne komponente pružaju korisniku dodatne informacije o fizičkom svetu koje ljudsko čulo nije primilo. Ovakav način primene VR tehnologije naziva se superponirana stvarnost – augmented reality ili AR. U ovakvim sistemima, korisnik posmatra realni svet, ali uz dodatak još jednog sloja informacija, superponiranih na realnost. U suštini, kompjuterski generisane slike preklapaju se preko normalnog pogleda realnog sveta. AR se zbog toga smatra jednom vrstom VR sistema. Često se primenjuje da bi informacije inače nedostupne čoveku postale raspoložive. Može se koristiti za posmatranje mehaničkog sistema čiji se neki elementi ne vide ili će naknadno biti ugrađeni (primer je prva slika ispod) ili kao pomoć prilikom popravke automobila (druga slika ispod).

Na sledećoj slici je prikazan jedan primer AR sistema budućnosti, koji će vozačima dok voze na staklu prikazivati dodatne informacije o okolnim zgradama, brzini kretanja i slično. Prilično zanimljivo, zar ne ?

Ali svakako najpoznatija i najčešća primena superponirane realnosti je u prenosima sportskih utakmica. Znate one reklame koje se pojavljuju na ivicama terena ili one informacije o dešavanjima, na koje treba skrenuti pažnju gledaocima ? E pa sve to je ustvari superponirana realnost !

Istorijat nastanka virtuelne stvarnosti

Ovde ću se ukratko osvrnuti na istorijat nastanka virtuelne stvarnosti kao tehnologije. Sve je počelo 1965. godine, kada je Ivan Sutherland objavio rad „The ultimate display“ u kom je opisao kako će jednog dana kompjuteri pružiti prozor u virtuelni svet. 1968. on je napravio HMD uređaj koji je korisniku prikazivao pogled za levo i desno oko na jednu kompjuterski-generisanu 3D scenu, tako da kada korisnik pomera glavu, virtuelna scena ostaje stacionarna. Slike su bile daleko od životnih, bili su to jednostavni linijski crteži. Ali pošto je prikaz bio stereoskopski (trodimenzionalni), korisnik je imao utisak da gleda u “prirodni” 3D objekat. Tako je nastala virtuelna stvarnost.

Nažalost, šezdesete i sedamdesete godine nisu bile period brzog razvoja jeftinih a brzih računara, tako da je VR u tom periodu bila u stagnaciji. Osamdesetih godina, kompjuterska grafika u realnom vremenu (real-time graphics rendering) postala je stvarnost, a VR je postala komercijalna. Prvi VR sistemi su se sastojali od kompjutera, HMD uređaja i interaktivne rukavice. Pored mogućnosti stereoskopskog gledanja, koja je pružena korisniku, HMD je obezbeđivao imerziju korisnika u virtuelni svet sprečavajući ga da gleda realni svet. Imerzija je povećala osećaj prisustva u virtuelnom svetu. Imerzija je bila osnovna razlika između VR sistema i drugih tipova kompjuterskih grafičkih sistema koji prikazuju sliku u realnom vremenu. VR sistem je pružao korisniku pogled „iz prvog lica“ na virtuelni svet. Gledati u ekran moćnog računara nije VR – to je samo dobra kompjuterska grafika !

Tokom devedesetih svi su svoje ranije donekle strogo viđenje VR sistema zamenili novom, širom definicijom virtuelne stvarnosti. Pojavili su se kompjuterski sistemi sposobni da prikazuju real-time slike 3D okruženja kroz koje je moguće kretati se i koji podržavaju interakciju. Očigledno, to je bila preteča VR sistema, ali ne onako moćna kao neki skuplji „konkurenti“.

Naravno, postoji mnoštvo tipova VR sistema, o kojima sam i pisala u ovom tekstu. Jedan od zaključaka gore navedene podele jeste da ne mora uvek postojati HMD uređaj koji služi za prikazivanje 3D slika. U nekim oblastima primene, virtuelno okruženje se prikazuje na velikom projekcionom platnu ili na neki drugi način.

E sada, sve to može izazvati premišljanja o tome šta je zapravo VR ? Da li VR sistem mora da ima HMD uređaj ? Da li VR sistem može da bude ništa drugo do jedan PC računar sa odgovarajućom grafičkom karticom ? Ili da li VR može biti sistem baziran na kompjuteru, ali mora da podržava navigaciju i interakciju sa 3D okruženjem ? U pokušaju da se nađu odgovori na sva ova pitanja, može biti korisno razmotriti i neke primere koje ne treba smatrati virtualnom stvarnošću.

Šta nije virtualna stvarnost ?

Od trenutka kad je shvaćeno da se kompjuteri mogu koristiti da se kreiraju slike, oblast kompjuterske grafike je evoluirala sve više i počela je da se primenjuje u mnogim oblastima. Danas, kompjuterski generisana grafika se može naći u desktop sistemima, sistemima za vizuelizaciju podataka, kompjuterskim igrama, televizijskim programima, simulatorima letenja, kao i u nekim prilično zapanjujućim specijalnim efektima u filmovima. Ali da li je sve to zapravo VR ? Ovo pitanje je naravno otvoreno za diskusiju.

Kao primer se mogu uzeti kompjuterske igre. Iako su prve kompjuterske igre radile u realnom vremenu, grafika je bila dvodimenzionalna (2D), i ni na koji način se nije mogla smatrati virtuelnom stvarnošću. Danas, mnoge kompjuterske igre su u 3D i omogućavaju neverovatno širok spektar scenarija. Moguće je pilotirati borbenim avionom preko realističnih predela, voziti sportski automobil po prepoznatljivim grand prix krugovima i slično. Ovakve igre definitivno imaju elemente 3D navigacije i interakcije i one se svakako mogu svrstati u virtuelnu stvarnost. Tehnologija kompjuterskih igara se razvija jako brzo i ovakvi sistemi će verovatno uskoro postati jedan od najvećih i možda i najvažnijih oblasti primene virtuelne stvarnosti.

A šta je sa filmskim specijalnim efektima ? Danas, većina filmova ima neku formu kompjuterski generisanih specijalnih efekata ali oni se ne mogu smatrati virtuelnom stvarnošću. Za početak, glumci nisu svesni virtuelnih likova, kao što su dinosaurusi, putnici na Titaniku, ili vanzemaljci. Glumci dobijaju instrukcije od reditelja da gledaju ka mestu na kome treba da se nalazi veštački lik i da glume u skladu sa tim. Onda se u fazi postprodukcije kompjuterski generisani elementi i realno snimljene scene integrišu u jedan snimak da bi se kreirao konačni izgled filma. Ni u jednom trenutku snimanja glumci ne vide virtuelni deo postavke ili virtuelno okruženje. Oni ne mogu da se kreću kroz virtuelni svet i ne mogu da preduzimaju nikakav vid interakcije. Mnoge kompanije su proizvele neke zaista zadivljujuće specijalne efekte u filmovima, ali to nije VR – to su samo odlični primeri kompjuterske animacije, što je totalno druga oblast.

…

U ovom blogu pokušala sam da ukratko objasnim šta je to VR, i iznela sam zaključak da su navigacija, interakcija i imerzija osnovne karakteristike VR sistema. Takođe sam opisala neke osnovne vrste VR sistema. Izraz virtuelna stvarnost se greškom povezuje sa procesima koji definitivno nisu VR, posebno u oblasti specijalnih efekata u filmovima. U suštini, VR sistem koristi kompjutersku grafiku u realnom vremenu na takav način da korisnik poveruje da je i on deo virtuelnog prostora.

Na kraju, teško je odrediti šta jeste, a šta nije VR. Moramo biti spremni na to da će se VR tehnologija drastično menjati i razvijati u narednim godinama, i ono što je trenutno opšteprihvaćeno kao VR može u potpunosti nestati i biti zamenjeno nečim jednako revolucionarnim. U ovom trenutku ipak, treba nastaviti sa istraživanjem osnovnih elemenata VR sistema uz pridržavanje postojećih definicija.

U nastavku ćete moći da pročitate nešto više o navigaciji i interakciji, kao i o tome kako izgleda arhitektura VR sistema. Takođe, moći ćete da pogledate video klipove koji prikazuju virtuelnu stvarnost „na delu“.

Do skorog čitanja, T.Đ.