W dzisiejszych czasach technologie wirtualnej rzeczywistości (Virtual Reality – VR), rozszerzonej rzeczywistości (Augmented Reality – AR), mieszanej rzeczywistości (Mixed Reality – MR) oraz ogólnie pojętej rozszerzonej rzeczywistości (Extended Reality – XR) zyskują coraz większą popularność i znaczenie w różnych dziedzinach życia, od rozrywki po przemysł i edukację. Jednakże, mimo że terminy te są często używane zamiennie, istnieją fundamentalne różnice między nimi, które należy dokładnie zrozumieć. Niniejsza wpis ma na celu przybliżenie tych różnic oraz wyjaśnienie kluczowych cech i zastosowań każdego z tych systemów. Poprzez analizę cech charakterystycznych oraz możliwości technologicznych, przedstawimy czytelnikowi kompleksowy obraz każdego z tych środowisk, a także zbadamy potencjalne korzyści i wyzwania związane z ich wykorzystaniem.

Wirtualna Rzeczywistość (VR)

Wirtualna Rzeczywistość (VR) to jedna z najbardziej ekscytujących i dynamicznie rozwijających się dziedzin technologii w ostatnich latach. Wraz z postępem w zakresie sprzętu i oprogramowania, VR stopniowo przenika do różnych dziedzin życia, od rozrywki po medycynę i edukację, oferując użytkownikom zupełnie nowe doznania i możliwości.

Czym jest VR

VR (Virtual Reality) to technologia, która umożliwia użytkownikom interakcję z komputerowo generowanym środowiskiem w sposób, który daje wrażenie, że są one fizycznie obecne w tym środowisku. Głównym celem VR jest zanurzenie użytkownika w wirtualnym świecie, który może być całkowicie fikcyjny lub symulować rzeczywistość. Aby osiągnąć efekt immersji, zazwyczaj używa się specjalnych okularów VR, które są noszone na głowie i wyświetlają trójwymiarowe obrazy oraz dźwięk, reagując jednocześnie na ruchy głowy użytkownika, aby zapewnić wrażenie bycia w środku wirtualnej rzeczywistości. 

Historia VR

Można powiedzieć, żeby pierwszy próby stworzenia VR już w XVII wieku. Chińczycy tworzyli wtedy ogromne obrazy, które miały wypełniać całe pola widzenia. Takim polskim przykładem może być Paronama Racławska z 1894 roku autorstwa Jana Styki i Wojciecha Kossaka.

Używano również kamer czy innych urządzeń optycznych do generowania obrazu.w systemach VR. Takimi przykładami mogą być Stereoskop Wheatstone’a z 1838 roku, czy okulary Philco z 1961, które umożliwiały śledzenie ruchów głowy.

Bardziej współczesne VR kojarzące się już bezpośrednio ze światem komputerowym powstały w 1968 roku o nazwie Miecz Damoklesa. Urządzenie to było bardzo ciężkie i mało praktyczne, ale w nim po raz pierwszy do generowania obrazu użyto komputera, a nie kamery. 

Dalej powstawało coraz więcej urządzeń VR, które był coraz lepsze i co ważniejsze dostępniejsze dla zwykłych ludzi. Niestety urządzenia VR posiadają również swoje gorsze lata, którymi są lata 1995-2010. W tych latach cała branża porzuciła ideę VR.

W 2012 roku powstaje firma Oculus VR, założoną przez Palmera Luckeya w 2012 roku, a później przejętą przez Facebooka w 2014 roku. Firma ta jest odpowiedzialna za takie urządzenia jak Oculus Rift czy Oculus Quest. W 2019 roku Steam wydaje Valve Index, a 2020 roku wydana jest gra Half-Life: Alyx. [1]

Przykłady użycia

VR znajduje zastosowanie w wielu dziedzinach, takich jak rozrywka, edukacja, szkolenia, medycyna czy architektura. VR jest wykorzystywana w rozrywce, oferując interaktywne doświadczenia, takie jak gry wirtualnej rzeczywistości, które pozwalają użytkownikom na zanurzenie się w wirtualnym świecie i aktywne uczestnictwo w nim. W edukacji, VR może służyć do tworzenia interaktywnych lekcji, eksploracji trudno dostępnych miejsc, symulacji eksperymentów naukowych oraz szkoleń zawodowych. W biznesie, VR jest wykorzystywana do szkoleń pracowników, wizualizacji i eksploracji przestrzeni przed rozpoczęciem budowy, a także do prezentacji produktów wirtualnych sklepów detalicznych. W medycynie, VR znajduje zastosowanie w terapiach przeciwbólowych, rehabilitacji, symulacjach chirurgicznych, szkoleniach dla personelu medycznego oraz terapiach dla osób z zaburzeniami psychicznymi. W architekturze i planowaniu przestrzennym, VR umożliwia wizualizację i eksplorację projektów budowlanych oraz ocenę ich funkcjonalności i estetyki. W turystyce, VR pozwala podróżnikom na wirtualne zwiedzanie odległych miejsc, muzeów, zabytków i atrakcji turystycznych bez konieczności opuszczania domu. W przemyśle lotniczym i kosmicznym, VR jest wykorzystywana do symulacji lotów, treningów pilotów i astronautów, a także do projektowania i testowania nowych statków powietrznych i pojazdów kosmicznych.

Szanse i zagrożenia

Gry wirtualnej rzeczywistości (VR), takie jak Beat Saber, mogą być wyjątkowo skuteczną formą aktywności fizycznej. Ich intensywność ruchu wymaga aktywnych gestów, jak również szybkich reakcji na zmieniające się warunki w grze. W przypadku Beat Saber, gracze muszą wykonywać szybkie ruchy unosząc i opuszczając ręce, aby przeciąć bloki rytmicznie, co stanowi doskonałe ćwiczenie dla ramion i górnej części ciała. Ponadto, gry VR często stanowią skuteczną formę kardio treningu, ponieważ rytmiczne poruszanie się w rytm muzyki przyczynia się do zwiększenia aktywności serca i poprawy kondycji fizycznej.

https://store.steampowered.com/app/620980/Beat_Saber/

Gry VR także pomagają w rozwoju zdolności koordynacyjnych i refleksu, ponieważ wymagają precyzyjnych ruchów i szybkiej reakcji na pojawiające się wyzwania w grze. Co więcej, dzięki zabawie i motywacji do zdobywania lepszych wyników lub pokonywania kolejnych poziomów, gry VR stanowią przyjemną alternatywę dla tradycyjnych form ćwiczeń fizycznych. Dodatkowo, opcje dostosowania poziomu trudności pozwalają użytkownikom na ćwiczenia w tempie i intensywności odpowiednich dla ich umiejętności i potrzeb.

Jednak częste korzystanie z VR może nieść za sobą negatywne skutki. Niektórzy użytkownicy doświadczają choroby lokomocyjnej (tzw. motion sickness) podczas korzystania z VR, co może prowadzić do zawrotów głowy, nudności czy ogólnego dyskomfortu. Ponadto, długotrwałe używanie urządzeń VR może powodować zmęczenie oczu oraz problemy z równowagą.

Dodatkowo istnieje ryzyko uzależnienia od korzystania z wirtualnej rzeczywistości, zwłaszcza w przypadku osób z predyspozycjami do uzależnień lub gdy jest ona stosowana w celach ucieczki od rzeczywistości. Uzależnienie od VR może prowadzić do zaniedbywania obowiązków, problemów zdrowotnych oraz konfliktów interpersonalnych.

Rozszerzona Rzeczywistość (AR)

Współczesne społeczeństwo coraz bardziej przenika się z rzeczywistościami równoległymi do tej realnej. Tak zwana wirtualna rzeczywistość (VR) stała się powszechnie znana i wykorzystywana. VR powiązana jest także z pojęciem rozszerzonej rzeczywistości (AR), czyli technologią wciąż prężnie się rozwijającą, choć wyobrażoną i stworzoną kilkadziesiąt lat temu.[2]

Czym jest AR?

Rzeczywistość rozszerzona (Augmented Reality, AR) to technologia, która łączy świat rzeczywisty z cyfrowymi elementami, tworząc hybrydowe środowisko, w którym użytkownicy mogą współdziałać z rzeczywistością oraz dodatkowymi informacjami i obiektami wirtualnymi. W przeciwieństwie do wirtualnej rzeczywistości (Virtual Reality, VR), która zupełnie odseparowuje użytkownika od świata zewnętrznego, AR zachowuje połączenie z otoczeniem fizycznym.

Technologia AR wykorzystuje różne metody, aby nakładać obrazy i informacje cyfrowe na rzeczywisty świat. Jedną z najczęstszych metod jest korzystanie z urządzeń mobilnych, takich jak smartfony i tablety, wyposażonych w kamery oraz specjalne aplikacje AR. Te aplikacje mogą rozpoznawać i analizować obrazy z otoczenia, a następnie na ich podstawie nakładać cyfrowe obiekty, animacje lub informacje.

Innym popularnym narzędziem do doświadczania AR są specjalne okulary lub gogle, takie jak Microsoft HoloLens, Google Glass czy Apple Vision. Te urządzenia wyposażone są w wyświetlacze przenoszące obrazy cyfrowe na pole widzenia użytkownika, umożliwiając im widzenie rzeczywistego świata z dodatkowymi elementami AR.

Historia AR

Początki AR sięgają lat 50. XX wieku, gdy Morton Heilig stworzył koncepcję kinematografii, która angażowała wszystkie zmysły widza. W 1962 roku Heilig zbudował prototyp swojej wizji nazwany Sensorama, prekursora dzisiejszych systemów AR. Ivan Sutherland w 1966 roku wynalazł wyświetlacz zamontowany na głowie, a w 1968 roku stworzył pierwszy system AR z wykorzystaniem tego wyświetlacza. 

Termin “Rzeczywistość Rozszerzona” został ukuty przez Toma Caudella i Davida Mizella z Boeinga, którzy pracowali nad aplikacjami AR dla pracowników montujących samoloty. W 1997 roku Ronald Azuma dostarczył powszechnie uznanej definicji AR jako połączenia środowiska rzeczywistego i wirtualnego, zarejestrowanego w 3D i interaktywnego w czasie rzeczywistym. 

W 2000 roku Bruce Thomas opracował pierwszą grę mobilną AR, ARQuake. Od tego czasu rozwój AR przyspieszył, szczególnie z pojawieniem się aplikacji mobilnych, oraz rozwijaniem aplikacji medycznych i przemysłowych. Aplikacje, takie jak Pokémon Go czy filtry Snapchat, pokazały potencjał AR w masowej rozrywce, a rozwój okularów AR, jak Google Glass, Microsoft HoloLens czy Apple Vision, umożliwia bardziej złożone i użyteczne zastosowania AR w edukacji, przemyśle i codziennym życiu.[3,4]

Przykłady użycia i szanse

Gry komputerowe – tworzenie interaktywnych doświadczeń dla graczy. Przykładem może być popularna gra Pokemon Go, w której gracze muszą przechodzić przez rzeczywiste lokalizacje, aby złapać wirtualne postacie Pokemon.

Edukacja – na przykład poprzez stworzenie interaktywnych podręczników, wirtualnych wycieczek po muzeach czy symulacji naukowych eksperymentów. 

Medycyna – symulacje zabiegów chirurgicznych, trening personelu medycznego oraz pomoc w diagnozowaniu i leczeniu pacjentów. Dzięki AR lekarze mogą wyświetlać dodatkowe informacje medyczne bezpośrednio na pacjentach lub na ekranach w salach operacyjnych.

Przemysł – projektowanie i montaż, poprawiając efektywność procesów produkcyjnych. Przykładowo, pracownicy mogą używać okularów AR do wyświetlania instrukcji montażu w czasie rzeczywistym bez konieczności odwracania wzroku od pracy.

Reklama i marketing – interaktywne reklamy i kampanie marketingowe. Na przykład, aplikacje AR mogą pozwolić klientom na wirtualne przymiarki produktów.

Turystyka – dostarczanie informacji o historycznych miejscach i atrakcjach turystycznych w czasie rzeczywistym. Turysta, korzystając z urządzenia z AR, może zobaczyć na ekranie dodatkowe informacje o otaczających go obiektach i miejscach.

W teoretycznych rozważaniach można usłyszeć o systemach AR rodem z uniwersum Cyberpunka, które podpięte bezpośrednio pod układ nerwowy człowieka będą rozszerzać nie tylko obraz, ale także pozostałe zmysły – smak, dotyk, zapach.

Zagrożenia:

Zakłócenia w środowisku – Nadmierne korzystanie z AR może prowadzić do zakłóceń w środowisku użytkownika, a także do dezorientacji i niebezpiecznych sytuacji, zwłaszcza podczas poruszania się po ulicach.

Wpływ na percepcję rzeczywistości – Używanie AR może prowadzić do zamieszania w percepcji rzeczywistości i utrudnienia rozróżnienia między światem wirtualnym a rzeczywistym, co może mieć negatywne konsekwencje dla zdrowia psychicznego.

Uzależnienie od technologii: Nadmierne korzystanie z AR może prowadzić do uzależnienia od technologii, szczególnie w przypadku gier i aplikacji rozrywkowych, co może negatywnie wpływać na zdrowie psychiczne i społeczne użytkowników.

Przy wykorzystaniu “finalnej” wersji AR w postaci systemu zintegrowanego z układem nerwowym człowieka poszerzającym odczucia i wizję, etyczne wątpliwości może wywoływać na przykład szkolenie żołnierzy do walki poprzez symulację z rozszerzoną wizją, sztucznym wytworzeniem adrenaliny i odczuwaniem prawdziwego bólu. 

Mieszana rzeczywistość (MR)

Mixed Reality (MR) to stosunkowo nowa technologia, która cały czas się rozwija. Pojęcie to zostało wprowadzone w 1994 roku przez Paula Milgrama i Fumio Kishino w artykule “A Taxonomy of Mixed Reality Visual Displays” [5]. Aby jednak  dokładnie zrozumieć na czym polega MR, należy najpierw zrozumieć czym jest VR i AR.

Czym jest MR?

MR to technologia, która łączy elementy rzeczywistości wirtualnej (VR) i rozszerzonej (AR), aby stworzyć środowisko, w którym wirtualne obiekty są wkomponowane w prawdziwy świat i reagują na niego w czasie rzeczywistym. Oznacza to, że użytkownicy mogą doświadczać interakcji zarówno z rzeczywistymi przedmiotami, jak i wirtualnymi obiektami w jednym wspólnym środowisku [6].

W przeciwieństwie do czystej rzeczywistości wirtualnej, w której użytkownik całkowicie odizolowany jest od otaczającego go świata, a także do czystej rozszerzonej rzeczywistości, która tylko nakłada obrazy wirtualne na rzeczywisty świat, MR oferuje użytkownikowi możliwość interakcji zarówno z wirtualnymi, jak i rzeczywistymi obiektami.

https://www.adobe.com/pl/products/substance3d/discover/mixed-reality.html

Przykłady użycia

Zastosowania Mixed Reality są bardzo wszechstronne i obejmują wiele różnych dziedzin, od przemysłu po edukację i opiekę zdrowotną. Wstęp do przykładów użycia MR można rozpocząć od zrozumienia, jak ta technologia łączy elementy VR i AR, aby stworzyć interaktywne doświadczenia w rzeczywistym środowisku.

W MR pracownicy mogą uczestniczyć w symulacjach szkoleniowych, które odzwierciedlają rzeczywiste scenariusze i procedury bez konieczności narażania się na niebezpieczeństwo. Na przykład, operatorzy maszyn mogą praktykować obsługę urządzeń w wirtualnym środowisku, zanim podejmą się tego w rzeczywistości.

W MR gry i aplikacje rozrywkowe mogą oferować użytkownikom interaktywne doświadczenia, w których wirtualne elementy są wkomponowane w ich rzeczywiste otoczenie. To otwiera nowe możliwości w dziedzinie rozrywki, umożliwiając bardziej immersywne i zaangażowane doświadczenia.

Oprócz wymienionych przykładów, istnieje wiele innych zastosowań Mixed Reality, które przynoszą korzyści w różnych obszarach życia i biznesu. Dzięki MR możemy doświadczyć innowacyjnych rozwiązań w dziedzinie sztuki, kultury, podróży, handlu detalicznego, komunikacji i wielu innych.

Szanse i zagrożenia

MR może zostać wykorzystane do uczenia się nowych umiejętności czy ich rozwijania. 

Przykładem może być nauka gry na pianinie. Aplikacja MR może wyświetlać wirtualną klawiaturę pianina przed użytkownikiem, umożliwiając wizualne i interaktywne zrozumienie układu klawiszy oraz ich funkcji. Użytkownik może eksperymentować z różnymi dźwiękami i akordami bez konieczności posiadania fizycznego pianina.

Złożoność MR wynika z integracji wirtualnych i rzeczywistych elementów środowiska, co prowadzi do potrzeby zbierania danych o użytkownikach w celu zapewnienia odpowiednich interakcji i dostosowania doświadczeń. Zbieranie tych danych może stwarzać potencjalne ryzyko naruszenia prywatności.

Istnieje ryzyko uzależnienia się od korzystania z aplikacji lub doświadczeń opartych na Mixed Reality, podobnie jak w przypadku innych form technologii cyfrowej. Uzależnienie od MR może wystąpić, gdy użytkownik traci kontrolę nad swoim czasem i życiem codziennym, poświęcając zbyt dużo czasu na korzystanie z tej technologii kosztem innych ważnych obszarów życia.

Poszerzona rzeczywistość (XR)

Extended Reality (XR) to zbiorcze pojęcie obejmujące technologie, które łączą rzeczywistość rzeczywistą (physical reality – PR) z rzeczywistością wirtualną (virtual reality – VR) oraz rzeczywistością rozszerzoną (augmented reality – AR). XR to paradygmat obejmujący różne technologie i środowiska, które rozszerzają lub zmieniają percepcję użytkownika poprzez dodanie cyfrowych elementów do świata rzeczywistego lub stworzenie zupełnie nowego środowiska wirtualnego.

Schemat Rzeczywistość – Wirtualność [2]

Rzeczywistość Rozszerzona (AR): AR nakłada cyfrowe obiekty, informacje lub interakcje na rzeczywisty świat, pozwalając użytkownikom widzieć oba jednocześnie. Przykłady to aplikacje mobilne, które wyświetlają informacje o otoczeniu na ekranie smartfona, lub okulary AR, które projekcją na szkło umożliwiają widzenie wzbogaconej rzeczywistości.

Rzeczywistość Wirtualna (VR): VR tworzy zupełnie nowe, wirtualne środowiska, które użytkownik może eksplorować i zanurzać się w nich za pomocą specjalnych urządzeń, takich jak okulary VR. W środowisku wirtualnym użytkownik jest odizolowany od rzeczywistości fizycznej, całkowicie zanurzając się w cyfrowym świecie.

Mieszana Rzeczywistość (MR): MR łączy cechy zarówno AR, jak i VR, pozwalając na interakcję zarówno z rzeczywistym, jak i wirtualnymi elementami w jednym środowisku. MR pozwala użytkownikowi na widzenie i interakcję z wirtualnymi obiektami, które są zintegrowane z rzeczywistym otoczeniem.

Bibliografia:

[1] https://www.cyberskill.pl/historia-vr/

[2] Arena F, Collotta M, Pau G, Termine F. An Overview of Augmented Reality. Computers. 2022; 11(2):28. https://doi.org/10.3390/computers11020028

[3] Carmigniani, J., Furht, B. (2011). Augmented Reality: An Overview. In: Furht, B. (eds) Handbook of Augmented Reality. Springer, New York, NY. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-0064-6_1

[4] https://cyrekdigital.com/pl/baza-wiedzy/ar/

[5] Milgram, Paul, and Fumio Kishino. “A taxonomy of mixed reality visual displays.” IEICE TRANSACTIONS on Information and Systems 77.12 (1994): 1321-1329

[6] https://www.youtube.com/watch?v=bcnkPraJmeo&ab_channel=ResolutionGames