Виртуальная реальность: технологии и применение.

Введение

Виртуальная реальность (VR) – это смоделированный опыт, использующий 3D-дисплеи, расположенные близко к глазам, и отслеживание положения, чтобы обеспечить пользователю эффект погружения в виртуальный мир. Области применения виртуальной реальности включают развлечения (особенно видеоигры), образование (например, медицинскую, технику безопасности или военную подготовку) и бизнес (например, виртуальные совещания). VR является одной из ключевых технологий в континууме виртуальности. Таким образом, она отличается от других решений для цифровой визуализации, таких как смешанная реальность и дополненная реальность. В настоящее время стандартные системы виртуальной реальности используют либо VR-гарнитуры, либо многопроекционные среды для создания реалистичных изображений, звуков и других ощущений, имитирующих физическое присутствие пользователя в виртуальной среде. Пользователь, использующий оборудование виртуальной реальности, может осматриваться в искусственном мире, перемещаться в нем и взаимодействовать с виртуальными объектами или функциями. Эффект обычно достигается с помощью VR-гарнитур, состоящих из дисплея, закрепленного на голове, с небольшим экраном перед глазами, но также может быть создан в специально разработанных помещениях с несколькими большими экранами. Виртуальная реальность обычно включает в себя аудио- и видеообратную связь, но также может обеспечивать другие типы сенсорной и тактильной обратной связи с помощью тактильных технологий.

Этимология

"Виртуальный" имеет значение "быть чем-то по сути или по воздействию, хотя и не в действительности" с середины 1400-х годов. Термин "виртуальный" используется в компьютерном значении "не существующий физически, но создаваемый программным обеспечением" с 1959 года. Это самое раннее зафиксированное использование термина "виртуальная реальность". Термин "искусственная реальность", введенный Майроном Крюгером, используется с 1970-х годов. Термин "виртуальная реальность" впервые был использован в контексте научной фантастики в романе Дэмиена Бродерика "Мандала Иуды", опубликованном в 1982 году. Широкое распространение термина "виртуальная реальность" в средствах массовой информации связывают с Яроном Ланье, который в конце 1980-х годов разработал одни из первых аппаратные средства виртуальной реальности бизнес-класса в своей компании VPL Research, а также с фильмом "Головокружение" (Lawnmower Man) 1992 года, в котором показано использование систем виртуальной реальности.

Формы и методы

Одним из методов реализации виртуальной реальности является виртуальная реальность на основе моделирования. Например, автомобильные симуляторы создают у водителя ощущение управления транспортным средством, прогнозируя его движение в зависимости от действий водителя и обеспечивая соответствующую визуальную, динамическую и звуковую обратную связь. С помощью виртуальной реальности на основе изображения аватара люди могут присоединяться к виртуальной среде как в виде реального видео, так и в виде аватара. Участие в распределенной виртуальной среде возможно как в форме традиционного аватара, так и в виде реального видео. Пользователи могут выбирать тип своего участия в зависимости от возможностей системы. В проекторной виртуальной реальности моделирование реальной среды играет ключевую роль в различных приложениях виртуальной реальности, включая навигацию роботов, моделирование строительства и авиационные симуляторы. Системы виртуальной реальности на основе изображений приобретают все большую популярность в сообществах компьютерной графики и компьютерного зрения. При создании реалистичных моделей необходимо точно регистрировать полученные 3D-данные; обычно для моделирования небольших объектов на близком расстоянии используется камера. Настольная виртуальная реальность предполагает отображение 3D-виртуального мира на обычном дисплее без использования специализированного оборудования для позиционного отслеживания в VR. Многие современные видеоигры от первого лица служат примером, используя различные триггеры, отзывчивых персонажей и другие интерактивные устройства, чтобы создать у пользователя ощущение присутствия в виртуальном мире. Распространенная критика этой формы погружения заключается в отсутствии ощущения периферического зрения, что ограничивает способность пользователя ориентироваться в окружающем пространстве. Гарнитура с дисплеем, закрепленным на голове (HMD), обеспечивает более полное погружение в виртуальный мир. Типичная гарнитура виртуальной реальности включает в себя два небольших OLED или LCD-монитора высокого разрешения, обеспечивающих раздельное изображение для каждого глаза для стереоскопической графики, отображающей 3D-виртуальный мир, бинауральную аудиосистему, а также позиционное и угловое отслеживание головы в реальном времени с шестью степенями свободы. Дополнительные возможности включают в себя управление движением с тактильной обратной связью для интуитивно понятного физического взаимодействия в виртуальном мире с минимальной абстракцией, а также всенаправленную беговую дорожку для большей свободы передвижения, позволяющую пользователю совершать локомотивные движения в любом направлении. Дополненная реальность (AR) – это тип технологии виртуальной реальности, которая объединяет то, что видит пользователь в реальном окружении, с цифровым контентом, генерируемым компьютерным программным обеспечением. Дополнительные изображения, генерируемые программным обеспечением, обычно улучшают восприятие реального окружения. Системы AR накладывают виртуальную информацию на видеопоток с камеры, отображаемый в гарнитуре, смарт-очках или на мобильном устройстве, предоставляя пользователю возможность просматривать трехмерные изображения. Смешанная реальность (MR) – это объединение реального и виртуальных миров для создания новых сред и визуализаций, в которых физические и цифровые объекты сосуществуют и взаимодействуют в реальном времени. Киберпространство иногда определяется как сетевая виртуальная реальность. Симулированная реальность – это гипотетическая виртуальная реальность, настолько же иммерсивная, как и реальность, обеспечивающая продвинутый, реалистичный опыт или даже виртуальное бессмертие.

One method by which virtual reality can be realized is simulation based virtual reality. Driving simulators, for example, give the driver on board the impression of actually driving a vehicle by predicting vehicular motion caused by driver input and feeding back corresponding visual, motion and audio cues to the driver. With avatar image based virtual reality, people can join the virtual environment in the form of real video as well as an avatar. One can participate in the 3D distributed virtual environment in the form of either a conventional avatar or a real video. Users can select their own type of participation based on the system capability. In projector based virtual reality, modeling of the real environment plays a vital role in various virtual reality applications, including robot navigation, construction modeling, and airplane simulation. Image based virtual reality systems have been gaining popularity in computer graphics and computer vision communities. In generating realistic models, it is essential to accurately register acquired 3D data; usually, a camera is used for modeling small objects at a short distance. Desktop based virtual reality involves displaying a 3D virtual world on a regular desktop display without use of any specialized VR positional tracking equipment. Many modern first person video games can be used as an example, using various triggers, responsive characters, and other such interactive devices to make the user feel as though they are in a virtual world. A common criticism of this form of immersion is that there is no sense of peripheral vision, limiting the user's ability to know what is happening around them. A head mounted display (HMD) more fully immerses the user in a virtual world. A virtual reality headset typically includes two small high resolution OLED or LCD monitors which provide separate images for each eye for stereoscopic graphics rendering a 3D virtual world, a binaural audio system, positional and rotational real time head tracking for six degrees of movement. Options include motion controls with haptic feedback for physically interacting within the virtual world in an intuitive way with little to no abstraction and an omnidirectional treadmill for more freedom of physical movement allowing the user to perform locomotive motion in any direction. Augmented reality (AR) is a type of virtual reality technology that blends what the user sees in their real surroundings with digital content generated by computer software. The additional software generated images with the virtual scene typically enhance how the real surroundings look in some way. AR systems layer virtual information over a camera live feed into a headset or smartglasses or through a mobile device giving the user the ability to view three dimensional images. Mixed reality (MR) is the merging of the real world and virtual worlds to produce new environments and visualizations where physical and digital objects co exist and interact in real time. A cyberspace is sometimes defined as a networked virtual reality. Simulated reality is a hypothetical virtual reality as truly immersive as the actual reality, enabling an advanced lifelike experience or even virtual eternity.

История

Развитие перспективы в европейском искусстве эпохи Возрождения и стереоскоп, изобретенный сэром Чарльзом Уитстоном, стали предвестниками виртуальной реальности. Первые отсылки к более современной концепции виртуальной реальности возникли в научной фантастике.

20 век

Мортон Хейлиг в 1950-х годах писал о "Театре ощущений", который мог бы эффективно задействовать все чувства, погружая зрителя в происходящее на экране. В 1962 году он построил прототип своего видения, названный Sensorama, и создал пять короткометражных фильмов для демонстрации в нём, воздействуя на различные чувства (зрение, слух, обоняние и осязание). Sensorama был механическим устройством, поскольку предшествовал появлению цифровых компьютеров. Хейлиг также разработал то, что он назвал "Телесферной маской" (запатентованной в 1960 году). В заявке на патент устройство описывалось как "телескопический телевизионный аппарат для индивидуального использования. Зрителю предоставляется полное ощущение реальности, то есть движущиеся трехмерные изображения, которые могут быть цветными, с 100% периферическим зрением, бинауральным звуком, ароматами и потоками воздуха". В 1968 году Иван Сазерленд, при помощи своих студентов, включая Боба Спроула, создал систему, которую считают первой гарнитурой для иммерсивного моделирования – "Меч Дамокла". Она была примитивной как с точки зрения пользовательского интерфейса, так и визуального реализма, а гарнитура, которую должен был носить пользователь, была настолько тяжелой, что её приходилось подвешивать к потолку, что придавало устройству внушительный вид и послужило источником его названия. Технически, это было устройство дополненной реальности благодаря оптическому прохождению. Графика, формирующая виртуальную среду, представляла собой простые модели в виде проволочного каркаса.

1970 - 1990 годы

С 1970 по 1990 год индустрия виртуальной реальности в основном предоставляла устройства виртуальной реальности для медицинских целей, авиационных тренажеров, проектирования автомобилей и военной подготовки. Дэвид Эм стал первым художником, создавшим навигационные виртуальные миры в Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL) в период с 1977 по 1984 год. Карта фильма «Аспен» — примитивная виртуальная экскурсия, позволявшая пользователям перемещаться по улицам Аспен в одном из трех режимов (лето, зима и полигональное отображение), была создана в MIT в 1978 году. В 1979 году Эрик Хаулетт разработал оптическую систему LEEP (Large Expanse, Extra Perspective). Объединенная система создавала стереоскопическое изображение с достаточно широким полем зрения, чтобы создать убедительное ощущение пространства. Пользователи системы были впечатлены ощущением глубины (полем зрения) в сцене и соответствующим уровнем реализма. Оригинальная система LEEP была переработана для Исследовательского центра Эймса НАСА в 1985 году для их первой установки виртуальной реальности VIEW (Virtual Interactive Environment Workstation) под руководством Скотта Фишера. Система LEEP послужила основой для большинства современных VR-гарнитур. К концу 1980-х годов термин «виртуальная реальность» был популяризирован Яроном Ланье, одним из современных пионеров в этой области. Ланье основал компанию VPL Research в 1984 году. VPL Research разработала ряд VR-устройств, таких как DataGlove, EyePhone, Reality Built For Two (RB2) и AudioSphere. VPL лицензировала технологию DataGlove компании Mattel, которая использовала ее для создания Power Glove — одного из первых доступных устройств виртуальной реальности. Компания Atari, Inc. основала исследовательскую лабораторию виртуальной реальности в 1982 году, но лаборатория была закрыта через два года из-за кризиса игровой индустрии в 1983 году. Однако ее сотрудники, такие как Томас Г. Циммерман, Скотт Фишер, Джарон Ланье, Майкл Наймарк и Бренда Лорел, продолжили свои исследования и разработки в области технологий, связанных с виртуальной реальностью. В 1988 году проект Cyberspace в Autodesk впервые реализовал VR на недорогом персональном компьютере. Руководитель проекта Эрик Гулликсен покинул компанию в 1990 году, чтобы основать Sense8 Corporation и разработать SDK виртуальной реальности WorldToolKit, который предлагал первую графику в реальном времени с текстурированием на ПК и широко использовался в промышленности и академических кругах.

The virtual reality industry mainly provided VR devices for medical, flight simulation, automobile industry design, and military training purposes from 1970 to 1990. David Em became the first artist to produce navigable virtual worlds at NASA's Jet Propulsion Laboratory (JPL) from 1977 to 1984. The Aspen Movie Map, a crude virtual tour in which users could wander the streets of Aspen in one of the three modes (summer, winter, and polygons), was created at MIT in 1978. In 1979, Eric Howlett developed the Large Expanse, Extra Perspective (LEEP) optical system. The combined system created a stereoscopic image with a field of view wide enough to create a convincing sense of space. The users of the system have been impressed by the sensation of depth (field of view) in the scene and the corresponding realism. The original LEEP system was redesigned for NASA's Ames Research Center in 1985 for their first virtual reality installation, the VIEW (Virtual Interactive Environment Workstation) by Scott Fisher. The LEEP system provides the basis for most of the modern virtual reality headsets. By the late 1980s, the term "virtual reality" was popularized by Jaron Lanier, one of the modern pioneers of the field. Lanier had founded the company VPL Research in 1984. VPL Research has developed several VR devices like the DataGlove, the EyePhone, the Reality Built For Two (RB2), and the AudioSphere. VPL licensed the DataGlove technology to Mattel, which used it to make the Power Glove, an early affordable VR device. Atari, Inc. founded a research lab for virtual reality in 1982, but the lab was closed after two years due to the video game crash of 1983. However, its hired employees, such as Thomas G. Zimmerman, Scott Fisher, Jaron Lanier, Michael Naimark, and Brenda Laurel, kept their research and development on VR related technologies. In 1988, the Cyberspace Project at Autodesk was the first to implement VR on a low cost personal computer. The project leader Eric Gullichsen left in 1990 to found Sense8 Corporation and develop the WorldToolKit virtual reality SDK, which offered the first real time graphics with Texture mapping on a PC, and was widely used throughout industry and academia.

19902000 гг.

В 1990-х годах появились первые широко распространенные коммерческие выпуски потребительских гарнитур. Например, в 1992 году журнал Computer Gaming World предсказал "доступную VR к 1994 году". В 1991 году Sega анонсировала гарнитуру Sega VR для домашней консоли Mega Drive. Она использовала ЖК-экраны в визоре, стерео-наушники и инерционные датчики, которые позволяли системе отслеживать и реагировать на движения головы пользователя. В том же году Virtuality была запущена и стала первой массово производимой, сетевой многопользовательской системой развлечений VR, выпущенной во многих странах, включая специализированную VR-аркаду в Embarcadero Center. Стоимость системы Virtuality с несколькими постами достигала 73 000 долларов США; она включала гарнитуры и перчатки с экзоскелетом, обеспечивающие один из первых "погружающих" VR-опытов. В том же году Каролина Круз Нейра, Дэниел Дж. Сандин и Томас А. ДеФанти из Лаборатории электронной визуализации создали первую кубическую иммерсивную комнату, Cave automatic virtual environment (CAVE). Разработанная как докторская диссертация Круз Нейры, она представляла собой многопроекционную среду, похожую на голопалубу, позволяющую людям видеть свои тела по отношению к другим в комнате. Антонио Медина, выпускник MIT и ученый NASA, разработал систему виртуальной реальности для "управления" марсоходами с Земли в кажущемся реальном времени, несмотря на значительную задержку сигнала между Землей и Марсом. В 1992 году Николь Стенгер создала "Ангелов" – первый интерактивный иммерсивный фильм в реальном времени, где взаимодействие осуществлялось с помощью датаперчатки и очков высокого разрешения. В том же году Луис Розенберг создал систему виртуальных приспособлений в лабораториях Армстронга ВВС США, используя экзоскелет для верхней части тела, что позволило создать физически реалистичную смешанную реальность в 3D. Система позволяла накладывать физически реальные 3D-виртуальные объекты, зарегистрированные с прямым зрением пользователя, создавая первый подлинный опыт дополненной реальности, обеспечивающий восприятие зрением, слухом и осязанием. К июлю 1994 года Sega выпустила аттракцион-симулятор движения VR 1 в крытых тематических парках Joypolis, а также аркадную игру Dennou Senki Net Merc. Оба использовали продвинутый дисплей, монтируемый на голове, под названием "Mega Visor Display", разработанный совместно с Virtuality; он мог отслеживать движение головы в 360-градусной стереоскопической 3D-среде, а в версии Net Merc работал на аркадной системной плате Sega Model 1. Apple выпустила QuickTime VR, которая, несмотря на использование термина "VR", не могла представлять виртуальную реальность, а вместо этого отображала интерактивные 360-градусные панорамы. В 1995 году Nintendo выпустила консоль Virtual Boy. Группа в Сиэтле создала публичные демонстрации 270-градусной иммерсивной проекционной комнаты, похожей на CAVE, под названием Virtual Environment Theater, созданной предпринимателями Четом Дагитом и Бобом Джейкобсоном. В том же году Forte выпустила VFX1 – виртуальную реальность для ПК. В 1999 году предприниматель Филипп Розеделл основал Linden Lab, первоначально сосредоточившись на разработке аппаратного обеспечения VR. На ранних этапах компания испытывала трудности с созданием коммерческой версии "The Rig", которая в виде прототипа представляла собой громоздкую стальную конструкцию с несколькими компьютерными мониторами, которые пользователи могли носить на плечах. Позже эта концепция была адаптирована в 3D-виртуальный мир для персональных компьютеров Second Life.

The 1990s saw the first widespread commercial releases of consumer headsets. In 1992, for instance, Computer Gaming World predicted "affordable VR by 1994". In 1991, Sega announced the Sega VR headset for the Mega Drive home console. It used LCD screens in the visor, stereo headphones, and inertial sensors that allowed the system to track and react to the movements of the user's head. In the same year, Virtuality launched and went on to become the first mass produced, networked, multiplayer VR entertainment system that was released in many countries, including a dedicated VR arcade at Embarcadero Center. Costing up to $73,000 per multi pod Virtuality system, they featured headsets and exoskeleton gloves that gave one of the first "immersive" VR experiences. That same year, Carolina Cruz Neira, Daniel J. Sandin and Thomas A. DeFanti from the Electronic Visualization Laboratory created the first cubic immersive room, the Cave automatic virtual environment (CAVE). Developed as Cruz Neira's PhD thesis, it involved a multi projected environment, similar to the holodeck, allowing people to see their own bodies in relation to others in the room. Antonio Medina, a MIT graduate and NASA scientist, designed a virtual reality system to "drive" Mars rovers from Earth in apparent real time despite the substantial delay of Mars Earth Mars signals. In 1992, Nicole Stenger created Angels, the first real time interactive immersive movie where the interaction was facilitated with a dataglove and high resolution goggles. That same year, Louis Rosenberg created the virtual fixtures system at the U. S. Air Force's Armstrong Labs using a full upper body exoskeleton, enabling a physically realistic mixed reality in 3D. The system enabled the overlay of physically real 3D virtual objects registered with a user's direct view of the real world, producing the first true augmented reality experience enabling sight, sound, and touch. By July 1994, Sega had released the VR 1 motion simulator ride attraction in Joypolis indoor theme parks, as well as the Dennou Senki Net Merc arcade game. Both used an advanced head mounted display dubbed the "Mega Visor Display" developed in conjunction with Virtuality; it was able to track head movement in a 360 degree stereoscopic 3D environment, and in its Net Merc incarnation was powered by the Sega Model 1 arcade system board. Apple released QuickTime VR, which, despite using the term "VR", was unable to represent virtual reality, and instead displayed 360 degree interactive panoramas. Nintendo's Virtual Boy console was released in 1995. A group in Seattle created public demonstrations of a "CAVE like" 270 degree immersive projection room called the Virtual Environment Theater, produced by entrepreneurs Chet Dagit and Bob Jacobson. Forte released the VFX1, a PC powered virtual reality headset that same year. In 1999, entrepreneur Philip Rosedale formed Linden Lab with an initial focus on the development of VR hardware. In its earliest form, the company struggled to produce a commercial version of "The Rig", which was realized in prototype form as a clunky steel contraption with several computer monitors that users could wear on their shoulders. The concept was later adapted into the personal computer based, 3D virtual world program Second Life.

21 век

2000-е годы были периодом относительного равнодушия публики и инвесторов к коммерчески доступным VR-технологиям. В 2001 году SAS Cube (SAS3) стал первой кубической комнатой на базе ПК, разработанной компаниями Z A Production (Морис Бенаюн, Дэвид Нахон), Barco и Clarté. Она была установлена в Лавале, Франция. Библиотека SAS стала основой для создания Virtools VRPack. В 2007 году Google представил Street View – сервис, демонстрирующий панорамные виды растущего числа мест по всему миру, включая дороги, внутренние помещения зданий и сельскую местность. В 2010 году был добавлен стереоскопический 3D-режим.

2010 г. по настоящее время

В 2010 году Палмер Лакки разработал первый прототип Oculus Rift. Этот прототип, построенный на основе корпуса другой гарнитуры виртуальной реальности, был способен только на ротационное отслеживание. Однако он отличался 90-градусным полем зрения, невиданным ранее на потребительском рынке в то время. Лакки устранил искажения, возникающие из-за типа используемых линз для создания широкого поля зрения, с помощью программного обеспечения, которое предварительно искажало отображаемое изображение в реальном времени. Этот первоначальный дизайн впоследствии стал основой для дальнейших разработок. В 2012 году Джон Кармак впервые представил Rift на выставке видеоигр E3. В 2014 году Facebook приобрел Oculus VR за заявленные $2 миллиарда, однако позже стало известно, что более точная сумма составила $3 миллиарда. ZeniMax, бывший работодатель Кармака, подал в суд на Oculus и Facebook за передачу коммерческих секретов компании в Facebook.

В 2013 году Valve открыла и свободно распространила технологию дисплеев с низкой задержкой, обеспечивающую отображение VR-контента без размытия и отставания. Oculus переняла эту технологию и использовала во всех своих последующих гарнитурах. В начале 2014 года Valve продемонстрировала прототип SteamSight, предшественника потребительских гарнитур, выпущенных в 2016 году. Он обладал ключевыми характеристиками, общими с потребительскими моделями, включая отдельные 1K-дисплеи для каждого глаза, низкую задержку, позиционное отслеживание на большой площади и линзы Френеля. В 2015 году HTC и Valve анонсировали гарнитуру виртуальной реальности HTC Vive и контроллеры. В комплект входила технология отслеживания Lighthouse, использующая настенные "базовые станции" для позиционного отслеживания с помощью инфракрасного света. В 2014 году Sony представила Project Morpheus (кодовое название PlayStation VR) – гарнитуру виртуальной реальности для игровой консоли PlayStation 4. В 2015 году Google анонсировала Cardboard – самодельную стереоскопическую гарнитуру, в которую пользователь помещает свой смартфон и надевает на голову. Майкл Наймарк был назначен первым "резидентом-художником" Google в новом VR-подразделении. Кампания на Kickstarter по финансированию Gloveone – пары перчаток с отслеживанием движений и тактильной обратной связью – успешно завершилась, собрав более $150 000. Также в 2015 году Razer представила свой проект OSVR с открытым исходным кодом. К 2016 году не менее 230 компаний занимались разработкой продуктов, связанных с виртуальной реальностью. Amazon, Apple, Facebook, Google, Microsoft, Sony и Samsung создали отдельные AR- и VR-группы. Динамическое бинауральное аудио стало стандартным для большинства гарнитур, выпущенных в этом году. Однако тактильные интерфейсы были недостаточно развиты, и большинство комплектов включали в себя управляемые кнопками контроллеры для тактильного взаимодействия. Визуально разрешение и частота кадров дисплеев все еще были недостаточными, чтобы изображения не воспринимались как виртуальные. В 2016 году HTC начала поставки первых устройств HTC Vive SteamVR. Это был первый крупный коммерческий релиз системы отслеживания на основе датчиков, позволяющей пользователям свободно перемещаться в пределах определенного пространства. Патент, поданный Sony в 2017 году, показал, что компания разрабатывает аналогичную технологию отслеживания местоположения для PlayStation VR, что открывало возможности для создания беспроводной гарнитуры. В 2019 году Oculus выпустила Oculus Rift S и автономную гарнитуру Oculus Quest. Эти гарнитуры использовали отслеживание "изнутри наружу" по сравнению с внешним отслеживанием, использовавшимся в предыдущих поколениях. Позднее в 2019 году Valve выпустила Valve Index. Ключевые особенности включают 130-градусное поле зрения, внеушные наушники для погружения и комфорта, контроллеры с открытой ладонью, позволяющие отслеживать отдельные пальцы, фронтальные камеры и передний разъем для расширения функциональности. В 2020 году Oculus выпустила Oculus Quest 2. Новые функции включают более четкий экран, сниженную цену и повышенную производительность. Facebook (ставший Meta годом позже) изначально требовал от пользователей входа в учетную запись Facebook для использования новой гарнитуры. В 2021 году на Oculus Quest 2 приходилось 80% всех проданных VR-гарнитур. В 2021 году EASA одобрила первое обучающее устройство для моделирования полетов на основе виртуальной реальности. Устройство, предназначенное для пилотов вертолетов, повышает безопасность, открывая возможность тренировки рискованных маневров в виртуальной среде. Это решает ключевую проблему в эксплуатации вертолетов, где статистика показывает, что около 20% аварий происходит во время тренировочных полетов. В 2023 году Sony выпустила PlayStation VR2, преемницу гарнитуры 2016 года. PlayStation VR2 оснащена отслеживанием "изнутри наружу", дисплеями с более высоким разрешением, контроллерами с адаптивными триггерами и тактильной обратной связью, а также более широким полем зрения. В июне 2023 года Apple представила Apple Vision Pro. Это первый выход компании на рынок VR-гарнитур. Устройство использует комбинацию AR и VR для создания визуальных эффектов и является одной из немногих основных гарнитур, использующих исключительно отслеживание рук для управления. Благодаря потенциальной интеграции с ChatGPT пользователи Apple Vision могут воспользоваться такими технологиями, как перевод в реальном времени. Это также позволит пользователям видеть информацию об объектах, на которые они смотрят, в реальном времени.

In 2013, Valve discovered and freely shared the breakthrough of low persistence displays which make lag free and smear free display of VR content possible. This was adopted by Oculus and was used in all their future headsets. In early 2014, Valve showed off their SteamSight prototype, the precursor to both consumer headsets released in 2016. It shared major features with the consumer headsets including separate 1K displays per eye, low persistence, positional tracking over a large area, and Fresnel lenses. HTC and Valve announced the virtual reality headset HTC Vive and controllers in 2015. The set included tracking technology called Lighthouse, which utilized wall mounted "base stations" for positional tracking using infrared light. In 2014, Sony announced Project Morpheus (its code name for the PlayStation VR), a virtual reality headset for the PlayStation 4 video game console. In 2015, Google announced Cardboard, a do it yourself stereoscopic viewer: the user places their smartphone in the cardboard holder, which they wear on their head. Michael Naimark was appointed Google's first ever 'resident artist' in their new VR division. The Kickstarter campaign for Gloveone, a pair of gloves providing motion tracking and haptic feedback, was successfully funded, with over $150,000 in contributions. Also in 2015, Razer unveiled its open source project OSVR. By 2016, there were at least 230 companies developing VR related products. Amazon, Apple, Facebook, Google, Microsoft, Sony and Samsung all had dedicated AR and VR groups. Dynamic binaural audio was common to most headsets released that year. However, haptic interfaces were not well developed, and most hardware packages incorporated button operated handsets for touch based interactivity. Visually, displays were still of a low enough resolution and frame rate that images were still identifiable as virtual. In 2016, HTC shipped its first units of the HTC Vive SteamVR headset. This marked the first major commercial release of sensor based tracking, allowing for free movement of users within a defined space. A patent filed by Sony in 2017 showed they were developing a similar location tracking technology to the Vive for PlayStation VR, with the potential for the development of a wireless headset. In 2019, Oculus released the Oculus Rift S and a standalone headset, the Oculus Quest. These headsets utilized inside out tracking compared to external outside in tracking seen in previous generations of headsets. Later in 2019, Valve released the Valve Index. Notable features include a 130° field of view, off ear headphones for immersion and comfort, open handed controllers which allow for individual finger tracking, front facing cameras, and a front expansion slot meant for extensibility. In 2020, Oculus released the Oculus Quest 2. Some new features include a sharper screen, reduced price, and increased performance. Facebook (which became Meta a year later) initially required users to log in with a Facebook account in order to use the new headset. In 2021 the Oculus Quest 2 accounted for 80% of all VR headsets sold. In 2021, EASA approved the first Virtual Reality based Flight Simulation Training Device. The device, for rotorcraft pilots, enhances safety by opening up the possibility of practicing risky maneuvers in a virtual environment. This addresses a key risk area in rotorcraft operations, where statistics show that around 20% of accidents occur during training flights. In 2023, Sony released the PlayStation VR2, a follow up to their 2016 headset. PlayStation VR2 comes with inside out tracking, higher resolution displays, controllers with adaptive triggers and haptic feedback, and a wider field of view. In June 2023, Apple announced the Apple Vision Pro. This marks their first venture into the VR headset market. The device uses a mix of AR and VR to produce visuals and is one of the only mainstream headsets to purely use hand tracking and nothing else for controllers. With the potential integration of ChatGPT users of Apple Vision can benefit from technology like real time translation. This will also allow users to be able to see information about items they are looking at in real time.

Оборудование

Современные дисплеи шлемов виртуальной реальности основаны на технологиях, разработанных для смартфонов, включая: гироскопы и датчики движения для отслеживания положения головы, тела и рук; небольшие HD-экраны для стереоскопического отображения; и компактные, легкие и быстрые компьютерные процессоры. Эти компоненты обеспечили относительную доступность для независимых разработчиков VR и привели к появлению в 2012 году Oculus Rift на Kickstarter, предложившего первый шлем VR, разработанный независимо. В отличие от этого, фотограмметрия все чаще используется для объединения нескольких фотографий высокого разрешения с целью создания детализированных 3D-объектов и окружения в VR-приложениях. Для создания ощущения погружения необходимы специальные устройства вывода для отображения виртуальных миров. Хорошо известные форматы включают в себя шлемы виртуальной реальности или CAVE. Для передачи пространственного восприятия генерируются и отображаются два изображения с разных точек зрения (стереопроекция). Существуют различные технологии для передачи соответствующего изображения в правый глаз. Различают активные технологии (например, затворные очки) и пассивные технологии (например, поляризационные фильтры или Infitec). Для усиления ощущения погружения используются носимые мультиструнные системы, обеспечивающие тактильную обратную связь для сложных геометрических форм в виртуальной реальности. Эти струны обеспечивают точный контроль каждого сустава пальца для имитации тактильных ощущений при касании этих виртуальных форм. Для взаимодействия с виртуальным миром требуются специальные устройства ввода. К наиболее распространенным устройствам ввода относятся контроллеры движения и оптические датчики отслеживания. В некоторых случаях используются проводные перчатки. Контроллеры обычно используют оптические системы отслеживания (преимущественно инфракрасные камеры) для определения местоположения и навигации, позволяя пользователю свободно перемещаться без проводов. Некоторые устройства ввода обеспечивают пользователю тактильную обратную связь в руки или другие части тела, позволяя ориентироваться в трехмерном мире посредством тактильных и сенсорных технологий как дополнительного сенсорного ощущения и выполнять реалистичные симуляции. Это позволяет зрителю ориентироваться в искусственном ландшафте. Дополнительную тактильную обратную связь можно получить от всенаправленных беговых дорожек (где ходьба в виртуальном пространстве контролируется реальными движениями ходьбы) и вибрационных перчаток и костюмов. Камеры виртуальной реальности можно использовать для создания VR-фотографии с использованием 360-градусных панорамных видео. 360-градусные видеозаписи можно смешивать с виртуальными элементами для объединения реальности и вымысла с помощью специальных эффектов. Камеры виртуальной реальности могут служить ступенькой к созданию реалистичных голографических дисплеев, позволяя охватить каждый угол необходимого опыта. Камеры VR доступны в различных форматах, с разным количеством установленных линз.

Modern virtual reality headset displays are based on technology developed for smartphones including: gyroscopes and motion sensors for tracking head, body, and hand positions; small HD screens for stereoscopic displays; and small, lightweight and fast computer processors. These components led to relative affordability for independent VR developers, and led to the 2012 Oculus Rift Kickstarter offering the first independently developed VR headset. In contrast, photogrammetry is increasingly used to combine several high resolution photographs for the creation of detailed 3D objects and environments in VR applications. To create a feeling of immersion, special output devices are needed to display virtual worlds. Well known formats include head mounted displays or the CAVE. In order to convey a spatial impression, two images are generated and displayed from different perspectives (stereo projection). There are different technologies available to bring the respective image to the right eye. A distinction is made between active (e. g. shutter glasses) and passive technologies (e. g. polarizing filters or Infitec). In order to improve the feeling of immersion, wearable multi string cables offer haptics to complex geometries in virtual reality. These strings offer fine control of each finger joint to simulate the haptics involved in touching these virtual geometries. Special input devices are required for interaction with the virtual world. Some of the most common input devices are motion controllers and optical tracking sensors. In some cases, wired gloves are used. Controllers typically use optical tracking systems (primarily infrared cameras) for location and navigation, so that the user can move freely without wiring. Some input devices provide the user with force feedback to the hands or other parts of the body, so that the user can orientate themselves in the three dimensional world through haptics and sensor technology as a further sensory sensation and carry out realistic simulations. This allows for the viewer to have a sense of direction in the artificial landscape. Additional haptic feedback can be obtained from omnidirectional treadmills (with which walking in virtual space is controlled by real walking movements) and vibration gloves and suits. Virtual reality cameras can be used to create VR photography using 360 degree panorama videos. 360 degree camera shots can be mixed with virtual elements to merge reality and fiction through special effects. Virtual reality cameras can be used as a steppingstone to make realistic holographic displays these cameras can be used to cover every angle of the needed experience. VR cameras are available in various formats, with varying numbers of lenses installed in the camera.

Программное обеспечение

Язык моделирования виртуальной реальности (VRML), впервые представленный в 1994 году, предназначался для разработки "виртуальных миров" без привязки к гарнитурам. В 1997 году был основан консорциум Web3D для разработки отраслевых стандартов для трехмерной веб-графики. Впоследствии консорциум разработал X3D на основе VRML как архивный, стандарт с открытым исходным кодом для веб-распространения VR-контента. WebVR — это экспериментальный интерфейс прикладного программирования (API) на JavaScript, обеспечивающий поддержку различных устройств виртуальной реальности, таких как HTC Vive, Oculus Rift, Google Cardboard или OSVR, в веб-браузере.

Разрешение дисплея

Минимальный угол разрешения (MAR) – это минимальное расстояние между двумя пикселями дисплея, на котором зритель может четко различить отдельные пиксели. MAR между двумя пикселями обычно измеряется в угловых секундах и зависит от расстояния просмотра. Для большинства людей разрешение составляет примерно от 30 до 65 угловых секунд, что в сочетании с расстоянием называется пространственным разрешением. При расстоянии просмотра 1 м и 2 м соответственно, обычный зритель не сможет увидеть два пикселя как отдельные, если расстояние между ними меньше 0,29 мм при 1 м и меньше 0,58 мм при 2 м.

Задержка изображения и частота обновления дисплея

Большинство дисплеев небольшого размера имеют частоту обновления 60 Гц, что добавляет около 15 мс дополнительной задержки. Это значение снижается менее чем до 7 мс при увеличении частоты обновления до 120 Гц или даже 240 Гц и выше. Участники обычно отмечают, что более высокая частота обновления делает ощущения более реалистичными. Однако для работы с более высокими частотами обновления требуется более производительный графический процессор.

Отношение между дисплеем и полем обзора

При оценке степени погружения, обеспечиваемого VR-устройством, необходимо учитывать поле зрения (FOV) наряду с качеством изображения. У человека горизонтальное поле зрения составляет примерно от 107 или 110 градусов в направлении височной доли до 60 или 70 градусов в направлении носа, а вертикальное – от 95 градусов вниз до 85 градусов вверх. Оценки движений глаз показывают примерно 30 градусов в каждую сторону по горизонтали и 20 градусов по вертикали. Бинокулярное зрение ограничено областью перекрытия правого и левого полей зрения, составляющей 120 или 140 градусов. Благодаря движениям глаз, поле зрения двумя глазами достигает примерно 300 градусов по горизонтали и 175 градусов по вертикали, то есть около одной трети полной 360-градусной сферы.

Приложения

Виртуальная реальность наиболее часто используется в развлекательных приложениях, таких как видеоигры, 3D-кинотеатры, аттракционы в парках развлечений, включая аттракционы ужасов и социальные виртуальные миры. Потребительские гарнитуры виртуальной реальности впервые были выпущены компаниями, производящими видеоигры, в начале-середине 1990-х годов. Начиная с 2010-х годов, коммерческие проводные гарнитуры нового поколения были выпущены компаниями Oculus (Rift), HTC (Vive) и Sony (PlayStation VR), вызвав новую волну разработки приложений. 3D-кино используется для спортивных мероприятий, порнографии, изобразительного искусства, музыкальных клипов и короткометражных фильмов. С 2015 года американские горки и тематические парки стали использовать виртуальную реальность для синхронизации визуальных эффектов с тактильной обратной связью. В социальных науках и психологии виртуальная реальность предлагает экономически эффективный инструмент для изучения и воспроизведения взаимодействий в контролируемой среде. Ее можно использовать в качестве формы терапевтического вмешательства. Например, существует виртуальная экспозиционная терапия (VRET) – форма экспозиционной терапии для лечения тревожных расстройств, таких как посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР) и фобии. Разработана VR-терапия, помогающая людям с психозом и агорафобией справляться со страхом открытых пространств. В ходе терапии пользователь надевает гарнитуру, а виртуальный персонаж предоставляет психологические консультации и направляет его при исследовании смоделированных сред (например, кафе или оживленной улицы). NICE оценивает эффективность терапии для возможной рекомендации в NHS. Во время пандемии COVID-19 социальная VR также использовалась в качестве инструмента для поддержания психического здоровья в форме самоконтролируемой, нетрадиционной когнитивно-поведенческой терапии. Программы виртуальной реальности используются в процессах реабилитации пожилых людей с диагностированным заболеванием Альцгеймера. Это дает пожилым пациентам возможность переживать реалистичные ощущения, которые они в противном случае не смогли бы испытать из-за своего состояния. 17 недавних исследований с рандомизированным контролируемым дизайном показали, что приложения виртуальной реальности эффективны при лечении когнитивных нарушений, связанных с неврологическими заболеваниями. Потеря подвижности у пожилых пациентов может приводить к чувству одиночества и депрессии. Виртуальная реальность помогает пожилым людям оставаться активными и поддерживать связь с внешним миром, который им трудно осваивать. Виртуальная реальность позволяет проводить экспозиционную терапию в безопасной среде. В медицине симулированные хирургические среды VR впервые были разработаны в 1990-х годах. Под руководством опытных специалистов VR обеспечивает эффективное и повторяемое обучение с низкими затратами, позволяя стажерам распознавать и исправлять ошибки по мере их возникновения. Виртуальная реальность используется в физической реабилитации с 2000-х годов. Несмотря на многочисленные исследования, недостаточно убедительных доказательств ее эффективности по сравнению с другими методами реабилитации, не требующими сложного и дорогостоящего оборудования, при лечении болезни Паркинсона. Аналогичные выводы были сделаны в обзоре 2018 года, посвященном эффективности зеркальной терапии с использованием виртуальной реальности и робототехники при любых патологиях. Другое исследование показало потенциал VR для стимулирования мимикрии и выявило различия в реакции на двухмерный аватар у людей с типичным развитием и расстройствами аутистического спектра. Иммерсивная технология виртуальной реальности с миоэлектрическим и отслеживанием движений может стать возможным вариантом терапии для лечения фантомных болей, не поддающихся лечению. Учитывались измерения болевого порога и была разработана интерактивная 3D-кухня, основанная на принципах зеркальной терапии, для управления виртуальными руками при использовании VR-гарнитуры с отслеживанием движений. Был проведен систематический поиск в Pubmed и Embase для определения результатов, которые были объединены в два метаанализа. Метаанализ показал значимый результат в пользу VRT для улучшения равновесия. В быстро меняющемся и глобализированном мире бизнеса VR-встречи создают среду, в которой взаимодействие с другими людьми (например, с коллегами, клиентами, партнерами) кажется более естественным, чем телефонный звонок или видеочат. В настраиваемых переговорных комнатах все участники могут присоединиться, используя VR-гарнитуру, и взаимодействовать так, как если бы они находились в одной физической комнате. Презентации, видео или 3D-модели (например, продуктов или прототипов) можно загружать и использовать для взаимодействия. По сравнению с традиционными текстовыми системами CMC, взаимодействие на основе аватаров в 3D-виртуальной среде приводит к более высокому уровню согласия, удовлетворенности и сплоченности среди членов группы. VR может моделировать реальные рабочие пространства для целей охраны труда и техники безопасности, образовательных целей и обучения. Она может использоваться для предоставления учащимся виртуальной среды, в которой они могут развивать свои навыки без реальных последствий неудач. Она использовалась и изучалась в начальном образовании, обучении анатомии, военной подготовке, обучении астронавтов, авиасимуляторах, обучении шахтеров, медицинском образовании, географическом образовании, архитектурном проектировании, обучении водителей и инспекции мостов. Иммерсивные инженерные системы VR позволяют инженерам видеть виртуальные прототипы до создания физических образцов. Утверждается, что дополнение обучения виртуальными учебными средами обеспечивает реалистичность в военной и медицинской подготовке, одновременно снижая затраты. Также утверждается, что это снижает затраты на военную подготовку за счет минимизации количества используемых боеприпасов во время учений. Кроме того, было разработано несколько приложений для различных видов обучения технике безопасности. Последние результаты показывают, что VR-обучение технике безопасности более эффективно, чем традиционное обучение с точки зрения усвоения и удержания знаний. В инженерной сфере VR оказалась очень полезной как для преподавателей, так и для студентов. Ранее дорогостоящие образовательные ресурсы стали более доступными благодаря снижению общих затрат, что делает VR очень полезным инструментом для подготовки будущих инженеров. Наиболее важным элементом является возможность студентов взаимодействовать с 3D-моделями, которые точно реагируют на реальные возможности. Этот дополнительный образовательный инструмент обеспечивает многим необходимую погруженность для понимания сложных тем и их применения. Как отмечалось, будущие архитекторы и инженеры получают большую пользу от возможности понимать пространственные взаимосвязи и предлагать решения, основанные на реальных будущих приложениях. Первый виртуальный мир изобразительного искусства был создан в 1970-х годах. С развитием технологии в 1990-х годах было создано больше художественных программ, включая полнометражные фильмы. С появлением коммерчески доступных технологий в середине 2010-х годов начали появляться VR-фестивали. Первое использование VR в музейных условиях началось в 1990-х годах, значительно увеличившись в середине 2010-х годов. Кроме того, музеи начали делать часть своего контента доступным в виртуальной реальности. Растущий рынок виртуальной реальности предоставляет возможности и альтернативный канал для цифрового маркетинга. Она также рассматривается как новая платформа для электронной коммерции, особенно в стремлении бросить вызов традиционным розничным магазинам. Однако исследование 2018 года показало, что большинство товаров по-прежнему покупается в физических магазинах. В сфере образования использование виртуальной реальности продемонстрировало способность развивать мышление высшего порядка, повышать интерес и вовлеченность учащихся, усвоение знаний, развивать полезные умственные привычки и понимание в академическом контексте. Также было высказано предложение о включении технологии виртуальной реальности в контекст общественных библиотек. Это предоставило бы пользователям библиотек доступ к передовым технологиям и уникальному образовательному опыту. Это может включать предоставление пользователям доступа к виртуальным интерактивным копиям редких текстов и артефактов, а также к экскурсиям по знаменитым достопримечательностям и археологическим раскопкам (как в случае с проектом Virtual Ganjali Khan). Начиная с…

Virtual reality is most commonly used in entertainment applications such as video games, 3D cinema, amusement park rides including dark rides and social virtual worlds. Consumer virtual reality headsets were first released by video game companies in the early mid 1990s. Beginning in the 2010s, next generation commercial tethered headsets were released by Oculus (Rift), HTC (Vive) and Sony (PlayStation VR), setting off a new wave of application development. 3D cinema has been used for sporting events, pornography, fine art, music videos and short films. Since 2015, roller coasters and theme parks have incorporated virtual reality to match visual effects with haptic feedback. In social sciences and psychology, virtual reality offers a cost effective tool to study and replicate interactions in a controlled environment. It can be used as a form of therapeutic intervention. For instance, there is the case of the virtual reality exposure therapy (VRET), a form of exposure therapy for treating anxiety disorders such as post traumatic stress disorder (PTSD) and phobias. A VR therapy has been designed to help people with psychosis and agoraphobia manage their avoidance of outside environments. In the therapy, the user wears a headset and a virtual character provides psychological advice and guides them as they explore simulated environments (such as a cafe or a busy street). NICE is assessing the therapy to see if it should be recommended on the NHS. During the COVID 19 pandemic, social VR has also been used as a mental health tool in a form of self administered, non traditional cognitive behavioural therapy. Virtual reality programs are being used in the rehabilitation processes with elderly individuals that have been diagnosed with Alzheimer's disease. This gives these elderly patients the opportunity to simulate real experiences that they would not otherwise be able to experience due to their current state. 17 recent studies with randomized controlled trials have shown that virtual reality applications are effective in treating cognitive deficits with neurological diagnoses. Loss of mobility in elderly patients can lead to a sense of loneliness and depression. Virtual reality is able to assist in making aging in place a lifeline to an outside world that they cannot easily navigate. Virtual reality allows exposure therapy to take place in a safe environment. In medicine, simulated VR surgical environments were first developed in the 1990s. Under the supervision of experts, VR can provide effective and repeatable training at a low cost, allowing trainees to recognize and amend errors as they occur. Virtual reality has been used in physical rehabilitation since the 2000s. Despite numerous studies conducted, good quality evidence of its efficacy compared to other rehabilitation methods without sophisticated and expensive equipment is lacking for the treatment of Parkinson's disease. A 2018 review on the effectiveness of mirror therapy by virtual reality and robotics for any type of pathology concluded in a similar way. Another study was conducted that showed the potential for VR to promote mimicry and revealed the difference between neurotypical and autism spectrum disorder individuals in their response to a two dimensional avatar. Immersive virtual reality technology with myoelectric and motion tracking control may represent a possible therapy option for treatment resistant phantom limb pain. Pain scale measurements were taken into account and an interactive 3 D kitchen environment was developed based on the principles of mirror therapy to allow for control of virtual hands while wearing a motion tracked VR headset. A systematic search in Pubmed and Embase was performed to determine results that were pooled in two meta analysis. Meta analysis showed a significant result in favor of VRT for balance. In the fast paced and globalised business world, meetings in VR are used to create an environment in which interactions with other people (e. g. colleagues, customers, partners) can feel more natural than a phone call or video chat. In the customisable meeting rooms all parties can join using the VR headset and interact as if they are in the same physical room. Presentations, videos or 3D models (of e. g. products or prototypes) can be uploaded and interacted with. Compared to traditional text based CMC, Avatar based interactions in 3D virtual environment lead to higher levels of consensus, satisfaction, and cohesion among group members. VR can simulate real workspaces for workplace occupational safety and health purposes, educational purposes, and training purposes. It can be used to provide learners with a virtual environment where they can develop their skills without the real world consequences of failing. It has been used and studied in primary education, anatomy teaching, military, astronaut training, flight simulators, miner training, medical education, geography education, architectural design, driver training and bridge inspection. Immersive VR engineering systems enable engineers to see virtual prototypes prior to the availability of any physical prototypes. Supplementing training with virtual training environments has been claimed to offer avenues of realism in military and healthcare training while minimizing cost. It also has been claimed to reduce military training costs by minimizing the amounts of ammunition expended during training periods. Further, several application have been developed for multiple types of safety training. The latest results indicates that virtual reality safety training is more effective than traditional training in terms of knowledge acquisition and knowledge retention. In the engineering field, VR has proved very useful for both engineering educators and the students. A previously expensive cost in the educational department now being much more accessible due to lowered overall costs, has proven to be a very useful tool in educating future engineers. The most significant element lies in the ability for the students to be able to interact with 3 D models that accurately respond based on real world possibilities. This added tool of education provides many the immersion needed to grasp complex topics and be able to apply them. As noted, the future architects and engineers benefit greatly by being able to form understandings between spatial relationships and providing solutions based on real world future applications. The first fine art virtual world was created in the 1970s. As the technology developed, more artistic programs were produced throughout the 1990s, including feature films. When commercially available technology became more widespread, VR festivals began to emerge in the mid 2010s. The first uses of VR in museum settings began in the 1990s, seeing a significant increase in the mid 2010s. Additionally, museums have begun making some of their content virtual reality accessible. Virtual reality's growing market presents an opportunity and an alternative channel for digital marketing. It is also seen as a new platform for e commerce, particularly in the bid to challenge traditional "brick and mortar" retailers. However, a 2018 study revealed that the majority of goods are still purchased in physical stores. In the case of education, the uses of virtual reality have demonstrated being capable of promoting higher order thinking, promoting the interest and commitment of students, the acquisition of knowledge, promoting mental habits and understanding that are generally useful within an academic context. A case has also been made for including virtual reality technology in the context of public libraries. This would give library users access to cutting edge technology and unique educational experiences. This could include giving users access to virtual, interactive copies of rare texts and artifacts and to tours of famous landmarks and archeological digs (as in the case with the Virtual Ganjali Khan Project). Starting in the early 2020s, virtual reality has also been discussed as a technological setting that may support people's grieving process, based on digital recreations of deceased individuals. In 2021, this practice received substantial media attention following a South Korean TV documentary, which invited a grieving mother to interact with a virtual replica of her deceased daughter. Subsequently, scientists have summarized several potential implications of such endeavours, including its potential to facilitate adaptive mourning, but also many ethical challenges. Growing interest in the metaverse has resulted in organizational efforts to incorporate the many diverse applications of virtual reality into ecosystems like VIVERSE, reportedly offering connectivity between platforms for a wide range of uses.

Концерты

В июне 2020 года Жан Мишель Жарр выступил в VRChat. В июле Брендан Брэдли выпустил бесплатную веб-платформу FutureStages для проведения живых мероприятий и концертов в виртуальной реальности во время локдауна 2020 года. Джастин Бибер выступил 18 ноября 2021 года в WaveXR. 2 декабря 2021 года неигровые персонажи выступили в театре Мугар Омни, где зрители взаимодействовали с живым исполнителем как в виртуальной реальности, так и на экране IMAX-купола. Концерт Foo Fighters в формате VR к Super Bowl был показан на платформе Venues. Post Malone выступал на Venues, начиная с 15 июля 2022 года. Megan Thee Stallion выступала на AmazeVR в кинотеатрах AMC в течение 2022 года. 24 октября 2021 года Билли Айлиш выступила на Oculus Venues. Поп-группа Imagine Dragons выступила 15 июня 2022 года.

Здоровье и безопасность

Виртуальная реальность сопряжена со множеством проблем в области здоровья и безопасности. Длительное использование виртуальной реальности может вызывать ряд нежелательных симптомов, что, возможно, замедлило распространение этой технологии. Большинство систем виртуальной реальности поставляются с предупреждениями для пользователей, включающими информацию о: судорогах; нарушениях развития у детей; риске спотыканий, падений и столкновений; дискомфорте; травмах от повторяющихся нагрузок; а также о возможном влиянии на работу медицинских устройств. Некоторые пользователи могут испытывать подергивания, судороги или кратковременную потерю сознания при использовании VR-гарнитур, даже если у них в анамнезе нет эпилепсии и ранее не наблюдалось подобных состояний. Эти симптомы могут возникать у одного из 4000 человек, или 0,025% пользователей. Наиболее распространенными краткосрочными побочными эффектами являются тошнота, напряжение глаз, головная боль и дискомфорт. Кроме того, из-за значительного веса VR-гарнитур, дискомфорт может быть более выражен у детей. Поэтому детям не рекомендуется использовать VR-гарнитуры. Другие проблемы могут возникать при взаимодействии с окружающей средой. Надев VR-гарнитуру, человек быстро теряет ориентацию в реальном мире и может получить травму, споткнувшись или столкнувшись с реальными предметами. VR-гарнитуры, как и любое устройство с экраном, могут вызывать усталость глаз, поскольку люди реже моргают при просмотре экрана, что приводит к сухости глаз. Существуют опасения, что VR-гарнитуры могут способствовать развитию близорукости, однако, несмотря на то, что гарнитура находится близко к глазам, они не обязательно усугубляют близорукость, если фокусное расстояние отображаемого изображения достаточно велико. Болезнь виртуальной реальности (также известная как киберболезнь) возникает, когда воздействие виртуальной среды вызывает симптомы, схожие с симптомами морской болезни. Женщины страдают от симптомов, вызванных гарнитурами, значительно чаще, чем мужчины – примерно в 77% случаев против 33%. Наиболее распространенными симптомами являются общий дискомфорт, головная боль, ощущение дискомфорта в желудке, тошнота, рвота, бледность, потоотделение, усталость, сонливость, дезориентация и апатия. Например, Virtual Boy от Nintendo подверглась критике из-за негативных физических эффектов, включая "головокружение, тошноту и головные боли". Эти симптомы морской болезни возникают из-за несоответствия между тем, что видит человек, и тем, что воспринимает его тело. Когда вестибулярная система, отвечающая за равновесие, не ощущает движения, которое ожидается от визуальной информации, поступающей через глаза, пользователь может испытывать болезнь VR. Это также может произойти, если система VR имеет недостаточную частоту кадров или если существует задержка между движением тела и визуальной реакцией на экране. Поскольку примерно 25–40% людей испытывают ту или иную форму болезни VR при использовании VR-устройств, компании активно ищут способы снизить ее проявления. Конфликт вергенции и аккомодации (VAC) является одной из основных причин болезни виртуальной реальности. В январе 2022 года The Wall Street Journal сообщила, что использование VR может привести к физическим травмам, включая травмы ног, рук, плеч и спины. Также были зафиксированы случаи травм шеи, особенно шейных позвонков, связанные с использованием VR.

There are many health and safety considerations of virtual reality. A number of unwanted symptoms have been caused by prolonged use of virtual reality, and these may have slowed proliferation of the technology. Most virtual reality systems come with consumer warnings, including: seizures; developmental issues in children; trip and fall and collision warnings; discomfort; repetitive stress injury; and interference with medical devices. Some users may experience twitches, seizures or blackouts while using VR headsets, even if they do not have a history of epilepsy and have never had blackouts or seizures before. One in 4,000 people, or .025%, may experience these symptoms. Motion sickness, eyestrain, headaches, and discomfort are the most prevalent short term adverse effects. In addition, because of the virtual reality headsets' heavy weight, discomfort may be more likely among children. Therefore, children are advised against using VR headsets. Other problems may occur in physical interactions with one's environment. While wearing VR headsets, people quickly lose awareness of their real world surroundings and may injure themselves by tripping over, or colliding with real world objects. VR headsets may regularly cause eye fatigue, as does all screened technology, because people tend to blink less when watching screens, causing their eyes to become more dried out. There have been some concerns about VR headsets contributing to myopia, but although VR headsets sit close to the eyes, they may not necessarily contribute to nearsightedness if the focal length of the image being displayed is sufficiently far away. Virtual reality sickness (also known as cybersickness) occurs when a person's exposure to a virtual environment causes symptoms that are similar to motion sickness symptoms. Women are significantly more affected than men by headset induced symptoms, at rates of around 77% and 33% respectively. The most common symptoms are general discomfort, headache, stomach awareness, nausea, vomiting, pallor, sweating, fatigue, drowsiness, disorientation, and apathy. For example, Nintendo's Virtual Boy received much criticism for its negative physical effects, including "dizziness, nausea, and headaches". These motion sickness symptoms are caused by a disconnect between what is being seen and what the rest of the body perceives. When the vestibular system, the body's internal balancing system, does not experience the motion that it expects from visual input through the eyes, the user may experience VR sickness. This can also happen if the VR system does not have a high enough frame rate, or if there is a lag between the body's movement and the onscreen visual reaction to it. Because approximately 25–40% of people experience some kind of VR sickness when using VR machines, companies are actively looking for ways to reduce VR sickness. Vergence accommodation conflict (VAC) is one of the main causes of virtual reality sickness. In January 2022 The Wall Street Journal found that VR usage could lead to physical injuries including leg, hand, arm and shoulder injuries. VR usage has also been tied to incidents that resulted in neck injuries (especially injures to the cervical vertebrae).

Дети и подростки в виртуальной реальности

Дети все больше осознают возможности VR, а число детей в США, никогда о ней не слышавших, сократилось вдвое с осени 2016 года (40%) до весны 2017 года (19%). Исследовательский отчет Piper Sandler за 2022 год показал, что только 26% американских подростков владеют VR-устройством, 5% используют его ежедневно, в то время как 48% владельцев подростковых гарнитур используют его "нечасто". Из числа подростков, не владеющих VR-гарнитурой, 9% планируют приобрести ее. 50% опрошенных подростков не проявляют интереса к метавселенной или не уверены в ней и не планируют покупать VR-гарнитуру. Исследования показывают, что маленькие дети, в отличие от взрослых, могут когнитивно и поведенчески реагировать на иммерсивную VR иначе. VR помещает пользователей непосредственно в медиаконтент, что потенциально делает опыт для детей очень ярким и реалистичным. Например, дети в возрасте от 6 до 18 лет сообщали о более высоком уровне присутствия и ощущения "реальности" виртуальной среды по сравнению со взрослыми от 19 до 65 лет. Особенно актуальны исследования потребительского поведения в VR, ее влияния на детей, а также разработка кодекса этического поведения, касающегося несовершеннолетних пользователей, учитывая доступность VR-порнографии и контента, содержащего насилие. Исследования, связанные с насилием в видеоиграх, показывают, что воздействие медиа-насилия может влиять на взгляды, поведение и даже самооценку. Самооценка является ключевым индикатором основных установок и адаптационных способностей, особенно у подростков. Ранние исследования, сравнивавшие наблюдение за жестокими VR-играми с участием в них, показали, что физиологическое возбуждение и агрессивные мысли, но не враждебность, выше у участников, чем у наблюдателей. Опыт использования VR детьми может включать одновременное представление виртуального мира и восприятие физического мира. Чрезмерное использование иммерсивных технологий с выраженными сенсорными характеристиками может нарушить способность детей соблюдать правила физического мира, особенно при использовании VR-гарнитуры, блокирующей восприятие объектов в физическом пространстве. Иммерсивная VR может предоставлять пользователям мультисенсорный опыт, воспроизводящий реальность или создающий сценарии, невозможные или опасные в физическом мире. Наблюдения за 10 детьми, впервые знакомящимися с VR, показали, что дети 8–12 лет чувствовали себя увереннее при изучении VR-контента в знакомой обстановке, например, им нравилось играть на кухне в Job Simulator и нарушать правила, совершая действия, запрещенные в реальной жизни, такие как поджоги. Постоянное отслеживание, необходимое для всех VR-систем, делает технологию особенно полезной и уязвимой для массовой слежки, включая сбор информации о личных действиях, движениях и реакциях. Это может косвенно раскрывать информацию об этнической принадлежности пользователя, его личностных чертах, страхах, эмоциях, интересах, навыках, состоянии физического и психического здоровья. По своей природе технология VR позволяет собирать широкий спектр данных о пользователях, включая очевидную информацию, такую как имена пользователей и данные учетных записей, а также более личные данные, такие как физические движения, привычки взаимодействия и реакции на виртуальные среды. Кроме того, передовые VR-системы могут собирать биометрические данные, такие как характеристики голоса, движения глаз и физиологические реакции на VR-опыт. Технология виртуальной реальности значительно развилась с момента своего появления, превратившись из нишевой технологии в массовый потребительский продукт. С ростом пользовательской базы увеличивается и объем собираемых персональных данных. Эти данные могут использоваться для улучшения VR-систем, предоставления персонализированного опыта или сбора демографической информации в маркетинговых целях. Однако это также вызывает серьезные опасения по поводу конфиденциальности, особенно когда данные хранятся, передаются или продаются без явного согласия пользователя. Существующие законы о защите данных и конфиденциальности, такие как Общий регламент по защите данных (GDPR) в ЕС и Закон о конфиденциальности потребителей Калифорнии (CCPA) в США, могут применяться к VR. Эти нормативные акты требуют от компаний раскрывать информацию о сборе и использовании данных, а также предоставлять пользователям определенный контроль над своей личной информацией. Несмотря на эти правила, обеспечение соблюдения законов о конфиденциальности в VR может быть сложным из-за глобального характера технологии и огромного объема собираемых данных. Учитывая историю проблем с конфиденциальностью, участие Meta Platforms (ранее Facebook, Inc.) на рынке VR вызвало специфические опасения по поводу конфиденциальности на ее платформах. В августе 2020 года Facebook объявила, что продукты Oculus будут регулироваться условиями использования и политикой конфиденциальности социальной сети Facebook, а для использования будущих моделей гарнитур Oculus потребуется учетная запись Facebook, а также для всех существующих моделей (путем прекращения поддержки отдельной системы учетных записей Oculus) с января 2023 года. Это объявление подверглось критике за обязательную интеграцию гарнитур Oculus с политикой сбора данных Facebook (включая политику Facebook, требующую указания реального имени) и за блокировку использования оборудования в случае приостановки действия учетной записи пользователя. В следующем месяце Facebook приостановила продажу продуктов Oculus в Германии из-за опасений регулирующих органов, что новая политика нарушает GDPR. В 2022 году компания представила отдельную систему "Meta account".

Children are becoming increasingly aware of VR, with the number in the USA having never heard of it dropping by half from Autumn 2016 (40%) to Spring 2017 (19%). A 2022 research report by Piper Sandler revealed that only 26% of U. S. teens own a VR device, 5% use it daily, while 48% of teen headset owners "seldom" use it. Of the teens who don't own a VR headset, 9% plan to buy one. 50% of surveyed teens are unsure about the metaverse or don't have any interest, and don't have any plans to purchase a VR headset. Studies show that young children, compared to adults, may respond cognitively and behaviorally to immersive VR in ways that differ from adults. VR places users directly into the media content, potentially making the experience very vivid and real for children. For example, children of 6–18 years of age reported higher levels of presence and "realness" of a virtual environment compared with adults 19–65 years of age. Studies on VR consumer behavior or its effect on children and a code of ethical conduct involving underage users are especially needed, given the availability of VR porn and violent content. Related research on violence in video games suggests that exposure to media violence may affect attitudes, behavior, and even self concept. Self concept is a key indicator of core attitudes and coping abilities, particularly in adolescents. Early studies conducted on observing versus participating in violent VR games suggest that physiological arousal and aggressive thoughts, but not hostile feelings, are higher for participants than for observers of the virtual reality game. Experiencing VR by children may further involve simultaneously holding the idea of the virtual world in mind while experiencing the physical world. Excessive usage of immersive technology that has very salient sensory features may compromise children's ability to maintain the rules of the physical world, particularly when wearing a VR headset that blocks out the location of objects in the physical world. Immersive VR can provide users with multisensory experiences that replicate reality or create scenarios that are impossible or dangerous in the physical world. Observations of 10 children experiencing VR for the first time suggested that 8 12 years old kids were more confident to explore VR content when it was in a familiar situation, e. g. the children enjoyed playing in the kitchen context of Job Simulator, and enjoyed breaking rules by engaging in activities they are not allowed to do in reality, such as setting things on fire. the persistent tracking required by all VR systems makes the technology particularly useful for, and vulnerable to, mass surveillance, including information gathering of personal actions, movements and responses. may indirectly reveal information about a user's ethnicity, personality traits, fears, emotions, interests, skills, and physical and mental health conditions. The nature of VR technology means that it can gather a wide range of data about its users. This can include obvious information such as usernames and account information, but also extends to more personal data like physical movements, interaction habits, and responses to virtual environments. In addition, advanced VR systems can capture biometric data like voice patterns, eye movements, and physiological responses to VR experiences. Virtual reality technology has grown substantially since its inception, moving from a niche technology to a mainstream consumer product. As the user base has grown, so too has the amount of personal data collected by these systems. This data can be used to improve VR systems, to provide personalized experiences, or to collect demographic information for marketing purposes. However, it also raises significant privacy concerns, especially when this data is stored, shared, or sold without the user's explicit consent. Existing data protection and privacy laws like the General Data Protection Regulation (GDPR) in the EU, and the California Consumer Privacy Act (CCPA) in the United States, can be applied to VR. These regulations require companies to disclose how they collect and use data, and give users a degree of control over their personal information. Despite these regulations, enforcing privacy laws in VR can be challenging due to the global nature of the technology and the vast amounts of data collected. Due to its history of privacy issues, the involvement of Meta Platforms (formerly Facebook, Inc.) in the VR market has led to privacy concerns specific to its platforms. In August 2020, Facebook announced that Oculus products would become subject to the terms of use and privacy policy of the Facebook social network, and that a Facebook account would be required to use future Oculus headset models, and all existing models (via deprecation of the separate Oculus account system) beginning January 2023. The announcement was criticized for the mandatory integration of Oculus headsets with Facebook data collection and policies (including the Facebook real name policy), and preventing use of the hardware if the user's account is suspended. The following month, Facebook halted the sale of Oculus products in Germany due to concerns from regulators that the new policy was a violation of GDPR. In 2022, the company would later establish a separate "Meta account" system.

Кибер-атака

В 2024 году исследователи из Чикагского университета обнаружили уязвимость в системе VR Quest от Meta Platforms, позволяющую получить доступ к учетным данным пользователей и внедрять ложную информацию во время онлайн-банкинга. В другом исследовании с использованием Beat Saber большинство участников не заметили атаки на их VR-гарнитуры. Реализация этой атаки за пределами исследовательских условий затруднена, однако она может сделать цель уязвимой для различных угроз, таких как фишинг, интернет-мошенничество и установление доверительных отношений с целью эксплуатации.