Дополненная реальность (augmented reality, AR) постепенно покоряет различные сферы жизни и деятельности человека, вторгаясь в мир мобильных устройств, космоса и автомобилей. Стремительное развитие вычислительных технологий делает возможной такую реальность, которая ранее была возможна лишь в научной фантастике. В ближайшем будущем её восприятие изменится на некую смесь из действительных событий и явлений и создаваемой компьютерами картинки.
Дополненная реальность впервые появилась в первой половине 1990-х годов и сегодня широко используется в фильмах и телевизионных программах. Например, может быть синтезировано изображение диктора на фоне природных пейзажей. Разумеется, технология прогрессирует и как способ решения военных задач, таких как совершенствование приборов ночного видения, помощь боевым пилотам в отслеживании цели и проведение технического обслуживания техники. Практическое применение в сфере медицины началось около двух лет назад. Другими словами, вскоре AR может стать неотъемлемой частью повседневной жизни. Этому в немалой степени поспособствуют новые алгоритмы обработки изображений, более производительные микропроцессоры и графические чипы. Как отмечает разработчик написанной на С бесплатной библиотеки ARToolkit профессор Хироказу Като (Hirokazu Kato) из японского Института наук и технологий Нара (Nara Institute of Science & Technology, NAIST), «даже iPhone предоставляет большую вычислительную мощность, чем рабочие станции 1990-х». Первые потребительские продукты на основе AR должны выйти на рынок ещё до конца 2009 года, а в течение нескольких лет тенденция захватит домашнюю электронику, переворачивая типичное представление о ней.

Так что же такое AR? По сути, это технология, расширяющая воспринимаемую человеком действительность за счёт дополнения видимого и ощущаемого мира цифровой информацией в реальном времени. Фундаментальное отличие между дополненной реальностью и виртуальной (VR), активно развивавшейся в последние несколько десятков лет, заключается в соотношении данных из реального мира и обрабатываемых компьютером. Если VR стремится заменить настоящий мир практически полностью, то AR только расширяет представление о происходящих в нём явлениях.

Чтобы реализовать AR на практике, необходимо соответствующее оборудование: компьютеры, сенсоры, интерфейсы и устройства вывода информации. В зависимости от возможностей каждого компонента и методов представления результатов его работы открываются широкие перспективы использования AR для решения прикладных задач. Например, если невидимое невооруженным глазом изображение человека в инфракрасном спектре или полученное с помощью магнитно-резонансной системы наложить на реальный вид, становится возможным наблюдение кровеносных сосудов, работы органов и тому подобное, что пришлось бы весьма кстати в улучшении качества медицинского обслуживания. Но такие системы пока сложны в реализации, а вот появляющиеся перед взглядом подсказки или инструкции относительно работы с тем или иным компонентом оборудования, его ремонта – это функциональность сегодняшних прототипов.

AR может означать дополнительное осязание или звук, но преимущественно разработки ведутся в сфере визуальной информации. Подобные интерфейсы дополненной реальности могут быть разделены на четыре группы по типу устройства вывода: компьютерные экраны, мобильные телефоны, встроенные в очки дисплеи и проекторы. Во всех случаях изображение фиксируется камерами, затем обрабатывается и выводится в изменённом виде. При этом компьютерные экраны – это нечто наподобие зеркала с функциями AR. Как объясняет профессор Джан Рекимото (Jun Rekimoto) из Университета Токио (University of Tokyo), они позволяют симулировать косметические процедуры, примерку одежды или сравнить навыки в гольфе с движениями Тайгера Вудса. Дополненная реальность в мобильных телефонах ближе к широкому распространению. Многие портативные устройства оснащены камерами, GPS, сенсорами ускорения.

Разрабатывается ПО, которое в зависимости от местонахождения аппарата и положения его экрана в пространстве показывает соответствующую информацию о снимаемом на камеру объекте. Данные предоставляют сетевые сервисы, но ситуация в корне отличается от непосредственного доступа к ним пользователя через Интернет: нет нужды в мышке, клавиатуре, вводе запроса в поисковую строку и выбора из ссылок подходящей. Смартфон может показать направление, в котором искать потерявшегося в толпе товарища, или указать путь к ближайшим ресторанам, накладывая на реальное изображение улиц стрелочные указатели и дистанцию до заведений. Если проекторы и встроенные в очки дисплеи с технологией дополненной реальности будут популярны, они изменят жизнь не меньше, чем мобильные телефоны, ведь им доступна схожая функциональность, но с более интуитивным визуальным интерфейсом – например, проецирование клавиатуры на руку для набора номера или SMS. А простой лист бумаги может превратиться в книгу с анимированными персонажами.

Однако разработка HMD (head-mounted displays – надеваемые на голову дисплеи) требует сложных технологий, и хотя проблемы на пути к практичным в повседневной жизни устройствам решаются, появления простых в обращении продуктов придётся подождать. Впрочем, создать простейший эффект дополненной реальности позволяет самый обычный проектор или встроенный в телефон пикопректор, накладывающий изображение на какой-либо объект. Некоторые решения и применением AR уже находятся в коммерческом использовании. Так, VeinViewer от компании Luminetx Corp создаёт с помощью снимков «рисунок» вен человека прямо на его теле. Даже медработники с минимальным практическим опытом не смогут при этом «промахнуться» во время забора крови и других процедур. Отдельной строкой можно упомянуть HMD, которые проецируют изображение прямо на сетчатку глаза. Причём не примитивные геометрические формы, а осуществляемый в реальном времени текстовый перевод речи собеседника.

Продвинутые системы AR связаны не только с выводом изображения. Профессор Като исследует метод манипулирования виртуальными предметами с помощью рук. По его словам, хотя сенсорные панели более интуитивны, чем мышь или клавиатура, но «вы всё равно не касаетесь информации». С помощью дополненной реальности взаимодействие с объектами цифрового мира становится более реалистичным.

Что касается домашней электроники, отдельные эксперты предсказывают закат некоторых видов устройств и замену их системами с AR. Например, кнопки станут виртуальными и будут проецироваться с HMD на ладонь, а функции записи и хранения медиаконтента перейдут к облачным сервисам. Возможно, это слишком смелое предположение исполнительного директора Tonchidot Corp Такахиро Игучи (Takahito Iguchi), но конвергенция до определённой степени дополненной реальности и бытовой техники вполне возможна. Виртуализация интерфейсов взаимодействия может быть продемонстрирована на примере разработки CRISTAL (Control of Remotely Interfaced Systems using Touch-based Actions in Living spaces – Управление дистанционно связанными системами с помощью сенсорно фиксируемых движений в жилом помещении), показанной на конференции SIGGRAPH 2009. При помощи камер и проекторов на столе создаётся изображение всей комнаты, и когда пользователь касается проекции какой-либо техники, активируется режим управления им – подобно иконкам на рабочем столе компьютера.

Отличным примером недорогой системы дополненной реальности может служить интерфейс «Шестое чувство» (SixthSense), созданный Пранавом Мистри (Pranav Mistry). В него входят камера, карманный проектор, смартфон и цветные ленты для пальцев, которые выступают в роли маркеров. Их перемещение в пространстве фиксируется и соответствующим образом меняется выводимое проектором изображение. Так, если сомкнуть большие и указательные пальцы рук в виде рамки и «щёлкнуть затвором», будет сделано фото. При определённом положении ладони на неё проецируется клавиатура мобильного телефона, а работать в графическом редакторе можно почти на любой поверхности, просто показывая знаки руками в пространстве.