Virtuální realita — od počátku po současnost

Mikki
Mikki
May 24, 2019 · 11 min read
Image for post
Image for post

Já jsem zastánce knihovny a klasických knih. Což je asi vidět i na mé práci knihovnice. Bohužel čím víc jsem vytížená v práci, školními a mimoškolními aktivitami, tím méně mám čas chodit do běžné knihovny si jen tak zrelaxovat, neboť v tu dobu už bývají obvykle zavřené. Došlo to až do takového bodu, kdy jsem si já, jeden z hlavních odpůrců, začala půjčovat e-knihy, protože na ty se otevírací doba knihovny nevztahuje. Je mi z toho trochu smutno, protože bych si i tak ráda zašla jen posedět, projít se mezi regály a objevovat knihy.

Jenže jak jak to udělat, když asi žádná knihovna nebude otevřená v jednu ráno?

V hlavě mi tak začal vrtat nápad, u kterého by bylo skvělé, kdyby se zrealizoval. Virtuální knihovna. Není potřeba v ní mít žádné zaměstnance, kdokoliv a kdykoliv se tam může připojit, není omezená prostorem a více méně ani finančním limitem. Na druhou stranu, aby se člověk mohl do té virtuální knihovny připojit, tak potřebuje vydat větší finanční obnos na komponenty virtuální reality. Jelikož ale moje vysněná knihovna zatím nefunguje a pravděpodobně asi ještě dlouho fungovat nebude, pojďme se blíže podívat na současnou podobu virtuální reality a jejího využívání k učení.

Historie aneb jak to všechno začalo.

Kolem vzniku samotného termínu panují dohady, ale tak jako tak by se dalo říct, že pojem virtuální realita je už dědeček.

Prvně se ho použil v roce 1938 francouzský avantgardní spisovatel Antonin Artaud ve své knize Le Théâtre et son double (Divadlo a jeho dvojenec), ve které popsal iluzorní charakter postav a objektů v divadle.

Druhá teorie podporuje jiného spisovatele — Damiena Brodericka, který v roce 1982 vydal vědeckofantastický román The Judas Mandala, ve kterém použil pojmy „virtuální realita“ a „virtuální matrix“.

Technologicky měla virtuální realita (zkráceně VR) vývoj celkem rychlý. První vlaštovka se objevila už na začátku 19. století, 1838, kdy výzkum Charlese Wheatstona ukázal, že lidský mozek zpracovává různé dvojrozměrné obrazy z každého oka do jednoho 3D objektu. Následně na to sestrojil stereoskop, ve kterém promítal dvě fotografie vedle sebe a uživateli to tak dávalo pocit hloubky a ponoření do obrazu. Stereoskopická konstrukce se dodnes využívá v nízkorozpočtové VR za pomoci mobilního telefonu.

V roce 1929 vytvořil Edward Link „Link trainer“, pravděpodobně první komerční letecký simulátor, který byl zcela elektromechanický. Tento přístroj pro zaškolení a zlepšení svých dovedností využilo více než 500 000 pilotů.

V polovině padesátých let vyvinul kameraman Morton Heiling „Sensorama“, což byla jakási arkádová skříňka, která měla působit na všechny smysly, nejen zrak a sluch. Jeho druhým vynálezem byla v roce 1960 „Telesphere Mask“, která byla předchůdcem současných přístrojů, ale zároveň prvním představitelem displeje na hlavě (Head Mounted Display — zkráceně HMD). Tato věc zatím nedokázala sledovat pohyb uživatele.

O rok později, 1961, vyvinuli dva inženýři společnosti Philco Corporation prvního předchůdce HMD jak ho známe dnes — „Headsight“. To zahrnovalo obrazovky na každé oko a magnetický systém sledování pochybu. Nebyl primárně vytvořen pro virtuální realitu, ale pro armádu.

V roce 1968 vytvořil Ivan Sutherland se svým studentem Bodem Sproullem první HMD, který byl připojen k počítači a ne na kameru. Jelikož to bylo velmi těžké zařízení, které muselo být zavěšeno na stopě, získalo název Damoklův meč.

V roce 1969 se objevuje Myron Krueger, který přichází na scénu s „umělou realitou“. Myron je počítačový umělec, který pro VR vyvinul řadu zážitků, které na lidi v tomto prostředí reagovaly.

Stále to ale nebylo vše a VR nabízela ještě mnoho příležitostí. Těch se chopil v roce 1987 Jaron Lanie, zakladatel vizuální programovací laboratoře (VPL), když vytvořil (nebo zpopularizoval, viz začátek kapitoly) termín „virtuální realita“. Doposud totiž tato oblast výzkumu neměla jméno. Jaron prostřednictvím svého výzkumu ve VPL vyvinul řadu vybavení pro VR, včetně „Dataglove“ a displeje na hlavě „EyePhone“. Byly první společností, která prodávala brýle a rukavice na virtuální realitu.

V roce 1991 vstupují do hry vývojáři počítačových her. Virtuality Group rozjela řadu arkádových her a automatů. Hráči mohli nosit brýle pro VR a hrát na automatech s reálnými stereoskopickými 3D obrázky.

Ve stejném roce, ve kterém proběhla premiéra filmu Batman se vrací (1992), byla pomocí jiného filmu — „Lawnmower Man“ — VR představena širokému publiku. Film vypráví o vědci, který používal VR jako experiment na zvýšení inteligence retardovaného zahradníka.

V roce představila společnost Sega na největším světovém veletrhu spotřební elektroniky Consumer Electonics Show svoji soupravu Sega VR pro konzoli Sega Genesis. Prototyp měl brýle se sledováním hlavy, stereo zvuk a LCD monitory ve hledí. Společnost Sega původně plánovala prodej na rok 2015, ale kvůli obtížím technického vývoje zůstalo zařízení navždy ve fázi prototypu. A to, i přestože pro tento produkt byly vyvinuty 4 hry.

Další společnost, která se zapojila, byla v roce 1995 Nintendo se svým „Nintendo Virtual Boy“, což byla 3D herní konzole, jako první vůbec konzole, která byla přenosná a dokázala zobrazit skutečnou 3D grafiku. Přístroj, který měl zpočátku potenciál, nakonec selhal pro nedostatek barev v grafice (byly jen červené a černé hry), nedostatečnou softwarovou podporu a nepohodlné používání. Nintendo nakonec výrobu ukončilo.

Nakonec výrazně do virtuální reality zasáhl film Matrix (1999). Přestože nebyl prvním filmem, který popularizoval VR, byl nakonec tím nejdůležitějším. Ukázalo se, že nafingovaný svět ve kterém lidé žijí, aniž by tušili, že v něm vlastně nežijí, se stal pro lidi zajímavým a důležitým pro začlenění simulované reality do mainstreamu.

Prvních patnáct let 21. století zaznamenalo výrazný, rychlý pokrok ve vývoji virtuální reality. Počítačová technika, zejména malé a výkonné mobilní technologie, prudce vzrostla, zatímco ceny jsou neustále snižovány. V roce 2016 přichází do hry další hráč, který konkuruje svým přístrojem Oculus Rift s produkty společnosti HTC a Valce, Microsoftu a Sony. Navíc se vyvíjí a testují i další možnosti mimo brýle a klasické příruční ovladače stimulující pohyb rukou.

1, 2, 3… Kolik těch realit vlastně je?

VR můžeme dělit na tři kategorie: pasivní, aktivní a interaktivní stupeň virtuální reality.

1. Pasivní stupeň VR

Pasivní virtuální realita funguje podobně jako klasicky promítaný film. Do děje, který vidíme a slyšíme, nemůžeme nijak zasahovat. Využívat se to dá například na prohlédnutí okolí, tento snímek je pořízený speciální kamerovou technikou natáčející obraz v 360 stupňovém rozsahu. Nebo na sledování instruktážních filmů.

2. Aktivní stupeň VR

V aktivním stupni máme sice pořád málo možností, ale už aspoň můžeme prostředí libovolně zkoumat. Sice nemůžeme měnit prostředí, ale můžeme se v něm volně pohybovat. Využít se dá například při léčbě fobie, nebo při návštěvě muzea.

3. Interaktivní stupeň VR

Tento stupeň má největší potenciál. Lze se tu nejen pohybovat a zkoumat okolí, ale i upravovat daném prostředí. Aplikace naprogramované v této kategorii se dají využít pro vzdělávání, i pro zábavu. Například moje vysněná knihovna, o které jsem mluvila v úvodu, by byla vytvořená v tomto prostředí, protože by se dalo nejen procházet mezi regály, ale i půjčovat knihy.

Vidím přírodu, stavím dům, aneb jaké smysly VR ovládá

Ačkoliv virtuální realita umí být dost reálná a je na špičkové úrovni, pořád má svá omezení, přes které se nedostane — je schopná ovlivnit 3 z 5 našich smyslů a to zrak, hmat a sluch.

Zrak je ze všech smyslů ten nejdůležitější, neboť skrze něj VR vnímáme. Také on může za to, když se uživatelům VR nevolno a motá se jim hlava. Proto se tvůrci musí při výrobě komponentů zaměřit hlavně na něj. U displeje jsou dva hlavní parametry. Prvním je rozlišení obrazu pro jedno oko — údajně je potřeba rozlišení na úrovni 4K, tedy 3840 x 2160 pixelů. Aktuálně ještě na této úrovni nejsme, udává se že máme 4x menší kvalitu. Druhým neméně důležitým parametrem je rychlost odezvy zobrazovaného obrazu. Pokud je zasekávaný, nebo pomalý, vede to k nevolnosti uživatele.

Bez hmatu by to nebyl takový zážitek, a proto je důležité se zaměřit i na něj. Bez hmatu bychom nemohli interagovat s okolím a mohli bychom tak leda sledovat film, nebo jen pozorovat prostředí a nic víc. Toto je technologicky nejnáročnější. V současné době se používají buď ovladače, nebo rukavice. Pokud uživatel ovládá hru pomocí ovladačů, tak sice může ve hře aktivně působit, ale reálně nic neucítí. V tomto případě jsou lepší rukavice, které zprostředkují skutečný hmatový pocit oné věci, ať už tvrdost, materiál, teplotu, nebo třeba váhu. Bohužel jsou rukavice příliš nákladné na výrobu, tak většina výrobců využívá ovladače. A na klasické hraní her to nejen stačí, ale možná je to i lepší. Nějak si nedokážu představit, že bych například z luku střílela s holýma rukama. Když mám v ruce ovladač, tak mám aspoň trochu pocit, že v nich ten luk je.

Částečně se zrakem, částečně s hmatem se pojí i pohyb. Co by to bylo za průzkum bez pohybu. Volný pohyb je pro programátory největší výzvou, pracuje se například na přístroji, který umožňuje běhat bez omezení. Momentálně je možné se pohybovat jen v okruhu několik málo metrů a i tak je to docela nebezpečné. Pokud ve VR dojde k náhlé změně, mozek na to zákonitě zareaguje a chce se pohnout i doopravdy. Uživatel tak často minimálně škobrtne, pokud rovnou neupadne.

Se zrakem i pohybem se pojí i sluch. Intenzita a melodie tvoří důležitou součást, podává celkovou informaci o vnímané scéně a napomáhá k orientaci v prostoru. Aktuálně je technologicky vyřešen.

Kde všude je možné VR využít

Jak už jsem nejspíš zmínila virtuální realita má ohromný potenciál. Podle Aukstakalnise a Blatnera ji lze využít primárně ve čtyřech oblastech — modelování, komunikace, řízení a zábava.

1. Virtuální modelování

Pravděpodobně nejpřínosnější prvek VR. Bohužel ne každý z nás má dobré prostorové vnímání a tak promítání 3D modelů přináší mnohem lepší možnosti. Kromě toho díky tomu je možné jít po vrstvách věcí, například odhalovat funkčnost motoru pro inženýry, nebo zjistit jak přesně pracuje tělo.

2. Virtuální komunikace

Sociální sítě jsou sociální sítě a facebook vládne světu, ale představě komunikace tváří v tvář s člověkem, který bydlí třeba přes oceán, se nic nevyrovná. Mohlo by to zahraňovat nejen partnerské vztahy, ale i ty kamarádské, nebo rodinné. Komunikace může probíhat s jednou osobou, ale i s celou skupinou. Velký potenciál tak vidím například v pořádání mezinárodních konferencí, na kterou se nemůže dostavit slavná osobnost, jen protože snáší špatně cestu a konference je osm hodin letadlem. Navíc by na ní bylo možné využívat i virtuálních nástrojů a pomůcek. Dokážu si to představit třeba lékařské konferenci, kde budou demonstrovat převratný způsob operace, nebo mezi výzkumníky, kteří budou stát nad lékem a debatovat k čemu by se dal použít, nebo co něj přidat, aby se dal použít.

3. Virtuální řízení

Běh dnešního světa řídí počítače a dost oborů by se bez nich již neobešla. Představme si například řízení letového provozu na mezinárodním letišti ve virtuálním prostředí. Toto již není omezeno fyzickým prostorem a tak se mohou zapojit i tělesně postižení, kteří by se jinak na řídící věž nedostali.

4. Virtuální zábava

Tady snad ani není potřeba nic dodávat. V současné době se jedná asi o nejvýnosnější oblast VR. Představa, že si budu moci zahrát svůj oblíbený film jako jedna z hlavních postav, je úžasná. Ale i když to může znít maličko pesimisticky, virtuální realita se používá jen jako zábava, není tomu tak. Stejně jako jsou počítačové hry, které mohou rozvíjet jazyk, strategické a logické myšlení, tak to stejné nabízí i VR. Další možnosti vidím i například v pohybových hrách. Ven své dítě možná nedostaneme, ale pokud bude skotačit s přáteli na DDR, tak pořád lepší jak nic. (Navíc jsem v rámci hledání zdrojů narazila i na video z jedné hry a to vypadalo teda hodně náročně, jak fyzicky, tak na postřeh a na vnímání hudby.)

Virtuální realita a vzdělávání

Virtuální realita má ve vzdělávání velký potenciál, ale objevuje se zatím jen zřídka. Limitující je bohužel nejen cena samotného přístroje, která začíná, pokud chceme kvalitní, na deseti tisících a pokračuje výš, ale i obsah, který ještě není ještě připravený. Výrobci se primárně zabývají zábavním průmyslem, protože z toho si nejvíc vydělají.

Velkou příležitost vidím v MOOC. V současné době existuje velké množství kurzů a některé se i zdají být neuvěřitelné, že se vzdělávají na dálku. Kdyby si k ruce vzali VR, mohli by své portfolio vyučovaných předmětů nejen rozšířit, ale zároveň by i mohli využívat specialistů a odborníků, které by třeba jinak nezískali. Mohou na dálku vzdělávat i lidi, u kterých je vyžadována manuální práce, například technologické, nebo lékařské obory. Ovšem, pořád by to chtělo, aby minimálně lékař, nebo student medicíny měl praxi i ve skutečné nemocnici, představa, že mě má operovat někdo, kdo má za sebou sice 50 úspěšných operací, ale všechny ve virtuální realitě, by mě moc neuklidnila, ale mohou tak vzdělat i lidi, kteří nemají příležitost chodit do skutečné školy. Nebo nemají příležitost chodit do ní tak často, protože musí třeba ještě chodit do práce.

Obecně lze říci, že lékařský obor by měl velkou výhodu, kdyby měl při ruce VR. Nováčci si mohou vyzkoušet operaci, aniž by někoho skutečně ohrozili na životě. Pomohlo by jim to získat sebevědomí, a zároveň tak zjistit svoje limity dřív, než bude pozdě.

Další složkou jsou vojenské síly, nebo záchranné služby. Nikdo nikdy neví, jak bude reagovat, dokud se neocitne v dané situaci, a i když může teoreticky cvičit sebevíc a sebelíp, neznamená to, že v daném okamžiku nezpanikaří. Když si projde simulaci útoku/nehody, bude se na ni umět připravit.

U střední a základní školy se může na první pohled jevit, že jim VR bude k ničemu, nebo tak max do jedné hodiny, ale opak je pravdou. Virtuální realita je zábava už jen proto, že je to něco netradičního. Pokud by si měl žák vybrat, zda se bude učit o Alexandru Makedonském v učebně, nebo se starověkém Řecku, rozhodně si vybere Řecko. Kromě toho pak tu jsou odlišné styly učení a pochopení látky. Někomu stačí, když se řekne, že Alexandr přeseknul Gordický uzel, někdo jiný si to nedokáže představit a potřebuje to vidět, aby to pochopil.

Stejně tak to je i „matematickými buňkami“ a prostorovou představivostí. Věc, která se nedá pořádně naučit. Ovšem když budou mít před sebou 3D model a pomalu se skrze něj propracovávat, může jim to pomoci víc, než obrázek z průřezu. A nejedná se jen o fyziku, ale i matematiku. Já na matiku nejsem nejhorší, ale když jsme probírali pravděpodobnost a imaginárně „tahali“ kostky z pytlíku, byla jsem v koncích.

Chemie a modelování prvků a vazeb mezi nimi. Pro někoho je to hned jasné, pro někoho nepředstavitelné a potřebuje si to „osahat“, aby si zapamatoval, že voda nemá trojitou vazbu a že je opravdu rozdíl mezi polární vazbou a iontovou.

Manuální práce kde nemůžou pracovat s tím a tím, protože je to moc drahé, nebo nebezpečné. Starost o to, že si někdo omylem uřízne kus prstu, nebo že nechtěně upustí kladivo spolužákovi na nohu tak odpadne.

Závěrečné slovo

Virtuální realita má velký potenciál. Zdaleka jsem zde nezmínila všechno, a jistě by se o tom dala napsat diplomová práce. Mým cílem bylo zde nastínit to nejzásadnější a nejzajímavější a poukázat na to, kde všude by se dala VR využít. Jistě by se dalo uvažovat i o dalších oblastech vzdělávání, ať už se na to člověk dívá z pozice děti a dospělí, nebo oborově vs zájmově. Nepochybuju o tom, že jednou se začne VR ve vzdělávání masivně využívat a přiznávám, že mě na jednu stranu trochu mrzí, že mě už se to úplně týkat nebude.

Zdroje:

ARTAUD, Antonin. Le théâtre et son double. Paris: Gallimard, 1969.

BRODERICK, Damien. The Judas mandala. New York: Pocket Books, c1982. ISBN 9780671450328.

History Of Virtual Reality. Virtual Reality Society [online]. [cit. 2019–05–21]. Dostupné z: https://www.vrs.org.uk/virtual-reality/history.html

AUKSTAKALNIS, Steve a David BLATNER. Reálně o virtuální realitě: umění a věda virtuální reality. Brno: Jota, 1994. Nové obzory (Jota). ISBN 80–85617–41–2.

SAK, Petr a Jiří MAREŠ. Člověk a vzdělání v informační společnosti. Praha: Portál, 2007. ISBN 978–80–7367–230–0.

Medium is an open platform where 170 million readers come to find insightful and dynamic thinking. Here, expert and undiscovered voices alike dive into the heart of any topic and bring new ideas to the surface. Learn more

Follow the writers, publications, and topics that matter to you, and you’ll see them on your homepage and in your inbox. Explore

If you have a story to tell, knowledge to share, or a perspective to offer — welcome home. It’s easy and free to post your thinking on any topic. Write on Medium

Get the Medium app

A button that says 'Download on the App Store', and if clicked it will lead you to the iOS App store
A button that says 'Get it on, Google Play', and if clicked it will lead you to the Google Play store