Virtuaalreaalsus

Allikas: Vikipeedia
Eesti saatkond virtuaalkeskkonnas SecondLife
Juhis "Kuidas teha endale kala" veealuses kujutelmas

Virtuaalreaalsus (inglise keeles Virtual Reality, lühend VR), tuntud ka kui virtuaalne reaalsus, virtuaalne tegelikkus, libategelikkus, tehistegelikkus, tehistõelisus, on simuleeritud keskkond, mis on loodud riistvaralisi ja tarkvaralisi vahendeid kasutades.

Inimene saab simulatsiooni tajuda nägemis-, kompimis-, kuulmis- ja/või lõhnameelte abil ning inimene ja virtuaalne maailm saavad üksteist vastastiku mõjutada.  Näiteks saab objekte lähemale liigutada või kaugemale lükata, inimene saab maailmas ringi liikuda ja võib isegi objekte puutuda, meisterdada ning lõhkuda. Virtuaalne reaalsus peab muutuma vastavalt kasutaja tegevusele ning paus inimese tegevuse ja muutuse vahel peaks olema võimalikult väike.

Samasse virtuaalreaalsusesse võib sageli korraga siseneda mitu inimest, isegi mitu tuhat, mis on võimalik interneti kaudu. Lisaks inimeste juhitavatele tegelastele võib virtuaalreaalsus sisaldada arvuti tekitatud ja juhitavaid tegelasi. Seetõttu on vahel väga keeruline eristada, kas mingit tegelast juhib inimene või arvuti.

Ajalugu[muuda | muuda lähteteksti]

Enne 1950-ndaid[muuda | muuda lähteteksti]

Esimesena kirjutas tehistegelikust maailmast Stanley G. Weinbaum oma lühijutus "Pygmalion's Spectacles", mis ilmus 1935. Teos kirjeldas virtuaalreaalset süsteemi, millesse sai siseneda kaitseprillidega ning koos holograafilise salvestusega sai kogeda väljamõeldisi, tunda lõhnu ning puudutusi.

1950-1970[muuda | muuda lähteteksti]

1950 kirjeldas ühiskonda, kus virtuaalreaalsus on niisugusel tasemel, mis ületab tänapäeva oma, USA kirjanik Ray Bradbury jutus "Rohtla". USA kirjanik Henry Kuttner kujutas esimesena oma 1953 ilmunud jutus "Year Day" inimesi, kellest suur osa on langenud virtuaalreaalsuse kütkesse ja veedavad oma elu pigem virtuaalmaailmas.

Kaks nimetatud teost käsitlevad virtuaalreaalsust nii-öelda väljastpoolt, selles mitte elava inimese vaatekohalt.

1950-ndatel kirjutas Morton Heilig "Kogemuse teatrist (Experience Theatre)", mis võiks hõlmata tõhusalt kõiki meeli, tõmmates vaataja ekraanil toimuvasse. Ta ehitas 1963 enda nägemuse järgi prototüübi, mida hakati kutsuma Sensoramaks, koos viie lühifilmiga, mis seal sees kuvati ning millega kaasnes mitmesuguste meelte kasutamine (nägemine, kuulmine, lõhna tundmine, puudutamine). Eelnedes digitaalarvutitele, oli Sensorama mehaaniline seade, mis väidetavalt funktsioneerib tänapäevani. Umbes samal ajal kasutas Douglas Engelbart arvutiekraane nii sisend- kui väljundseadmetena.

1966 tutvustas Thomas A. Furness III virtuaalreaalsuse tehnoloogiat õhujõududele visuaalse lennusimulaatori vormis.

1968 lõi Ivan Sutherland koos oma õpilase Bob Sproull abiga seadme, mida peetakse esimeseks virtuaalreaalsuse ja liitreaalsuse pähekinnitatavaks ekraanisüsteemiks (head-mounted display (HMD) system). See oli algeline nii kasutajaliidese kui ka realismi poolest ning seadeldis oli nii raske, et see tuli lakke riputada. Hirmuäratava välimusega seade saigi nime oma väljanägemisest - Damoklese mõõk (The Sword of Damocles).

1970-1990[muuda | muuda lähteteksti]

1978 lõi MIT Aspeni Filmikaarti (Aspen Movie Map). Programm oli läbitöötamata virtuaalsimulatsioon Colorados asuvast Aspeni linnast, kus kasutajad said rännata tänavatel ühes kolmest režiimist: suvi, talv ja hulknurgad. Esimesed kaks režiimi põhinesid fotodel - uurijad pildistasid ülesse kõikvõimalikud kohad, kuhu oli võimalik linnas liikuda mõlemal aastaajal. Kolmas režiim oli elementaarne 3D linnamudel.

1980. aastateks oli mõiste "virtuaalreaalsus" populaarseks muudetud Jaron Lanieri poolt, kes oli üks kaasaegseid pioneere selles valdkonnas. Lainer oli asutanud firma VPL Research juba 1985. aastal. Antud firma on välja töötanud mitmeid seadmeid, nagu näiteks Data Glove (otsetõlkes andmekinnas), Eye Phone (otsetõlkes silmatelefon), Audio Sphere (otsetõlkes audiosfäär). VPL Research andis andmekinda volitused üle New Yorki vidomängude firmale Mattel. Mattel kasutas seda tehnoloogiat ning tegi sellest aksessuaari nimega Power Glove (otsetõlkes jõukinnas). See ei osutunud populaareks, kuna seda oli raske kasutada. Kinda hinnaks oli 75 USA dollarit, mis võis eeldavasti olla varaseim taskukohane VR seadeldis.

USA kirjaniku William Gibsoni "Neuromant" (1984) on oluline, kuna kirjeldab virtuaalreaalsust ning selle võimalusi selles elava inimese vaatepunktist.

1990. aastal esitles Jonathan Waldern "Virtuality"-t "Computer Graphics 90" näitusel Londonis Alexandra palees. See uus süsteem oli mänguautomaat, mis kasutas VR peakomplekti, et mängijaid rohkem mängu sisse kaasata.

1990-2000[muuda | muuda lähteteksti]

Sega avaldas 1990 Sega VR peakomplekti mänguautomaadi mängude jaoks ning Mega Drive konsooli.[1]

Samal aastal Virtuality käivitati ning see sai esimeseks masstoodanguna toodetud, võrgustatud, mitmemängija VR meelelahutussüsteemiks.[2]

1991. aastal lõid Carolina Cruz-Neira, Daniel J. Sandin ja Thomas A. DeFanti  Electronic Visualization Laboratooriumist kuubikujulise ruumi, mis tekitas virtuaalreaalse efekti, asendades kaitseprillid mitmeprojektorilise keskkonnaga, kus inimesed said näha oma keha ja teisi inimesi enda ümber.

Neal Stephensoni "Lumevaring" (1992) on sarnaselt teosele "Neuromant" tähtis, kuna räägib virtuaalsest reaalsusest ning selle võimalustest.

Sega avaldas 1994 Sega VR-1 liikumissimulatsiooniga mänguautomaadi atraktsiooni SegaWorld mängusaalides.[3]

Samal aastal väljastas Apple QuickTime VR-i. See on laialdaselt saadav toode, suhtlemiseks teiste VR mudelitega.[4]

Virtual Boy Nintendo poolt avaldati  21. juulil 1995 Jaapanis ning 15. augustil 1995 Põhja-Ameerikas.

Forte avaldas 1995 personaalarvuti toitega VR peakomplekti VFX1, mis toetas selliseid mänge nagu Descent, Star Wars: Dark Forces, System Shock ja Quake.

Aastal 1999 moodustas ettevõtja Philip Rosedale Linden Lab'i keskendudes algul riistvara arengule, mis võimaldaks arvutikasutajatel olla täielikult kaasa haaratud 360 kraadisesse virtuaalreaalsesse kogemusse.

2000 - tänapäev[muuda | muuda lähteteksti]

2007 tutvustas Google Street View teenust, mis näitab panoraamvaadet üha rohkematest maailma positsioonidest nagu teed, sisehooned ja maapiirkonnad. Samuti võeti 2010. aastal kasutusele stereoskoopiline 3D režiim.[5]

Käesoleval ajal on tavakasutajatele arendatavatest projektidest suurimat tähelepanu pälvinud Oculus Rifti nimeline riist- ja tarkvara platvorm. 2014. aastal ostis Facebook seda arendava ettevõtte 2 miljardit USA dollari eest. Ettevõtte juht Mark Zuckerberg põhjendas seda ostu muuhulgas väitega, et ta usub, et tehistõelisusest saab järgmine suur asi pärast praegust mobiilsete seadmete võidukäiku.[6]

Tänapäeval piirdub virtuaalreaalsus peamiselt nägemismeele abil tajutavaga ning tihti kasutatakse ka heli. On olemas ka tehnoloogia, mille abil edastada taktiilset teavet. Juba aastakümneid on prognoositud, et peatselt leiutatakse lõhna edastamise tehnoloogia, kuid see on katsetamisjärgus.

Enamus kaasaegseid virtuaalmaailmasid kuvatakse arvutiekraanile või spetsiaalsetele peaseadmetele (Virtual Reality Headset). Samas mõne rakenduse kasutajaliides võimaldab programmidega paremat suhtlemist sihtotstarbelise riietuse abil (müts, kiiver, prillid, kindad, jalanõud, relvad ja juhtimisvahendid), mida saab arvutiga ühendada.

Tänapäevane tehnoloogia ei võimalda üldjuhul luua tehistegelikkust, mida inimene tõelisusega segi ajaks. Seda takistavad piirangud protsessori võimsuses, pildi resolutsioonis ja side ribalaiuses. Sellegipoolest on nendes valdkondades toimunud viimastel aastakümnetel tohutu progress ning kui protsessorid muutuks võimsamaks ja andmesidetehnoloogia odavamaks, suudetaks tulevikus need probleemid kõrvaldada.

Eriprillid langevarjuri väljaõppel

Immersioon[muuda | muuda lähteteksti]

Immersioon (inglise keeles immersion) tähistab kasutaja kohalolekutunnet virtuaalruumis. Kohalolekutunde kvaliteet oleneb VR seadmete kvaliteedist, tehnoloogiast ja tehismaailma detailsusest. Kõige puhtama immersiooni puhul kaob kasutajal piiritunnetus, kus lõppeb pärismaailm ja algab virtuaalsus.

Virtuaalreaalsuse üheks olulisemaks aspektiks on arvuti poolt loodud maailma keskkond. See peab olema hästi läbi mõeldud, et tagada kasutaja sügav immersioon ning saavutada rahuldav tulemus. Kui keskkonnas peaks esinema kasvõi üks pisike viga, ei suudaks kasutaja tunnetada täisväärtusliku immersiooni.

Immersiooni tüübid[muuda | muuda lähteteksti]

Taktikaline immersioon - kasutaja peab tehismaailmas midagi tegema. Näiteks tuleb lennukisimulaatorites lüliteid ja nuppe plõksutada, rooli näppida ning mõõdikuid jälgida, et edukalt virtuaalset lennukit lennutada.

Strateegiline immersioon - vaimne immersioon. Näiteks malet mängides "sisenevad" mängijad mõttes malelauale, et läbi mõelda kõik võimalikud head käigud.

Narratiivne immersioon - inimene kogeb virtuaalmaailmas olekut hoomates kujutletavas maailmas toimuvat. Näiteks raamatut lugedes või filmi vaadates.

Ruumiline immersioon - kujutis tekitab kasutajas tunde, et tema keha ja vaim asuvad  tehismaailmas. Näiteks kasutades virtuaalset reaalsust simuleerivaid seadmeid.

Ruumilise immersiooni tekitamiseks peaks VR-seadmel olema järgmised parameetrid:

  • Suur vaatenurk (80+ kraadi)
  • Korralik lahutusvõime (1080 pikslit või rohkem)
  • Kiire kaadrisagedus (~95 Hz)
  • Kõik pildivälja punktid on valgustatud üheaegselt
  • Läätsede olemasolu (maksimaalselt 2, kuid loodetakse, et tulevikus pole need enam vajalikud)
  • optiline stabiliseerimine
  • Väga täpne kasutaja jälgimine (millimeetri, nurga minuti täpsusega)
  • Lühike latentsusaeg (~25 ms)

Virtuaalreaalsed keskkonnad[muuda | muuda lähteteksti]

SiVR ehk Semi-immersive Virtual Reality (otsetõlkes pooleldi kaasahaarav virtuaalreaalsus) - esineb kõikvõimalikes simulaatorites; kasutaja on teadlik välismaailma eksisteerimisest. Eelisteks on madal hind ja kasutushõlpsus ning puudusteks, et vahendid, millega saab virtuaalset maailma mõjutada, on kohmakad ning mitu kasutajat korraga samasse keskkonda paigutada on keerukas ülesanne.

Näide: lennukisimulaator, millel on üldjuhul suure lahutusvõimega ekraan või võimsad projektorid. Lisaks ekraanile on simulaatori lahutamatuks osaks reaalsed objektid (iste, juhtpaneel, rool, pedaalid jm simulaatori jaoks vajalik).

CAVE ehk Fully Immersive Virtual Reality (otsetõlkes kõikehõlmav virtuaalreaalsus) - ruum, mille seintele, põrandale ning lakke on projetseeritud virtuaalmaailma kujutis. Ruumi nurkades asuvad kõlarid ja liikumisandurid. Kasutaja paneb ette VR-prillid või peakomplekti, mis näitab kolmemõõtmelist pilti. Tehismaailma kujutisi tekitavad võimsad arvutid ning kujutis ruumiseintel muutub vastavalt inimese liikumisele. Muutuvat pilti näeb kasutaja tänu VR-seadmele kolmemõõtmelisena. Kõrglahutusega kujutis, täpne kasutaja liikumise jälgimine ja realistlik heli tekitavad kasutajas immersiooni kõrgeima taseme.

Collaborative Virtual Environments (otsetõlkes koostöö virtuaalkeskkonnad) - virtuaalne töökeskkond, milles mitmed inimesed on koos ning saavad üksteisega suhelda, asudes pärismaailmas üksteisest kaugel. Seda sorti tehistegelikkusse eesmärgiks on tagada sujuv inimeste koostöö ning võimaldada efektiivselt jagada ideid ning kogemusi.

Virtuaalne koostöökeskkond tuleb kasuks:

  • sõjaväelaste ning päästetöötjate treenimiseks
  • e-õppes
  • kunstiobjektide näitamiseks (virtuaalne galerii)
  • kirurgiliste operatsioonide läbi viimisel
  • foobiate ravis
Lennusimulaator

Virtuaalreaalsuse kasutusalad[muuda | muuda lähteteksti]

Ehitus ja tootmine[muuda | muuda lähteteksti]

3D (ehitus)mudeli loomine ning võimalus seda iga nurga alt vaadelda - aitab leida võimalike vigu ning simuleerida pärismaailma ohuallikaid, näiteks ilmastikuolusid.

Näiteks Balfour Beatty Rail, raudtee ehitusega ja hooldusega tegelev ettevõte, kasutab oma toodete arenduses mõningal määral virtuaalreaalsust, et plaanida korrektseid raudteid, luua prototüüpe ning ehitusmakette.

Autotööstus kasutab virtuaalset maailma oma autode prototüüpide loomises ning disainiprotsessis. See võimaldab korraga luua madala hinnaga mitmeid prototüüpe ning neid testida. See teeb arendusprotsessi kiiremaks ning jätab rohkem raha reaalsete masinate loomiseks. Näiteks kasutatakse tehismaailma Land Roveri mudelite arendamisel.

Sõjavägi[muuda | muuda lähteteksti]

Ohtlikke olukordade simuleerimine - aitab sõdureid ette valmistada igaks võimalikuks stsenaariumiks ohtlikes olukordades, nii saab õppel olev sõdur operatsioone "läbi elada" ohututes kohtades ning ohutult vigu teha, et neist õppida. VR-seade võimaldab ühte olukorda läbi mängida mitmeid kordi lühikese aja jooksul. Samuti on sellega võimalik panna sõdureid sellistesse tingimustesse, mille päriselus loomine oleks keerukas, kallis või võimatu.

Juhikoolitused[muuda | muuda lähteteksti]

Liikumisvahendi juhi koolitamine - säästab kütust ja aega ning võimaldab ohtlike olukordade modelleerimisega nendes käitumise õppimist. Näiteks autojuhid, meremehed, lendurid, kosmonaudid, vastava liikluse korraldajate ja juhtijate väljaõpe.

Virtuaalreaalsuse seadmed on laialdaselt kasutusel lennuvägedes pilootide treenimisel ning maavägedes tankistide ja muu raske transpordi juhtide ettevalmistamisel. Simulaatorid on tänapäeval üsna tõetruude juhtpaneelide, roolide, näidikute, vibratsioonide ning veateadetega, mis aitavad sõduritel ettevalmistuda igaks olukorraks.

Samamoodi treenitakse ka näiteks tuletõrjeautode juhte, pannes ette ülesandeks jõuda simulaatorit kasutades võimalikult kiiresti ja väikese arvu vigastustega õnnetuskohale. Tulevikus võidakse hakkata samal viisil ette valmistama kiirabiautojuhte.

Virtuaalsel õppel on eeliseks, et kui kogenematu õpilane liikumisvahendiga õnnetuse põhjustab, siis ei kahjusta ta sellega iseenese tervist ega materiaalset vara.

Tervishoid[muuda | muuda lähteteksti]

Erinevat sorti teraapiad - näiteks foobiate ravimine või insuldi üleelanud inimese taastusravi.

Foobiaravis modelleeritakse ning kujutatakse patsiendi hirmuallikas virtuaalreaalsuses. Samuti kasutatakse virtuaalreaalsust veteranide posttraumaatiliste stressihäirete(PTSH) ravimiseks. Endised sõdurid paigutatakse virtuaalreaalsesse keskkonda, mis simuleerib sõjatsooni. Nii foobia kui ka PTSH ravil pannakse patsient hirmu allika ette ning pidev kordamine toob kaasa hirmu või stressi vähenemise.

Samuti kasutatakse tehiskeskkondi füsioteraapias traumast taastuva või püsiva puudega inimese raviks, sest see julgustab patsiente aktiivsemalt liikuma, orienteeruma ning suhtlema.

Asutused ja Haridus[muuda | muuda lähteteksti]

Teadmiste kogumise köitvamaks ja lõbusamaks tegemine - näiteks muuseumid, näitused, galeriid, teatrid, teemapargid, avastus-ja teaduskeskused.

Virtuaalreaalsus võimaldaks külastajal vaadelda haruldast eksponaati iga nurga alt, sellega kergemal ja lõbusamal moel tutvuda ning tehnoloogia arenedes tulevikus isegi mõnda ookeani põhja, ürgmetsa või teise ajastu keskkonda sattuda.

Simulatsioonide, animatsioonide ja graafikute loomine - kasulik näiteks koolides ja erinevates tööasutustes, kuna teeks erinevate esitluste ettekandmise huvitavamaks ning info vaatlemise lihtsamaks.

Mood[muuda | muuda lähteteksti]

Virtuaalsed moepaviljonid, 3D inimese mudelid, valmistoodangu eksponeerimine - teeb riideeseme disainimise lihtsamaks, kuna saab kokku hoida modellidelt, materjali kulu on väiksem, saab testida riideeseme funktsionaalsust ning valmistoodetel on potentsiaali jõuda suurema rahvamassini kui moeetendusel. Näiteks spordivarustuse ning -riiete disainimisel, kus peab arvestama riide vastupidavuse, funktsionaalsuse, mugavusega.

Sport[muuda | muuda lähteteksti]

Treeningud - aitab mõõta ning jälgida sportlase parameetreid, analüüsida treenigu meetodit ning seda parandada. Näiteks golf, suusatamine, rattasport.

Mängud[muuda | muuda lähteteksti]

Mängimine - aitab mängijal mängu rohkem sisse elada ning tunda end nagu osa mängust. Tänapäeval on olemas igasuguseid seadmeid, nagu Oculus Rift, mis on võimeline simuleerima virtuaalset maailma, ning mis ei tekita kasutajale peavalu ega aja iiveldama. Samuti on olemas jooksurajad, nagu Virtuix Omni, mis teeb kohalolekutunnetuse veelgi realistlikumaks, kuna enam pole vaja vajutada klahvidele vaid tuleb mängumaailmas liikumiseks endal liikuda.

Virtuaalreaalsuse negatiivne mõju tervisele[muuda | muuda lähteteksti]

Järgnevad näited ei pruugi esineda kõigil ning korraga.

Esiteks võib virtuaalne maailm inimesele niivõrd meeldima hakkata, et ta hakkab veetma üha rohkem aega virtuaalmaailmas ning ajapikku kaob inimesel arusaam kust jookseb piir päris-ja virtuaalmaailma vahel. See toob kaasa psüühika-ja tervisehäireid. Samuti võib üleliigne ajaveetmine virtuaalmaailmas pikemas perspektiivis tuua kaasa lihasvalu, rühihäireid ja muud sellised hädad, mis tekivad ebatervisliku elustiili harrastajatel.

Teiseks võib virtuaalmaailmas viibimine tekitada merehaigust. On esinenud juhtumeid, kus VR seadmete kasutajad on kogenud merehaigusele omaseid sümptomeid, nagu iiveldus, peavalu, tasakaaluhäired. Tundemärgid võivad tekkida juba esimese paarikümne minuti jooksul. Probleem tekib, kui tehnoloogia ei suuda luua piisavalt tõetruud kohaloleku tunnet, et inimese mõistust petta.

Kolmandaks võib inimene muutuda tundetuks ja empaatiavõimetuks, kui viibib pikaajaliselt virtuaalses reaalsuses, kus valitseb vägivald. Sõltlased võivad pärismaailmas otsida sarnaseid vägivaldseid olukordi, et tunda võimu ning põnevust, mida nad saavad mängumaailmas viibides. [7]

Vaata ka[muuda | muuda lähteteksti]

Viited[muuda | muuda lähteteksti]