Дополненная реальность

2.2 Способы использования дополненной реальности при создании электронного учебника

 

Многогранность и универсальность  средств дополненной реальности говорит о том, что возможности  внедрения и их использования  очень велики. Высокая информативность, доступность, наглядность и мобильность технологии делают ее идеальным средством для визуализации и презентации учебного материала. Так же, многоплатформенность данной технологии позволяет наилучшим образом адаптировать электронный учебник под определенного потенциального потребителя. Носителями электронного учебника могут быть как персональные компьютеры, так и мобильные средства, такие как планшетные персональные компьютеры, мобильные телефоны, Интернет-ресурсы с использованием online- и offline-доступа. Таким образом, сочетание плюсов использования электронных учебников и средств дополненной реальности позволяет получить универсальное, мобильное и высокоинформативное учебное пособие, с помощью которого процесс усвоения знаний поднимается на новый уровень.

Например, благодаря дополненной  реальности, при создании электронного учебника можно отказаться от порой  непонятных иллюстраций и схем, поскольку  дополненная реальность позволяет  оперировать с 3-хмерными объектами  даже при использовании аналогового  носителя (учебника, раздаточного материала  и т.п.). Достигается это путем  использования трех основных инструментов: веб-камеры, программной составляющей и специального маркера, благодаря  которому программа вычисляет границы  трехмерного объекта, его положение  в пространстве, отслеживает его  движение и даже, в некоторых случаях, позволяет изменять его свойства в зависимости от реальных физических условий окружающей среды. Причем, при использовании этой системы в совокупности не возникает никаких технических сложностей, поэтому использование данной технологии можно рекомендовать даже для самостоятельного обучения детей. Сам процесс визуализации крайне интересен и увлекателен, поскольку дополненная реальность позволяет воплотить такие модели объектов в пространстве, которые очень трудно «подержать в руках» или встретить в реальной жизни. Например, с достаточной легкостью можно создать в пространстве модели космических тел, молекул вещества, огромные архитектурные сооружения, масштабную технику приборы (модели автомобилей, кораблей, военной техники).

Также в качестве информационного  носителя можно использовать и само окружающее пространство. Особенно этот способ используется в рекламе, туризме  и активных компьютерных играх. Программная составляющая распознает маркеры дополненной реальности в реальных объектах (вывесках, баннерах, плакатах и т.п.) с помощью камеры мобильного устройства, очков дополненной реальности или прочих инструментов. После обработки программа накладывает 3-хмерное изображение, текст, ссылки, целые энциклопедические статьи независимо в обычную реальность. В электронном учебнике данную возможность можно использовать при организации внеклассных или самостоятельных занятий.

Дополненная реальность широко используется в компьютерных играх, накладывая игровые объекты на реальность и превратить неподвижный и монотонный процесс, как в случае с обычными компьютерными играми, в активную и увлекательную физическую деятельность, например, чтобы достичь какого-либо объекта, не нужно нажимать клавиш на клавиатуре, а необходимо самостоятельно двигаться, преодолевать реальные преграды и т.д.. Такой способ представления  игрового процесса позволяет использовать его и в образовательном процессе, применяя образовательные игры и игры в задачах. Например, создавая электронный учебник по информатике, можно предложить учащимся найти в классе детали персонального компьютера и собрать их в полную 3D модель, без использования реальных деталей, чем свести материальные и финансовые затраты к минимуму.

Таким образом, дополненная  реальность как никакая другая технология позволяет визуализировать и  материализовать теоретический  материал, сделать процесс его  усвоения наиболее интересным, познавательным и практически направленным.[8]

2.3 Пример использования технологии дополненной реальности в электронном учебнике

 

Для создания примера учебника с использованием дополненной реальности необходимо выполнить следующие  этапы:

1. Составить параграф учебника по теме «Дополненная реальность»
2. Создать маркер для связки 3D-иллюстрации
3. Связать маркер с 3D-иллюстрацией
4. Создать программную оболочку для распознавания маркера и отображения 3D-иллюстрации
5. Создать пользовательский интерфейс для удобного использования [1]

Был составлен небольшой  фрагмент параграфа по теме «Дополненная реальность (рис.1)(Приложение 1):

Рисунок 1

Вместо иллюстрации используется маркер дополненной реальности, созданный  с помощью сервиса AR-view.com (рис.2):

Рисунок 2

Для получения маркера  для печати или вставки в документ необходимо  на главной странице сайта выбирать вкладку «Каталог AR-приложений», далее выбираем объект «Земля» (рис.3), после чего открывается страница объекта с окном для просмотра (рис.4).

Рисунок 3

 

После этого был разработан html-интерфейс для удобного использования сервиса (рис.4,5).[3,6]

Код интерфейса:

<html>

<head>

<title>***Дополненная реальность***</title>

<body bgcolor="000000">

<body style="background-image:url(2.jpg)">

<body text="ffffff">

<body link="ffffff">

<body vlink="red">

<meta name="description" content="">

<meta name="keywords" content="">

<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=windows-1251">

<meta http-equiv="pragma" content= "no-cache">

</head>

<body>

<table  width="100%" border="6">

  <tr>

    <td colspan="3" align="center">

    <div align="center" style="font-size:8px"><a href=""><img src="http://www.artbanner.com.ua/bannermake/banners1012/6078754509799182.png" border="0" /></a><br><a href="http://artbanner.com.ua">Изготовление flash баннеров</a></div><img src="3.jpg">  

    </td>

  </tr>

  <tr>

    <td width="16%" align="center" valign="top">

      <p>Навигация по сайту.</p>

      <p><a href="index.html">Главная</a></p>

      <p> <a href="number_1.html">Модель Земного Шара</a></p>

    </td>

    <td valign="top">

      <p>Приветствуем  Вас, уважаемые ученики. Благодаря  этой программе, вы можете просмотрель  3D-иллюстрации по теме "Дополненая  Реальность". Выберете интересующую  вал модель и внесите текст  темы учебника под веб-камеру  так, чтобы маркер был полностью  виден на экране вашего персонального  компьютера</p>

      <p>Сейчас  Вы на главной странице сайта.  Воспользуйтесь навигацией для  продвижения по сайту.</p>

    </td>

    <td width="16%" align="center" valign="top">

      <p><img src="1.gif"><p>

</td>

  </tr>

<tr>

    <td colspan="3" align="center">

      <p>Составитель: Станислав Степанюк, 2012 г.</p>

    </td>

  </tr>

</table>

</body>

</html>

 

<html>

<head>

<title>Дополненная реальность</title>

<body bgcolor="000000">

<body style="background-image:url(2.jpg)">

<body text="ffffff">

<body link="ffffff">

<body vlink="red">

<meta name="description" content="">

<meta name="keywords" content="">

<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=windows-1251">

<meta http-equiv="pragma" content= "no-cache">

</head>

<body>

<table  width="100%" border="6">

  <tr>

    <td colspan="3" align="left">

     <div align="center" style="font-size:8px"><a href=""><img src="http://www.artbanner.com.ua/bannermake/banners1012/6078754509799182.png" border="0" /></a><br><a href="http://artbanner.com.ua">Изготовление flash баннеров</a></div>

    </td>

  </tr>

  <tr>

    <td width="16%" align="center" valign="top">

      <p>Навигация по сайту.</p>

      <p><a href="index.html">Главная</a></p>

      <p> <a href="number_1.html">Модель "Земля"</a></p>

    </td>

    <td valign="top">

<p> Модель "Модель Земного  Шара" </p>

     <iframe width="660" height="500" src="http://ar-view.com/get_flash.php?alias=60c45a48d828e63679c3b841de034ede"></iframe>

    </td>

    <td width="16%" align="center" valign="top">

     <img src="1.gif"><p> 

    </td>

  </tr>

  <tr>

    <td colspan="3" align="center">

      <p>Составитель: Станислав Степанюк, 2012 г.</p>

    </td>

  </tr>

</table>

</body>

</html>

Рисунок 4

Рисунок 5

После запуска окна просмотра 3D-модели и активации веб-камеры необходимо внести в поле зрения камеры страницу с маркером. После обработки границ маркера и определения его положения в пространстве, программа встраивает по полученным данным 3D-модель земного шара. Главным плюсом является динамичность изменения данных, обрабатываемых программой, то есть, если изменить положение или маркера, то и положение и размер модели тоже изменятся соответственно (Рис.6).

Рисунок 6

С использованием этой технологии можно построить полную электронную  и аналоговую систему электронного учебника по информатике, используя вместо схем, изображений и иллюстраций объекты дополненной реальности.

 

Заключение

В ходе исследования было дано понятие дополненной реальности, выявлены сферы ее употребления, а  так же выявлены ее положительные  стороны. Была раскрыта история создания данной технологии и выделены основные лица, участвовавшие в ее становлении. Также было получено знание и принцип  действия этой технологии, основные технические  и программные средства. Для создания собственного электронного учебника была изучена основополагающая структура  электронного учебника и его дидактические  особенности, а также выявлены способы  использования технологии дополненной  реальности в реализации учебника. Эти способы были использованы при  разработке фрагмента электронного учебника и программного обеспечения  реализации технологии дополненной  реальности.

 

Список  литературы

 

1. Штерн, О.Т. Выпускная квалификационная работа (Дипломная работа) Методика использования аудиовизуальных средств в школе, на примере «Дополненной реальности», Лесосибирск 2012
2. http://method.saitar.com/index/0-14
3. http://a--r.ru/
4. http://www.t-generation.ru/107_supplement.html
5. http://ru.wikipedia.org/wiki/%C4%EE%EF%EE%EB%ED%E5%ED%ED%E0%FF_%F0%E5%E0%EB%FC%ED%EE%F1%F2%FC
6. http://ar-view.com/ru/
7. http://www.eligovision.ru/solutions/ar/
8. http://www.novate.ru/blogs/180811/18488/
9. http://adne.info/dopolnennaya-realnost/

 

Приложение 1

Дополненная реальность

 

Дополненная реальность (англ. augmented reality, AR), — термин, относящийся  ко всем проектам, направленным на дополнение реальности любыми виртуальными элементами. Дополненная реальность — составляющая часть смешанной реальности, в  которую также входит «дополненная виртуальность» (когда реальные объекты  интегрируются в виртуальную  среду). Иногда используют в качестве синонимов названия «Расширенная реальность», «Улучшенная реальность», «Обогащенная реальность» и тому подобные менее  удачные словосочетания.

Рисунок 1. Модель Земного Шара

Также верно еще  одно определение: дополненная реальность — добавление к поступающим из реального мира ощущениям мнимых объектов, обычно вспомогательно-информативного свойства. В западном научном сообществе данное направление получило четкую устоявшуюся терминологию — Augmented Reality (AR).

На сегодняшний день, большинство  исследований в области AR сконцентрировано на использовании живого видео, подвергнутого  цифровой обработке и «дополненного» компьютерной графикой. Отображение  актуальной дополнительной информации поверх видео можно наблюдать, в  частности, во время трансляции спортивных соревнований.

В современных боевых самолетах  и вертолетах часто используется нашлемная система индикации. Она  позволяет пилоту получать наиболее важную информацию прямо на фоне наблюдаемой  им обстановки, не отвлекаясь на основную приборную панель. Это позволяет  сэкономить драгоценные секунды, например, во время маневренного воздушного боя. Также многие подобные системы позволяют  производить целеуказание путем  поворота головы или движений глазных  яблок.

Практическое  задание: Рассмотрите модель земного шара, выполненную по технологии Дополненной Реальности. Откройте приложение «Обозреватель АР», выберите вкладку «Модель Земного Шара», сделайте полноэкранный режим и подведите маркер на странице учебника под веб-камеру. Изменяйте положение страницы. Что происходит с изображением на экране компьютера?