Page 1

ONDŘEJ PILNÝ JOSEF REMEŠ | JANA GOTTVALDOVÁ | DAVID JUN | PETR PILNÝ

VE STAVEBNÍ PRAXI



Virtuální realita ve stavební praxi Ondřej Pilný, Josef Remeš, Jana Gottvaldová, David Jun, Petr Pilný a kol.


Ondřej Pilný, Josef Remeš, Jana Gottvaldová, David Jun, Petr Pilný a kol.

Virtuální realita ve stavební praxi Vydalo Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Veveří 331/95, 602 00 Brno

Počet stran 419 První vydání, Brno, prosinec 2020

Cover Design © Tereza Buchtová, Gabriela Skopalová, 2014–2020 Text neprošel odbornou ani jazykovou úpravou.

Názvy produktů, firem apod. použité v knize mohou být ochrannými známkami nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků.

ISBN 978-80-214-5912-0


Obsah 1

Předmluva ............................................................................................................................... 4

2

Úvod ........................................................................................................................................ 5

3

Historie ................................................................................................................................... 8

4

3.1

Počátky ........................................................................................................................... 8

3.2

18. století ........................................................................................................................ 9

3.3

19. století ...................................................................................................................... 11

3.4

20. století ...................................................................................................................... 15

3.5

21. století ...................................................................................................................... 46

Umělá realita ........................................................................................................................ 56 4.1

Obecné rozdělení ......................................................................................................... 56

4.2

Popis částí moderních zařízení pro VR a AR ................................................................. 57

4.2.1

Head Mounted Display pro VR ............................................................................. 57

4.2.2

Head Mounted Display pro AR ............................................................................. 62

4.2.3

Ovládání a ovladače VR a AR ................................................................................ 66

4.2.4

Senzory a hlavní snímací technologie VR a AR .................................................... 73

4.2.5

Další příslušenství ................................................................................................. 80

4.3

Virtuální realita / Virtual Reality (VR)........................................................................... 83

4.3.1

Obecná definice pojmu a její porovnání .............................................................. 83

4.3.2

Hlavní používané technologie .............................................................................. 84

4.3.3

Nároky na hardware a OS .................................................................................... 85

4.3.4

Používaná zařízení ................................................................................................ 87

4.3.5

Používaný software v AEC .................................................................................... 89

4.3.6

Výhody a nevýhody .............................................................................................. 91

4.4

Rozšířená realita / Augmented Reality (AR) ................................................................ 93

4.4.1

Obecná definice pojmu a její porovnání .............................................................. 93

3


4.4.2

Hlavní používané technologie .............................................................................. 95

4.4.3

Nároky na hardware a OS .................................................................................... 96

4.4.4

Používaná zařízení ................................................................................................ 97

4.4.5

Používaný software v AEC .................................................................................... 98

4.4.6

Výhody a nevýhody ............................................................................................ 100

4.5

4.5.1

Obecná definice pojmu a její porovnání ............................................................ 102

4.5.2

Porovnání smíšené reality MR vůči virtuální realitě VR .................................... 104

4.5.3

Porovnání smíšené reality MR vůči rozšířené realitě AR ................................... 105

4.5.4

Hlavní používané technologie ............................................................................ 105

4.5.5

Nároky na hardware a OS .................................................................................. 105

4.5.6

Používaná zařízení .............................................................................................. 106

4.5.7

Používaný software v AEC .................................................................................. 106

4.5.8

Výhody a nevýhody ............................................................................................ 107

4.6

3D scanning ................................................................................................................ 108

4.6.1

Obecná definice pojmu a její porovnání ............................................................ 108

4.6.2

Hlavní používané technologie pro 3D snímání .................................................. 109

4.6.3

Hlavní používané technologie pro rekonstrukci a vytvoření 3D objektu .......... 113

4.6.4

Nároky na hardware ........................................................................................... 115

4.6.5

Používaná zařízení .............................................................................................. 116

4.6.6

Používané softwary v AEC .................................................................................. 118

4.6.7

Výhody a nevýhody ............................................................................................ 121

4.7

5

Smíšená realita / Mixed Reality (MR) ........................................................................ 102

Dopady používání umělé reality na zdraví ................................................................. 123

4.7.1

Pozitivní vlivy ...................................................................................................... 123

4.7.2

Negativní vlivy .................................................................................................... 124

Virtuální realita (VR) ........................................................................................................... 126 5.1

VR a navrhování pozemních komunikací ................................................................... 126

4


5.1.1

Současné aplikace VR ......................................................................................... 126

5.1.2

Využití VR při navrhování pozemních komunikací............................................. 126

5.2

VR, AR a bezpečnost silničního provozu .................................................................... 128

5.2.1

Bezpečnost silničního provozu ........................................................................... 128

5.2.2

AR a bezpečnost silničního provozu .................................................................. 128

5.3

VR při vytváření studií v přípravných fázích projektu ................................................ 129

5.3.1

Pasivní využití VR při vytváření studií ................................................................ 133

5.3.2

Aktivní využití VR při vytváření studií................................................................. 135

5.3.3

Interaktivní využití VR při vytváření studií ......................................................... 138

5.4

VR pro zlepšení uživatelské a zákaznické zkušenosti................................................. 141

5.4.1

Zákaznická zkušenost ......................................................................................... 142

5.4.2

Testování produktů ve virtuálním prostředí ...................................................... 142

5.4.3

Zpětná vazba zákazníků a testování výrobků v reálném čase ........................... 143

5.4.4

Snížení nepředpokládaných a nevyžádaných výdajů......................................... 144

5.4.5

Úspora času a globalizace řešení ....................................................................... 145

5.4.6

VR a modelace za pomocí programů pro zpracování 3D modelů ..................... 147

5.4.7

VR a snímání za pomocí 3D scanningu ............................................................... 147

5.4.8

VR a modelace kombinací 3D scanningu a programů pro zpracování 3D modelů 149

5.4.9 5.5

VR u prohlížení památek a turismu .................................................................... 150

Zpracování 3D projektové dokumentace pomocí VR a propojení s koncepcí BIM ... 153

5.5.1

VR BIM pro detekci kolizí ................................................................................... 155

5.5.2

VR BIM pro kontrolu projektové dokumentace a eliminace chyb .................... 157

5.5.3

VR BIM pro analýzu dat ...................................................................................... 160

5.5.4

VR BIM a konstrukční plánování ........................................................................ 162

5.6

Použití VR pro vytváření kolaborativního prostředí .................................................. 164

5.7

VR jako nástroj pro vzdělávání ................................................................................... 171

5


5.7.1

VR a vzdělávání v oblasti stavebního průmyslu ................................................. 171

5.7.2

VR jako součást trenažerů a vzdáleného ovládání mechanizace ...................... 181

5.7.3

VR jako výuková pomůcka u složitých konstrukčních a technických detailů .... 184

5.7.4

VR jako výuková pomůcka u interaktivních modelů.......................................... 185

5.7.5

VR jako analyzační výukový nástroj u rekonstrukcí a novostaveb .................... 188

5.7.6

VR a výuka činností, postupů a pracovních úkonů ............................................ 190

5.8

VR a BOZP ................................................................................................................... 191

5.9

VR a bezpečnost staveb při mimořádných situacích ................................................. 193

5.9.1

VR při mimořádných situacích vyvolaných ztrátou stability konstrukcí ............ 195

5.9.2

VR při zdolávání požáru a jiné mimořádné situace ........................................... 197

5.9.3

VR při evakuacích ............................................................................................... 200

5.9.4

VR při analýze evakuace ..................................................................................... 203

5.10

VR Facility Management a využití VR po dokončení stavby ...................................... 205

5.10.1

VR FM a vytváření inteligentních objektů .......................................................... 207

5.10.2

VR FM monitoring vybavení a prostředí ............................................................ 208

5.10.3

VR FM při odstraňování problémů na dálku ...................................................... 210

5.10.4

VR FM při efektivním a strategickém plánování využití vnitřních prostor ........ 211

5.10.5

VR FM při predikci a analýze .............................................................................. 213

5.11

VR a GIS....................................................................................................................... 214

5.11.1

VRGIS jako nástroj pro Smart Cities, urbanismus a dynamické plánování

urbanistických celků ........................................................................................................... 216 5.11.2 5.12

6

VRGIS jako výukový a analyzační nástroj ........................................................... 219

VR ve spojení s pokročilou stavební fyzikou a statikou ............................................. 222

5.12.1

VR u modelů výpočtu metodou CFD .................................................................. 224

5.12.2

VR u modelů výpočtu metodou FEM ................................................................. 227

Rozšířená realita (AR) ......................................................................................................... 230 6.1

AR a inovace automobilové dopravy ......................................................................... 230

6


6.1.1

Rozšířená realita a inovace aut .......................................................................... 230

6.1.2

Využití rozšířené reality u motocyklů................................................................. 234

6.2

AR a železniční stavitelství.......................................................................................... 237

6.2.1

Oblasti použití AR u železnic .............................................................................. 237

6.2.2

AR a bezpečnost na železniční trati ................................................................... 238

6.3

Zpracování 3D projektové dokumentace pomocí AR a propojení s BIM .................. 239

6.3.1

Zobrazení „na stole“ ........................................................................................... 240

6.3.2

Zarovnání modelu s reálným prostředím .......................................................... 241

6.3.3

Zanechávání poznámek ...................................................................................... 242

6.3.4

Zobrazení zvolených částí modelu ..................................................................... 243

6.3.5

Synchronizace s cloudem ................................................................................... 244

6.3.6

Kolaborace .......................................................................................................... 245

6.4

AR pro nácvik BOZP .................................................................................................... 246

6.5

AR v kontrolních činnostech stavebního procesu ...................................................... 249

6.5.1

Štíhlé stavebnictví .............................................................................................. 249

6.5.2

Spolupráce .......................................................................................................... 249

6.5.3

Srovnávání modelu s realitou ............................................................................ 249

6.5.4

Provázanost ........................................................................................................ 250

6.5.5

Kontrola kvality................................................................................................... 251

6.5.6

Porovnávání reality s BIM modelem .................................................................. 252

6.5.7

Kontrola rizikových prvků ................................................................................... 252

6.5.8

Překrytí reality zpracovanými výsledky měření ................................................. 254

6.6

AR při zhotovení stavebních konstrukcí a jakost jejich provedení ............................ 255

6.6.1

Vytvoření pracovního postupu .......................................................................... 255

6.6.2

Proložení modelu realitou .................................................................................. 256

6.6.3

Využití přímé projekce ....................................................................................... 257

6.7

AR pro zlepšení uživatelské a zákaznické zkušenosti................................................. 258

7


6.8

Použití AR pro vytváření kolaborativního prostředí .................................................. 270

6.8.1

Výhody ................................................................................................................ 271

6.8.2

Nevýhody ............................................................................................................ 272

6.9

AR jako nástroj pro vzdělávání v oblasti stavebnictví ................................................ 283

6.9.1

Výhody ................................................................................................................ 283

6.9.2

Nevýhody ............................................................................................................ 285

6.9.3

AR jako virtuální asistent při rutinních prohlídkách a kontrolách ..................... 287

6.9.4

AR jako nástroj pro zobrazení virtuálních modelů ve výuce ............................. 288

6.9.5

AR jako pomocník na stavbě u pracovních úkonů ............................................. 290

6.9.6

AR a interaktivní edukativní modely .................................................................. 291

6.9.7

AR a výcvikové trenažery a simulátory .............................................................. 293

6.10

AR a bezpečnost staveb při mimořádných situacích ................................................. 295

6.10.1

AR při prevenci a nácviku zdolávání požáru ...................................................... 298

6.10.2

AR jako nástroj pro předávání informací o nebezpečných místech objektu .... 300

6.10.3

AR jako nástroj pro IZS ....................................................................................... 302

6.10.4

AR u dronů a kamer při mimořádných situacích ............................................... 304

6.10.5

AR jako virtuální pomocník při evakuaci ............................................................ 306

6.10.6

AR pro vizualizaci záplavy ................................................................................... 307

6.10.7

AR jako systém pro boj se zemětřesením .......................................................... 308

6.11

AR ve spojení s pokročilou stavební fyzikou a statikou ............................................. 310

6.11.1

AR u modelů výpočtu metodou CFD .................................................................. 312

6.11.2

AR u modelů výpočtu metodou FEM ................................................................. 316

6.11.3

AR a její využití u termografie ........................................................................... 319

6.12

AR Facility management a využití AR po dokončení stavby ...................................... 323

6.12.1

Očekávaná funkcionalita .................................................................................... 323

6.12.2

Přístup k aktuálním informacím ......................................................................... 324

6.13

AR a GIS....................................................................................................................... 327

8


7

6.13.1

ARGIS jako nástroj pro plánování a urbanismus ................................................ 328

6.13.2

ARGIS jako nástroj pro realizaci ......................................................................... 329

6.13.3

ARGIS jako nástroj pro záchranné akce ............................................................. 330

3D scanning ........................................................................................................................ 331 7.1

3D scanning pro VR a AR ............................................................................................ 331

7.1.1

3D scanning při skenování stávajících prostor za pomocí laserového skeneru 331

7.1.2

3D scanning při skenování stávajících prostor za pomocí fotogrammetrie ...... 335

7.1.3

3D scanning při skenování terénu a územních celků pomocí laserového skeneru 339

7.1.4

3D scanning při skenování terénu a územních celků pomocí fotogrammetrie 340

7.1.5

3D scanning jako kontrolní systém stavebního procesu ................................... 342

7.1.6

3D scanning při vytváření modelů nábytků a jiných zařízení ............................ 345

7.1.7

3D scanning při vytváření pokročilých textur .................................................... 345

7.2

3D scanning ve Facility managementu a jeho využití u dokončení stavby ............... 348

7.2.1

CAFM systémy .................................................................................................... 348

7.2.2

Další využití ......................................................................................................... 351

7.3

3D scanning v BIM a reverzním inženýrství ............................................................... 353

7.3.1

3D scanning v BIM .............................................................................................. 353

7.3.2

3D scanning a reverzní inženýrství (RE) ............................................................. 355

8

Budoucnost ......................................................................................................................... 356

9

Terminologie ....................................................................................................................... 357

10

Bibliografie ...................................................................................................................... 378

11

Použitá literatura ............................................................................................................ 393

9


1 Předmluva Publikace popisuje využití virtuální reality ve stavebnictví od prvotního návrhu až po užívání staveb. Tematicky se zaměřuje na popis a využití umělé, obohacené reality mezi které patří virtuální (VR), rozšířená (AR) a smíšená realita (MR). Najdete v ní obecný popis i praktické informace související např. s reprezentací stavby, plánováním, koordinaci prací nebo analýze bezpečnosti návrhu pro uživatele ve virtuální realitě. Jelikož oblast virtuální reality se dynamicky rozvíjí, tak se dá říci, že již dnem vydání se kniha stává zastaralou. O to více budeme rádi za náměty, co jste v knize nenalezli a co by stálo za to doplnit v případě její revize. Kniha vznikla jako výstup projektu REBUILD pod centrem národní kompetence CAMEB (Centre for Advanced Materials and Efficient Buildings) a byla financována se státní podporou Technologické agentury ČR v rámci programu Národní centra kompetence.

4


2 Úvod Dnes většina z nás žije ve světě, kde se obklopuje technologiemi. Ať už se jedná o televizi, smartphone, smartwatch, počítač, nebo jiné. Moderní technologie nás každého, ať již více, či méně, obestupují ze všech stran. Většina vědních oborů si již bez nich fungování nedovede díky postupnému přirozenému vývoji představit. Automobilové a letecké průmysly, herní průmysl, zdravotnictví, nebo i školství se díky moderní technice posunulo za posledních několik desetiletí přímo překotně. Není tak s podivem, že se tento vývoj nevyhnul ani jednomu z největších průmyslů a sice průmyslu stavebnímu. Ať už se jedná o pouhé posunutí z kreslení rukou do systémů CAD, nebo postupné přecházení do koncepce BIM, stavební průmysl prochází změnou, která odráží požadavky dnešního světa. [1] Jedním z požadavků, které stavební průmysl už od nepaměti provází, kromě dostatečných technických a konstrukčních znalostí, je nutnost umět prezentovat svoji práci, umět pracovat s konstrukcemi v prostoru a mít prostorovou představivost. Dnes si již těžko dokážeme představit prezentaci projektové dokumentace investorovi bez náležitě zhotovené vizualizace, ať už ve formě snímků, nebo videa. Kdysi takové prezentace obnášely hodiny výtvarného umění, kdy díky deskriptivní geometrii vznikaly složité malby a náčrty. Dnešní svět je však jiný, a tak díky komplexním softwarům můžeme vynést nejen stavby, nebo zástavby, ale i velké územní celky. Problémem však zůstává, že snímky a videa jsou stále značně omezena, a to jak formátem, popř. velikostí, tak i selekcí zhotovitele, kdy se třeba zaměříme pouze na konkrétní část, která je často pro investory nedostačující. Nejedná se však pouze o vizualizace. Posuňme se dál této problematice a položme si otázku, co stavebního inženýra, zhotovitele, nebo investora trápí. Zjistíme, že je to nedostatečná představivost, nedostatečná znalost problematiky, špatná komunikace, neschopnost sdělit informace, nebo zkrátka opomenutí dílčího problému. Jednou z odpovědí, která se čím dál více nabízí, je využití umělé reality. Díky ní je již dnes možné se ocitnout jedním kliknutím na jakémkoli místě na světě, procházet si budoucí novostavbu, modelovat konstrukce a zpětně je kontrolovat, nebo si procházet skutečnou stavbu a díky umělé realitě odhalovat vady, dostávat zpětné informace, nebo si libovolně a dle potřeby umísťovat

5


v budoucí, či současné dispozici nábytek, nebo jiné technologie. Umělá realita ve všech svých podobách je velmi mocným a užitečným nástrojem. Většina z nás se již s umělou realitou v nějaké míře setkala, četla o ní, nebo jí měla možnost vidět, ať už ve filmech, nebo obchodech. Pravdou je, že umělá realita je již dnes naprosto běžnou součástí našich životů. Příkladem může být virtuální realita, zkráceně VR (viz kapitolu 4.3) neboli umělá realita plně vytvářející a simulující prostředí a tím napodobující realitu, se kterou se dnes můžeme setkat zejména v herním průmyslu, kdy se po nasazení příslušného zařízení můžeme ocitnout třeba i na druhé straně galaxie. Dalším příkladem může být rozšířená realita, zkráceně AR (viz kapitolu 4.4) neboli umělá realita využívající skutečného světa, do kterého simuluje a přenáší digitálně zpracovaný obraz a tím tak skutečnost doplňuje. S tou se mnozí z nás běžně setkávají díky mnohým mobilním aplikacím, které nám přes čočku kamery doplní realitu o cokoliv chceme. V neposlední řadě také nesmíme opomenout kombinaci předešlých umělých realit, tedy smíšenou realitu, zkráceně MR či XR (viz kapitolu 4.5), která v sobě zahrnuje to nejlepší z výše zmíněných a může tak vzniknout zcela nové prostředí. Samostatnou kapitolou také může být dále zmínění 3D scanning (viz kapitolu 4.6), který je neodmyslitelnou součástí stavebního průmyslu. Díky této technologii je možné během sekund či minut nasnímat s dosud nevídanou přesností téměř cokoliv si zamaneme. 3D scanning je zde zmíněn zejména z toho důvodu, že díky těmto technologiím je možné pro potřeby umělé reality vytvářet fotorealistické modely a zcela tak digitalizovat okolní svět. Ačkoliv se vývoj a využití umělé reality na několik mnoho let pozastavil (viz kapitolu 3) a technologie 3D scanningu byly historicky velmi nákladné, dnešní svět nám nabízí čím dál dostupnější přístroje, které jsou nejen snadno ovladatelné, ale také nabízejí možnosti, o kterých se dřívějším generacím jen zdálo. Tato kniha si tak kromě historie celkového vývoje umělé reality a popisu jednotlivých technologií a rozdílů mezi nimi dává za úkol popsat zejména využití umělé reality pro stavební průmysl, přístroje a možnosti, které máme již dnes k dispozici a o kterých odborná společnost možná nemá povědomí. Ať už se jedná o pouhou pomůcku pro přesvědčení investora, nebo o nástroj

6


pro kontrolu kolizí, použití umělé reality je ve stavařině všeobecně velmi přínosné a lze tak čekat jeho další rozšíření. Samostatnými kapitolami, které však velmi úzce souvisí s celou problematikou je poté 3D scanning, který je, jak již bylo řečeno, důležitou součástí umělé reality. Ačkoli se zdá být cíl této knihy jasný, je důležité na začátek říci, že je téměř nemožné najednou postihnout veškeré aktuální informace, které souvisí s problematikou umělé reality a jejího použití ve stavebním procesu a průmyslu. Technologie, možnosti a přístroje procházejí každým měsícem dalším vývojem a je tak možné, že už při psaní této knihy budou některé informace zastaralé, nebo budou vyrobeny zcela nové přístroje přinášející zcela nové možnosti. Doufáme však, že informace zde uvedené přispějí k rozšíření Vašeho dosavadního povědomí o těchto velmi přínosných technologiích, nebo že vás dokonce přesvědčí k jejich využití ve vaší praxi.

7


3 Historie Stručná Historie umělé reality a její vývoj

3.1 Počátky Ačkoliv se pojmy jako umělá, virtuální, nebo rozšířená realita zdají spíše jako hesla, která zaslechneme v některém sci-fi filmu, za posledních několik let se tyto termíny začaly objevovat všude. Zejména díky popularizaci spojené se zábavním průmyslem a různými herními systémy už není problémem si takové zařízení nejen vyzkoušet, ale mít ho také doma k dispozici. Může se tedy zdát, že se jedná o moderní technologii, která se na trhu začala objevovat v posledních dvou desetiletích. Opak je však pravdou. Než přejdeme k samotné historii a vymezení vzniku těchto pojmů, je nutné si velmi zjednodušeně pojmenovat, co máme hledat a co vše jsou vlastně předchůdci dnešní podoby virtuální a rozšířené reality. Na začátek je nutné si říci, že účelem ať již virtuální, nebo rozšířené reality je ošálit mozek tak, aby věřil, že je reálné něco, co ve skutečnosti reálné není. Nejlepším příkladem takové skutečnosti může být například film a kinematografie jako taková v době jejich vzniku. Dnes nám to již přijde úsměvné, avšak tehdejší diváci při návštěvě kina mohli skutečně zažívat pocit, že se na plátně odehrává něco skutečného a že herci nebo rekvizity se na ně mohou každou chvílí vyřítit. Ačkoliv se toto přirovnání zdá vágní a nevystihuje definici termínu umělá realita, nejvíce vystihuje podstatu naší problematiky. V dnešní době je možné narazit na spoustu různých definic jinak shodných pojmů. Aby byla vymezení problematiky ještě složitější, jednotlivé pojmy se mezi sebou navzájem překrývají, nebo se různým způsobem doplňují, zejména ve smyslu využití a používaných technologií. Z historického hlediska musíme rozšířit toto hledání i na předchůdce různých technologií, jako je například film, a to z toho důvodu, že se dnešní chápání umělé reality naprosto odlišuje od toho historického. Dnes si pod pojmem VR, nebo AR představujeme v první řadě počítačem vytvořený obraz či scenérii, která ve spojitosti se speciálně navrženým hardwarem, ať již headsetem, motion trackerem, nebo motion senzorem, umožňuje uživateli vstoupit do nereálného světa. Při doplnění například o zvuky přírody se tak jediným kliknutím můžeme ocitnout na druhé polovině zeměkoule, nebo kdekoliv ve vesmíru. Je tedy možné říci, že nás tato technologie dokáže

8


naprosto pohltit. Dnešní definice také často stanovují, že VR nebo AR musí být interaktivní, tedy že je uživatel může ovlivňovat. Z historického hlediska však vznikaly pojmy jako pasivní, aktivní a interaktivní umělá realita, které jsou dále definovány a které, zejména pak pasivní umělá realita, provázejí lidstvo už velmi dlouho. Samotná umělá realita a její interaktivita s uživatelem, jenž je dnes často zakomponována v jejích definicích, by tak naprosto neodpovídala například 3D filmům, videím zaznamenaným pomocí sférického snímání (360ti stupňové video) a dalším médiím, při jejichž sledování je uživatel pouhým pasivním divákem, před kterým se vše odehrává. Hlavním problémem dnešních softwarů využívajících umělou realitu je tak fakt, že vytvářená skutečnost je jen zřídka kdy opravdu interaktivní, avšak pokud se do tohoto světa opravdu ponoříme, připadá nám skutečný. Dobrým příkladem takovéto zkušenosti může být třeba známé video jízdy na horské dráze, kdy jsme pouze účastníky jízdy. Pro názornost přikládáme na zmíněné video odkaz, který si můžete, pokud máte doma headset, zcela bezplatně vyzkoušet: https://www.youtube.com/watch?v=jLtcPTm5dTg Přesto mnozí, kdo dobrovolně absolvovali tento zážitek, pouze těžko rozlišovali simulaci od skutečnosti, že jsou v uzavřené místnosti a posazeni do pohodlného křesla. I když takové video není počítačem generované, nebo interaktivní ve smyslu volného pohybu v takovémto prostoru, jeho funkcionalita a naše vjemy jsou téměř totožné s interaktivním VR zážitkem. Vnímání umělé reality je tedy spojeno se soudobým vnímáním společnosti jako takové. Proto se ve svém hledání původu virtuální reality vydáme k prvopočátkům zkreslování reálného světa, kdy se nás autoři těchto technologií, uměleckých metod a prací snažili vtáhnout do jiného místa, ať už napříč časem, nebo prostorem. Ve svém dalším bádání se následně zaměříme na zlomové okamžiky ve vývoji umělé reality, virtuální reality a rozšířené reality, pomyslné milníky a další okamžiky v historii, které změnily buď chápání společnosti, nebo přístup ke vnímání umělé reality.

3.2 18. století 1792 – Panoramatické malby a cykloráma Pojmy jako panorama – širokoúhlý – pohled či zobrazení fyzického prostoru, nebo cykloráma – druh panoramatické malby na vnitřní stěně válce, jsou pojmy, které lidstvo zná a ve své tvorbě využívá již od dob starověkých civilizací, zejména poté starověkého Řecka. Může zdát, že toto

9


nemá pranic společného s dnešní podobou umělé reality, avšak právě navození pocitu trojrozměrného prostoru, tedy iluze reálného fyzického prostoru neboli 3D efektu je totožné s dnešním vnímáním VR a AR. Výsledkem těchto často významných uměleckých počinů je navození pocitu v divákovi, že se ocitnul na místě slavné historické události, nebo v jiné důležité destinaci. Pokud se tedy zaměříme na vytváření této iluze, první krok k vývoji umělé reality přišel již v roce 1792, kdy Ir Robert Baker definoval svůj obraz města Edinburgh, který byl vyobrazen právě na cylindrickém povrchu a navodil tak pocit, že pozorovatel stojí na místě dílu mnoho set kilometrů vzdáleném. Za tímto účelem autor navrhl také budovu, která umožní výstavu takového obrazu, viz Obrázek 3-1. Když se ho tehdejší společnost ptala, jak by definoval své dílo, nazval ho právě slovem panorama z řeckého pan („vše“) a horama („pohled“).

Obrázek 3-1: Řez rotundou na Leicesterském náměstí, která měla umožnit panoramatické exhibice [2]

Tento styl umění se tak v 19. století stal velice oblíbeným zejména na území Evropy a Spojených států, kde mezi roky 1793–1863 vzniklo na 126 různých panoramat. Robert Baker se později svá díla snažil vylepšit například tím, že skrýval konce svých obrazů, aby nerušily diváka a dále před svá díla rozmísťoval nejrůznější rekvizity, které dále budili dojem dokonalé iluze. Důležité je také zmínit snahu autora o co nejlepší přirozené nasvícení scenérie, které tak dále podtrhovalo celkový dojem.

10


3.3 19. století 1838 – Stereoskopy, stereoskopické fotky a jejich prohlížeče Stereoskopie je technologie, která pomocí stereoskopu zobrazujícího dva samostatné obrázky vyobrazujících tentýž obraz. Obraz se liší pouze v tom, jak ho vidí naše levé a pravé oko. Lidské vidění včetně vnímání hloubky obrazu či prostoru je složitý proces. Tento proces je vnímán zejména díky vizuálním informacím, které jsou následně zpracovávány v mozku díky složitému procesu, který ke zpracování obrazu využívá následující pomůcky v různém zastoupení: stereopse (prostorové vidění), umístění samotného oka, překrývání jednoho objektu druhým, přidaný vizuální úhel objektu známé velikosti, lineární perspektivu, vertikální polohu objektů, saturace barev, jejich kontrasty a v neposlední řadě také změnu velikosti textur. Kromě stereopse a umístění oka je tedy možné vyvolat dojem prostoru také na 2D obraze, čehož princip stereoskopů využívá. [3], [4], [5] Při mírně odlišných obrazech, které jsou zvlášť prezentovány každému oku, je v mozku spuštěn proces využívající právě podnětu překrývání jednoho objektu druhým. Avšak díky tomu, že jsou všechny body v obraze/snímku vztaženy k jedné rovině hloubky obrazu bez ohledu na skutečnost, je tato iluze nedokonalá a je snadno odhalitelná. Nastávají tedy dva efekty, které jsou nepřirozené ve smyslu vnímání prostoru. Prvním je nesoulad mezi jednotlivými obrazy, kdy díky nedokonalé separaci snímků pocit prostoru zaniká, a druhý je rozdíl či nesoulad mezi bodem, ve kterém se sbíhají všechny linie objektů, a umístěním oka. Stereoskopie, jako nástroj virtuální reality, je tedy nedokonalá, nicméně tato technika předběhla v mnohém svou dobu a je jen těžko k uvěření, že se tato metoda objevila již v roce 1838, kdy byla demonstrována Sirem Charlesem Wheatstonem, který vytvořil historický první stereoskop, který využíval výše zmíněných metod pro ošálení lidského smyslu, viz Obrázek 3-2.

11


Obrázek 3-2: Stereoskop dle Wheatstona – 1838 [6]

Obrázek 3-3: Stereoskop dle Brewstera – 1870 [7]

Jeho přístroj byl dále vylepšován např. Sirem Davidem Brewsterem, který v roce 1870 představil svoji verzi, viz Obrázek 3-3, která byla přenosná a která se podobá i dnešním stereoskopům, i ty jsou však dnes již dávno překonanou technologií. Promítání různých obrazů do levého a pravého oka je však pouze jednou z metod, které se dá také říkat „Side-by-Side“ metoda. Druhou metodou je metoda „Freeviewing“, která pro svoje použití nevyžaduje žádné další složité zařízení a která využívá překrývání obrazů, kdy namísto promítání dvou různých snímků jsou jednotlivé obrazy promítnuty přes sebe s použitím anaglyfu. Jde o metodu využívající rozložení obrazů pro levé a pravé oko na barevné složky, nejčastěji modrozelenou a červenou, na rozdíl od relativně složitého stereoskopu tak stačí nasadit speciální brýle s barevnými skly. Proces vytváření je však složitější než u metody Side-by-Side, protože kromě nutnosti mít opět záběr scény pro každé oko je také nutností mít software, který jednotlivé snímky dodatečně upraví o různé barvy, saturace, kontrasty a podobně.

12


Obrázek 3-4: Anaglyfický obraz [8]

Obrázek 3-5: 3D papírové brýle typu Červená-tyrkysová

Tuto metodu, ačkoliv možná pod jiným názvem, mnozí z nás známe z 3D kin. Jedná se o jednu z nejlevnějších metod vytváření prostorové iluze, která je levná, v dnešní době relativně snadná a jako jedna z dalších forem umělé reality využitelná i v tištěné podobě, jak se můžete přesvědčit na Obr. 4, na který se může podívat každý z Vás, pokud máte doma speciální brýle, viz Obrázek 3-5. Tato technologie tak nejen předběhla svoji dobu, ale je i nadále využívána v 21. století. Kromě filmového průmyslu je obdobná technologie 2 snímků využívána například u vesmírných sond, kdy je tohoto principu využíváno k odhadování vzdáleností v prostředí, které je jinak těžké na orientaci, jako tomu bylo u sondy Mars Exploration Rovers. Systém dvou obrazů promítaných pro každé oko zvlášť je jedním z hlavních principů fungování dnešních headsetů, které by se bez této technologie jen stěží obešly. Ať již jde o 3D letecké snímkování, programy na vizualizaci topografických map, biologické, chemické i komplexní molekulární struktury, snímací technologie vychází z jednoduchého principu stereoskopu. Není

13


tedy s podivem, že tato technologie a princip jejího fungování se promítá v jisté podobě ve všech dalších etapách vývoje umělé reality. 1862 – Pepper’s Ghost V roce 1862 se vědec John Henry Pepper zasloužil o vznik iluzorní techniky, která využívala lomu optických paprsků, světla a ploch, které umí odrazit a současně propustit světlo, například skla. Díky tomu tak vznikají dva samostatné obrazy, kdy je jedna scéna odrážena směrem k divákům a druhá scéna přenášena skrze sklo. Osvětlení samotného jeviště je poté nastaveno tak, aby selektivně osvětlovalo scény, ale nikoli samotné sklo. Iluze totiž spočívá v tom, že si divák neuvědomí přítomnost skla samotného. Jedná se v podstatě o promítání iluze na průhlednou plochu a tím vytvoření dojmu hologramu. [9] Ačkoliv se tato technika objevila téměř před 160 lety, je i nadále jednou z hojně využívaných technik v zábavním, filmovém i hudebním průmyslu. Ačkoliv se nejedná o žádný přístroj, obdobně jako stereoskopie se jedná o metodu, která za pomocí jednoduchých fyzikálních jevů (viz Obrázek 3-7) navozuje a vytváří pocit umělé reality a iluze. Je také jednou z nejčastějších metod vytvoření holografického obrazu v dnešní době, viz Obrázek 3-6.

Obrázek 3-6: Vytvoření hologramu pomocí lomu světla [10]

14


Obrázek 3-7: Fyzikální princip lomu světla [11]

3.4 20. století 1901 – Character marker Ačkoliv se rozšířená realita (AR – Augmented reality) zdá jako naprosto nový pojem, není tomu tak. Koncept rozšířené reality se poprvé objevil v ilustrované novele L. Franka Bauma s názvem „The Master Key“ v roce 1901. Autor si ve svém díle představit přístroj „Character Marker“, který popisoval jako brýle, které po nasazení dovolili uživateli vidět charakterové vlastnosti jiných osob jinak neviditelné běžným okem. Ačkoliv si pod pojmem rozšířená realita dnes představíme něco zcela odlišného, můžeme zde nahlédnout, že myšlenka nemálo podobná dnešní vizi se objevila téměř století před samotným vznikem této dnes nepostradatelné technologie. [12] 1929 – První letecké simulátory Po prvních krocích k ošálení lidských smyslů přišla dlouhá odmlka, která byla způsobena zejména absencí potřebných technologií. Další krok tedy přišel až v meziválečném období, kdy bylo potřeba vycvičit piloty letadel pro krizové situace tak, aby nebyl ohrožen jejich život, nebo život jiných osob. [13], [14] V roce 1929 byl vynalezen Angličanem Edwinem Albertem Linkem za tímto účelem první letecký trenažér (viz Obrázek 3-8), který byl určen zprvu jako výcviková pomůcka pouze pro komerční lety. Později, zejména v období 2. světové války, byl tento trenažér, přezdívaný jako „Link Trainer“, „Blue box“, nebo „Pilot Trainer“, použit k vycvičení více než půl milionu pilotů, kteří si mohli nacvičit kromě již zmíněných krizových situací také bojové simulace. Trenažer jako takový

15


byl poháněn pomocí elektriky a soustavy pístů ovládaných pilotem pomocí sad pák rozmístěných stejně jako v letadle, takže vyvolal v uživateli pocit skutečného pohybu. Aby byl vzniklý dojem dokonalejší, byl přidán motor simulující vibrace a turbulence skutečného letadla. I když se nejedná přímo o virtuální, či rozšířenou realitu, jde o krok, který opět vedl k rozšíření portfolia přístrojů a metod pro vytvoření lepší iluze.

Obrázek 3-8: Link Trainer – první letecký simulátor [15]

Dnes jsou obdobné simulátory vybavené nejmodernějšími technologiemi využívány pro výcvik nejen pilotů, ale také astronautů a všech profesí, u kterých je nutné připravit cvičenou osobu na všechny situace, které mohou nastat. Díky snadné dostupnosti některých technologií je tak možné si podobný trenažer v dnešní době sestavit i doma. 1930 – Předpověď virtuální reality Rok po sestavení prvního leteckého simulátoru byla v letech 1930 americkým spisovatelem vědeckofantastické literatury Stanleym Graumanem Weinbaumem sepsána krátká povídka s názvem „Pygmalion’s Spectacles”, neboli česky „Pygmalionovi brýle“. Tato povídka obsahovala popis brýlí, které umožní uživateli ocitnout se po jejich nasazení ve fiktivním světě. Díky simulování vizuálního podnětu holografickou formou, vyvolání vůní, pachů, chutí a doteků byl tak uživatel těmito brýlemi naprosto pohlcen. Tato myšlenka předběhla svou dobu a při pohledu na tuto povídku tak nezbývá než vyjádřit údiv, jak moc se tehdejší autor přiblížil nejen dnešnímu vnímání 3D brýlí označovaných jako headset, ale i k modernímu vnímání umělé reality a zážitku, který se snaží navodit. Bývá tak často označován za prvního vizionáře, který si plně uvědomil a interpretoval tuto vizi ve své tvorbě. [16], [17]

16


1950 – Sensorama S nástupem moderních technologií po druhé světové válce, došlo k experimentování a vytvářením multi-senzorových, tzv. multimodálních, technologií. V 50. letech 20. století se kinematograf Morton Heilig začal zabývat tzv. „Zážitkovým divadlem“. On sám při sledování divadelního představení zažíval pocit vtáhnutí do děje díky zapojení všech smyslových vjemů. Toto zařízení dále popsal jako multi-senzorové divadlo v publikaci s názvem „The Cinema of the Future“, která byla publikována v roce 1955. [18], [19], [20], [21] Tato myšlenka byla následně rozvedena do prototypu s názvem Sensorama, viz Obrázek 3-9, který si Heilig nechal patentovat v roce 1962. Sensorama se tak stala prvním přístrojem na celém světe pro vytvoření umělé reality, který v sobě zahrnoval stereoskopický barevný displej, soustavu větráků, emitory pachů, zvukovou stereo soupravou a pohyblivé vibrační sedadlo. Díky kombinaci všech těchto technologií tak na tomto přístroji bylo možné simulovat jízdu motocyklem po ulicích New Yorku nejen pomocí obrazu, ale také pomocí mechanického větrání, hluku a vůně velkoměsta, kde za zmínku stojí zejména vytvoření jednotlivých vůní a pachů chemickou cestou. Kromě simulované jízdy na motocyklu bylo natočeno dohromady 5 filmů, které na tomto přístroji bylo možné pustit. Jedná se tak o první případ pasivní umělé reality, která využívala multimodální simulaci uživatele. Dnes lze za nástupce Sensoramy považovat například 4DX kino.

Obrázek 3-9: Sensorama (nákres) [22]

17


Obrázek 3-10: Sensorama (simulátor) [23]

Obrázek 3-11: 3D kamera [24]

Jelikož Sensorama využívala steroskopického obrazu, bylo potřeba také 3D filmu, který do té doby bylo velmi obtížné vytvořit. Heilig pro ten účel vynalezl a sestrojil také 3D kameru, viz Obrázek 3-11. Vše tak bylo připraveno pro nástup tohoto jedinečného vynálezu, který měl ohromit svět nejen kinematografie, ale i reklam, neboť autor předpokládal využití přístroje například i pro prezentaci nejrůznějších výrobků. Bohužel však svět nebyl na toto zařízení připraven a z jinak geniálního vynálezu se nejdříve stal automat v hernách a poté díky své mohutnosti upadl téměř v zapomnění. Dnes nalezneme tento simulátor již pouze v historickém muzeu, kam byl věnován Heiligovou rodinou. Na svoji dobu se však jednalo o zcela unikátní přístroj, který v sobě skloubil nejen virtuální, ale i rozšířenou realitu.

18


1960 – První Headset Přes předchozí neúspěch se však vynálezce Morton Heiling nenechal od svých nápadů odradit a nechal si v roce 1960 patentoval takzvanou „Telesphere Mask“, česky telesférická maska, viz Obrázek 3-12, který nápadně připomíná dnešní headsety, taktéž známé jako HMD – Head Mounted Display. Ačkoliv se často za první skutečný headset považuje „The Sword of Damocles“, ke kterému se dostaneme v následující kapitole, Heiling tento vynález přivedl na svět o 8 let dříve. Tento přístroj byl určen pro individuální použití a měl sloužit jako teleskopický televizní aparát. Na první pohled se nám vybavují dnešní 3D brýle, viz Obrázek 3-13: Lepenkový headset , které si můžeme vystřihnout z lepenky a na místo displeje umístit smartphone. Princip je totožný, pouze namísto mobilního zařízení měl být tento prvotní headset obsahovat miniaturizované televizory. Jak můžeme vidět na obrázcích, jsou tyto přístroje ve svém fungování téměř totožné. I tento vynález však upadl v zapomnění. Opětovně jako Sensorama i zde autorova vynalézavost předběhla dobu. Ačkoliv by dnes nebyl problém Heiligův headset vyrábět, v tehdejší době zkrátka neexistovala technologie, která by jeho tvorbu umožnila a bohužel se pro autorovi vynálezy nenašel sponzor, který by je financoval.

Obrázek 3-12: Telesphere Mask – první headset [25]

19


Obrázek 3-13: Lepenkový headset [25]

1961 – První Motion Tracking Headset V roce 1961 dva inženýři a konstruktéři firmy Philco Corporation (Comeau a Bryan) vynalezli a sestrojili prvního náhlavní soupravu (headsetu) v podobě, kterou známe dnes a který obdržel název Headsight. Tento přístroj obsahoval první zabudovaný monitor pro každé oko a magnetický snímač pohybu, který byl napojený na kameru s uzavřeným okruhem. Paradoxem je, že tento systém nebyl vynalezen pro účely umělé reality, ale jako vojenská zakázka na přístroj, který by umožnil vzdálené ovládání kamer/přístrojů v nebezpečných situacích. Pohybem hlavy by se vzdáleně ovládala kamera a ta by tak umožnila pozorovateli přirozený rozhled v okolí. Tento přístroj je tedy předchůdcem dnešních VR headsetů se zabudovanými motion trackery, i když oproti svým mladším sourozencům toto zařízení nebylo napojeno na uměle vytvářený obraz, který by byl generován pomocí počítače. Na rozdíl od svých předchůdců také nebyl určen pro širokou veřejnost, i tak ale poznatky nabyté při jeho vývoji umožnily optimalizování dalších technologií, které funkci motion tracking využívají. 1965 – The Ultimate Display V roce 1965 se ve sborníku mezinárodní federace pro zpracování informací (The International Federation for Information Processing – IFIP) objevil příspěvek Ivana E. Sutherlanda s názvem Ultimátní displej [27]. Tento příspěvek popisoval koncept simulované, tedy umělé reality tak přesvědčivé, že ji nebudeme umět rozlišit od skutečného světa. Jak je možné vyčíst z práce, viz odkaz, koncept se skládal z několika hlavních myšlenek. Mezi ty nejdůležitější je možné řadit následující [28]:

20


• Počítačový hardware a software budou umět vytvářet umělou realitu a současně s tím

ji budou umět generovat, udržovat a spravovat v reálném čase. • Uživatel bude moci interagovat s vytvářeným světem a s objekty uvnitř něj stejně,

jako je tomu v realitě. • Uměle vytvářený svět, který bude promítán uživateli pomocí headsetu musí vypadat

realisticky a musí být vylepšen o prostorové zvuky a o adekvátní odezvu při pohybu v takovém světě ve smyslu interakce na úrovni uživatel/svět, tedy například zvuk pohybu, vrhání stínu a podobné. Jeho práce se tak zcela oprávněně stala klíčovým principem, na jehož základě byla vytvořena umělá realita tak, jak jí známe v dnešní době. Co však je ultimátní displej, který se Sutherland snažil popsat? Posledních několik vět jeho práce tuto myšlenku shrnuje: „Ultimátním displejem bude, samozřejmě, místnost, ve které bude umístěn počítač umožňující kontrolu vytváření hmoty jako takové. Židle, která by v takové místnosti byla vyobrazena by umožňovala posazení se. Pouta vyobrazené v takové místnosti by dokázala spoutat a kulka vyobrazená v takové místnosti by byla smrtelná. Se správným programováním by se takový displej mohl doslova stát Říší divů, do které Alenka vstoupila.“ (I. E. Sutherland 1965) Nepřipomíná Vám tento koncept jistý film? 1966 – Letecký simulátor Thomase A. Furnesse Profesor, vynálezce a právem nazývaný pionýr umělé reality, Thomas A. Furness III se v roce 1966 zasloužit o vývoj simulátoru pro americké letectvo navazujícího na již zmíněný „Link Trainer“. Svou prací tak odstartoval vývoj moderních leteckých simulátorů a technologií s nimi spojenými. Sám pak v roce 1986 až 1989 na tento vývoj navázal projektem s tajným názvem „Super Cockpit“ – kokpit, který by uživatel mohl nosit. Mělo se jednat o helmu, která by promítala kolem hlavy uživatele 3D obraz s prostorovou hloubkou, snímala by pohyb očí, hlavy a rukou, používala by prostorový zvuk. Co bylo dále důležité, taková helma měla být napojena buď na externí programy, nebo provázána s umělou inteligencí, která by umožnila propojení uživatele, zejména jeho smysly, se strojem, který by uživatel takto ovládal ve smyslu například přetížení u bojového letounu. [29], [30]

21


Z tohoto konceptu se postupně stalo velmi oblíbené téma u veřejnosti, a tak byl následně v roce 1986 odtajněn. Vyvstala otázka, zda by taková helma, pokud by kromě vizuálního a zvukového vjemu svému nositeli navodila také jiné tělesné dojmy, nemohla být použita ve zdravotnictví či psychologii. Tato myšlenka byla rozpracována v následujících letech, kdy se Furness spojil s dětskou nemocnicí ve městě Seattle, konkrétně s onkologickým oddělením, kde probíhala léčba dětí s leukémií. Umělá realita zde byla používána při extrakci kostní dřeně, kdy byl při zákroku pacientům pro odvedení pozornosti od bolesti nasazen headset herních konzolí Nintendo. Tento experiment se ukázal jako velmi přínosný a vedl k dalšímu studiu použití umělé reality ve zdravotnictví, který pokračuje do dnešního dne. [31] 1968 – Damoklův Meč Jedná se o název headsetu virtuální/rozšířené reality, kterou vytvořil a vyvinul v roce 1968 již zmíněný Ivan E. Sutherland společně se svým studentem Bobem Sproullem a popsán v článku „A Head-mounted Three-Dimensional Display“ I.E. Sutherland [1968]. Tento vynález byl následně nazván „Sword of Damocles“ [32]. Přístroj samotný propojoval na rozdíl od přístroje Headsight uživatele s počítačem a nikoliv kamerou. Zařízení, ačkoliv primitivní ve smyslu uživatelského rozhraní a realismu, vytvářelo virtuální prostředí tvořené jednoduchým drátovým modelem. Perspektiva vyobrazovaná v headsetu však byla závislá na pohybu a poloze hlavy uživatele, bylo tedy nutné snímat její pohyb. Jelikož bylo zařízení těžké na běžné použití, bylo pro snímání pohybu využito mechanické rameno, viz Obrázek 3-14, které bylo propojeno s dalšími přístroji a zavěšeno ze stropu. Odtud tedy název „The Sword of Damocles“. Systém samotný sestával z celkem 6 podsystémů, které byly testovány a které nebyly vzájemně plně integrovány. Konkrétně se jednalo o: • Algoritmus „Clipping Divider Algorithm“, také známý pod názvem „Cohen –

Sutherland algorithm“, který odděloval a ořezával čáry a tím dělil 2D prostor do celkem 9 oblastí z nichž pouze střed byl viditelný, • násobič matic, který je nezbytnou součástí pro vytváření umělé reality, • vektorový generátor • headset, • snímač pozice hlavy – Head position motion sensor, • univerzální počítač umožňující propojení jednotlivých systémů.

22


Dohromady jednotlivé subsystémy vytvářejí první stroj pro virtuální realitu tak, jak jej známe dnes. Headset a jeho displej umožňoval uživateli částečný pohled skrz, takže nositele neodřízl od okolního světa. Průhlednost displeje společně s dalšími subsystémy celého mechanismu je častým důvodem, proč se tento komplexní systém označuje jako předchůdce nejen virtuální reality, ale zejména rozšířené reality.

Obrázek 3-14: Přístroj Sword of Damocles a mechanické rameno pro snímání pohybu [33]

Obrázek 3-15: Přístroj Sowrd of Damocles [34]

1969 – Koncept umělé reality a počítačem řízeného prostředí Artificiální neboli umělá realita, stejně jako VR a AR nejsou pojmy, které se ve společnosti objevují až v posledních desetiletích. V roce 1969 se americký počítačový umělec Myron W. Krueger, jeden z první generace vědců zabývajících se konceptem virtuální a rozšířené reality,

23


společně se spolupracovníky Danem Sandinem, Jerrym Erdmanem a Richardem Venezkym podílel na vytvoření počítačem generovaného prostředí, které je nejen vytvářeno počítačem, ale umí odesílat nazpět uživateli reálnou odezvu na jejich přítomnost v tomto světě. Toto prostředí, či umělecké dílo, se nazývalo GLOWFLOW. Jednalo se o počítačem řízené světlo, které za zvukového doprovodu odráželo náladu a pozornost diváka. Po dokončení tohoto projektu Krueger ve svém výzkumu pokračoval a následně na prostředí navázal dalším počítačově generovaným prostředím s názvem METAPLAY, představeném v roce 1970 [35], [36], které ve svém frameworku zaintegrovalo vizuální, zvukové a responzivní techniky. Prostředí reagovalo tak, že v jedné místnosti byl umístěn projektor i se snímací kamerou. Divák tedy začal na snímanou zeď pohybem ruky kreslit tvary a Krueger v jiné místnosti díky přenosu obrazu tyto tvary vytvářel a nazpět promítal pomocí projektoru. Po úspěchu dvou předchozích prostředí Krueger opět pokročil díky projektu s názvem PSYCHIC SPACE, kdy díky senzorům zabudovaným v podlaze mohl divák procházet interaktivním bludištěm. Každý krok nejen že korespondoval s tónem či hudbou, ale hlavně s živým videozáznamem, se kterým se dalo pracovat ve smyslu pohybu, velikosti a natočení bez ohledu na zákony reálného světa. 1971–1975 – První laboratoř umělé reality Své dosavadní umělecké výkony následně Krueger spojil v letech 1970 do laboratoře umělé reality určené pro širokou veřejnost, kterou nazval VIDEOPLACE a která v sobě jednotlivé předchozí úspěchy spojovala. Laboratoř tak používala projektory, videokamery, speciální hardware a siluety uživatelů na všudypřítomných obrazovkách, které sloužili pro vtažení uživatelů do interaktivního prostředí. Návštěvníci tak díky všem těmto technologiím mohli vzájemně komunikovat, a přitom se nacházet ve zcela odlišných místnostech, které od sebe mohly být vzdálené i několik kilometrů. V moderních pojmech tak autor vytvořit projekci rozšířené interaktivní reality, která ke svému fungování nevyžadovala žádné další zařízení, například ve formě headsetu. Tato laboratoř byla přes svůj několikaletý vývoj oficiálně představena a otevřena veřejnosti až v roce 1975. Nyní je VIDEOPLACE trvale vystavena ve Státním muzeu přírodní historie na Univerzitě ve státě Connecticut. [37] 1978–1979 – Filmová 3D virtuální mapa Aspenu V roce 1978 se tým spolupracující s výzkumníkem MIT Media Lab Andrewem B. Lippmanem za využití finančních prostředků společnosti ARPA, dnes známé pod jménem DARPA (Defence Advanced Rechearch Projects Agency) [38], podílel na vývoji revolučního hypermediálního

24


systému nazvaného „Aspen Movie Map“ [39], [40]. Kromě jiného stojí za zmínku také fakt, že se stejná firma zasloužila o vývoj a tvorbu systému ARPANET, což je předchůdce dnešního internetu. Jak již název napovídá, jednalo se o film, který umožnil divákovi virtuální prohlídku města Aspen v americkém státě Colorado. Obdobně jako snímání dnešních Google map, i zde prvotní sběr dat probíhal obdobně. Na auto bylo umístěno několik kamer, které oproti dnešním snímaly pouze 4 strany. Tento film byl následně poskládán do na sobě nezávislých scén rozdělených podle jednotlivých ulic a přenesen na CD. Byla vytvořena databáze těchto scén, které mohly být rozděleny na nejrůznější cesty podle požadavku uživatele, jehož interakce byla řízena prostřednictvím dynamicky generovaného menu, které překrývalo horní obraz videa. V tomto menu se skrývalo kromě možnosti výběru směru pomyslné chůze také rychlost přehrávání a směr pohledu, kdy se výběr těchto možností prováděj pomocí tlačítek tzv. touch-screenu. Tento uživatelský interface, viz Obrázek 3-16, se tak stal předzvěstí interface těchto videí tak, jak ho známe například z již zmíněných Google map. Další úrovní interakce mezi uživatelem a systémem byla možnost se virtuálně dotknout jakékoliv budovy v zorném poli uživatele a tím tak přejít na záběry interiéru, historické snímky, nabídky restaurací, video rozhovory s městskými zástupci a další. Fasády samotných objektů byly následně zmapovány na 3D modely, kdy byl použit stejný model pro převedení souřadnic do 2D a tyto informace byly následně uloženy do databáze za účelem poskytnutí hypertextových odkazů na další data. Tato metadata byla následně z velké části automaticky extrahována z předmětné databáze, zakódována jako digitální signál a vložena do analogového videa. Díky tomu tak takto zakódovaná data umožnila v každém jednotlivém snímku filmu plynuje přejít ke všem potřebným informacím, které případný divák potřeboval. Aby nebyl problém s navigací ve městě, obsahoval systém na horizontu mapu s označením aktuální polohy, která obdobně jako dnes umožňovala pohyb na libovolně vybrané místo. Celkově bylo dále v systému možné přepínat mezi různým zobrazením mapy, konkrétně leteckými snímky, výtvarným ztvárněním, a dokonce i různým ročním obdobím. Celkově se tak jednalo o zcela nadčasový projekt, který inspiroval mnohé další systémy. Ačkoliv se zdá, že se jednalo o projekt pro veřejnost, ve skutečnosti se jednalo o armádní projekt, který by pomohl vojenským jednotkám v neznámém prostředí bez předchozí návštěvy.

25


Obrázek 3-16: Uživatelské rozhraní uživatele pro pohyb v „Aspen Moviemap“ [41]

1977–1982 – Rozvoj headsetů a ovladačů V návaznosti na projekt „The Sword of Damocles“ bylo v rámci studené války navázáno vývojem helmy, kterou by bylo možné použít mimo laboratoře a bez použití těžkopádných zařízení. O tento vývoj a následné vytvoření se postarala firma McDonnel-Douglas, která byla jedním z největších amerických výrobců letadel určených jak pro civilní, tak pro vojenský sektor. Výsledkem byla roku 1979 helma s názvem „VITAL“, která snímala pohyb očí pilota a doplňovala obraz za pomocí počítačem generovaných obrazů. [42] Dalším krokem bylo vyvinutí „kabelové“ rukavice firmou Electronic Visualization Laboratory [43] v roce 1977, která dostala název „The Sayre Glove“, viz Obrázek 3-17 a o kterou se zasloužili vědci Daniel J. Sandin [44] a Thomas Defanti, jenž pojmenovali svůj vynález po Richardu Sayerovi, který s myšlenkou přišel. Jednalo se o lehkou a levnou kabelovou rukavici, která umožňovala přenos pohybu rukou na monitor. Kromě přenosu pohybu poskytovala tato technologie i možnost rozvinutí multidimenziálních ovladačů. Zařízení samotné bylo složeno ze senzorů snímajících světlo, které byly napojeny na flexibilní trubice a na konci zakončeny zdrojem světla. Po pokrčení prstů se tak liší množství snímaného podnětu a je tak docíleno za pomoci přenosu informací interakce.

26


Obrázek 3-17: The Sayre Glove [45]

Obrázek 3-18: The Nintendo Power Glove [46]

O dalších 5 let později, tedy v roce 1982, byl vyvinut a podám Thomasem G. Zimmermanem patent na optický pohybový senzor pro měření ohybu. V následujících letech tak společně se svým kolegou Jaronem Lanierem zabudoval do konstrukce rukavice ultrasonické a magnetické snímače pohybu roky a vytvořil další varianty těchto rukavic s názvy „Power Glove“ a „Data Glove“. Stojí za zmínku, že první takový přístroj pro veřejnost byl na trh přiveden firmou Nintendo viz. Obrázek 3-18, kdy tato rukavice byla doplněna o další tlačítka a byla určena pro herní systém. 1982 – Vznik rozšířené reality V roce 1982 se softwarový inženýr Dan Reitan a jeho výzkumný tým zasloužil o vznik první rozšířené reality v televizi. Při vysílání živého přenosu Reitan spustil počítačem vytvořený radar, který ukazoval na všech televizních obrazovkách směr, kde se nachází televizní stanice KSDK v Saint Louis ve státě Missouri. Nejednalo se tak o pouhé grafické překrytí, neboli overlay, ale o

27


vytváření obrazů v reálném čase, které byly přenášeny přes několik satelitů. Tento systém byl použit pro interaktivní zpravodajství pro předpověď počasí. [47]

1984 – VPL Research VPL Research byla jedna z prvních společností, která nejenom že vyvíjela, ale přivedla na trh produkty pro užívání umělé reality [48]. Firma byla založena vědcem v oboru počítačových věd Jaronem Lanierem společně s jeho dalšími kolegy Mitchem Altmanem a Thomasem G. Zimmermanem. Mezi nejvýznamnější produkty, které tato firma přivedla na svět se počítají například vylepšená rukavice s názvem „The DataGlove“ [49], dále headset s podporou snímání pohybu hlavy a Fresnelovými čočkami (při stejných parametrech dosahuje nižní hmotnosti než čočky klasické díky odstranění částí nezapříčiňujících lom světelných paprsků) s názvem „The EyePhone“ [50], viz Obrázek 3-19 a také zcela revoluční oblek, který snímal kompletní pohyb lidského těla s názvem „The DataSuit“, viz Obrázek 3-20. Jednotlivé výrobky však byly díky své náročné technologii velmi nákladné, a tak i přes zdánlivě pokrokové systémy firma v roce 1999 zkrachovala. Patenty však byly prodány a bylo tak možné pokračovat ve vývoji dalších systémů, které se v jisté míře nechaly inspirovat právě zmíněnými výrobky.

Obrázek 3-19: „DataGlove and EyePhone“ výrobky firmy VPL [51]

28


Obrázek 3-20: „DataSuit“ oblek firmy VPL [52]

Při použití brýlí s a rukavic se tak dostavoval obdobný zážitek, který má člověk dnes s použitím moderních systému VR a AR, jako je např. Vive, Oculus Rift apod., které jsou uvedeny v následujících kapitolách. V roce 1987 se pak Lanier se spojitosti se svou firmou VPL a prodejem svých vynálezů zasloužil o přesné definování a také dle mnohých názorů o popularizaci dnes známého pojmu „Virtuální realita“, čímž byl definován a upřesněn nový vědní obor, kterých se následně mohli ubírat další lidé. 1985–1986 – VCASS letecký simulátor Z dřívějších poznatků načerpaných mimo jiné pří vytváření projektu „The Sword of Damocles“ a se spoluprací s Thomasem Furnessem byl zájem armády podpořen zejména ve směru vývoje simulátorů a ovládání letadel právě pomocí virtuální reality. Není těžké si představit případ, kdy bychom potřebovali ovládat cokoliv pomocí hlasu, nebo pouhého pohledu. Za tímto účelem tak vznikl přístroj/helma s názvem „VCASS“, neboli „Visually Coupled Airborne Systems Simulator, který byl vyvíjen na americké Wright-Pattersonově letecké základně ve státě Ohio. Tato helma umožňovala nositeli vytvořit scenérii prostředí, leteckého kokpitu a všech ovládacích prvků, včetně ukazatelů leteckých dat. To vše pouze několik centimetrů od svého nositele. Dále díky systému pro zadávání příkazů hlasem a dalšími systémy všitými do rukavic nositele tak vznikl unikátní systém pro výuku nových pilotů.

29


Obrázek 3-21: Systém leteckého VR simulátoru „VCASS“ [53]

Obrázek 3-22: Letecká VR helma Digital Striker II [54]

Ačkoli se futuristický a nemotorný vzhled systému, viz Obrázek 3-21: Systém leteckého VR simulátoru „VCASS“ zdá dnes jako úsměvný, dal za vznik pilotním helmám tak, jak je známe dnes. Tyto helmy, viz Obrázek 3-22: Letecká VR helma Digital Striker II , v sobě již spojují nové generace HMD systémů, který v sobě zahrnuje noční vidění, systém sledování cílů a mnoho dalších.

30


1988–1990 – NASA a projekt VIEW Ve spolupráci s firmou VPL, zmíněnou v předchozí kapitole, se ke slovu na poli umělé reality dostává americký úřad pro letectví a kosmonautiku NASA se svým projektem s názvem „The Virtual Interface Environment Workstation“, zkráceně VIEW, který byl uskutečněn zejména díky velmi rychle se vyvíjející části ve vytváření umělé reality, 3D počítačové grafiky. Takto vytvářená realita a prostředí, které díky ní bylo vytvářeno, bylo demonstrativně právě v organizaci NASA, jenž měla velký zájem pro využití technologií pro výcvik astronautů v prostředí, které do té doby bylo velmi problematické simulovat. Od poloviny 80. let 20. století se tak výzkumná divize zabývající se vytvářením systémů dovolujícím interakci mezi člověkem a počítačem Ames Research Center (dnes divize s názvem „Human Systems Integration Division“) zaměřila na vývoj takového systému a prostředí. Výsledkem snažení byl tedy komplexní systém VIEW, jenž sestával primárně ze stereoskopického zobrazovacího displeje (headsetu), ve kterém byl zobrazován buď kompletní uměle vytvořený svět (VR), nebo skutečné prostředí přenášené soustavou kamer, které jsou libovolně vzdálené. Operátor tak do takového prostředí může libovolně vstoupit, pohybovat se v něm a díky interakci v něm pracovat. DataGlove, vynález zmíněný v předchozí kapitole, zde byl značně vylepšen a díky řadě optických kabelů a senzorů byl každý pohyb prstů nositele odesílán do počítače a následně prostředí. Společně se vhodným softwarem tak bylo možné přesněji než kdy jindy simulovat jemnou motoriku a mohlo tak být dosaženo téměř věrohodné interakce mezi počítačovou scénou. Výsledné zařízení je tak možné vidět na snímku, viz Obrázek 3-23. Součástí zařízení byl také systém pro rozpoznávání hlasu, který umožnil uživateli zadávat příkazy s velmi přesným stupněm rozlišení. Tento systém, jenž byl komerčně dostupný, umožnil za normálního konverzačního formátu ovládání ve smyslu hlášení stavu systému, zobrazení pokynů řídícího střediska a další příkazy umožňující změnu režimů, nebo konfiguraci rozhraní. Oblast použití VR v NASA však byla zaměřena nejen na realizaci a vývoj systému VIEW, ale také na úlohy s názvy „TELEPRESENCE“ a „DATASPACE“, jenž systém využívaly odlišnými způsoby.

31


Obrázek 3-23: Systém VIEW vyvíjený NASA [55]

TELEPRESENCE Tato oblast zaměření využívala systém VIEW k interakci se simulovanou robotikou v umělém prostředí. Operátor systému mohl vyvolat různé snímky vzdáleného prostředí, které reprezentovaly buď kamery umístěné na robotu/sondě, nebo umožňovaly volný pohyb v prostředí. Díky propojení všech kamer společně s doplněním o prostorové zvukové signály sloužící jako doplňující informace o vzdálenosti objektů pak operátor za pomocí rukavice a hlasových povelů ovládal rameno robota a tím na vzdálenost simuloval svou vlastní motoriku. DATASPACE Tato úloha byla vyvíjena jako pokročilá koncepce zobrazování informací a následné manipulace s daty pro správu informací. Skrze gesta a hlasové povely za přítomnosti virtuálního displeje tak mohl uživatel velmi rychle přemísťovat informační okna, analyzovat povelem data, nebo je přeposílat dál. Pro zlepšení vnímání a pro zlepšení povědomí o situaci, ve které se uživatel může nacházet, nebo kterou může prostřednictvím VIEW Dataspace řešit, byly použity trojrozměrné prostorové zvukové podněty a technologie pro syntetizaci řeči. Zajímavostí systému také je, že v mnohém předpověděl další využití umělé reality, jak je možné vidět na následujícím snímku, který využívá systém VIEW jako nástroj pro plánování operací a vzdělávání, Obrázek 3-24.

32


Obrázek 3-24: Systém VIEW s využitím na poli medicíny jako nástroje pro plánování operací [55]

1990 – Rozšířená realita jako termín V roce 1990 se dva vědci, Tom Caudell a jeho kolega David Mizzel, pracující pro společnost Boeing, zasloužili o vytvoření termínu „rozšířená realita“, který do té doby nebyl přesně specifikovaný. Tito kolegové byli osloveni, aby vytvořili alternativní verzi k drahým diagramům pro vnitřní zapojení elektroniky a dalším značkám, které naváděly pracovníky při sestavování letadel. Vědci přišli s myšlenkou nahradit tabule, které obsahovaly individuální pokyny pro sestavení a design, pomocí přístroje, který po nasazení na hlavu umožňoval pomocí velmi pokročilé oční optiky zobrazit konkrétní schémata daného typu letadla a který je promítl na opakovaně použitelné tabule a tabulky. To znamenalo, že namísto ručního překonfigurování se díky novému systému mohlo vše dělat rychleji, efektivněji a snáze. Pracovník tak vše ovládal díky počítačovému rozhraní. Na tento koncept bylo navázáno v následujících letech. 1991 – Hrací přístroje společnosti Virtuality Group S nástupem a rozvojem herního průmyslu a cenově dostupných technologií, které byly neustále vylepšovány, rozvíjeny a nahrazovány sofistikovanějšími a lepšími se k roku 1991 setkáváme se společností „The Virtuality Group“, která si dala za cíl vytvořit arkádové hrací automaty, jež budou přístupné široké veřejnosti. Pro jednotlivé uživatele tak bylo vytvořeno sedadlo, viz Obrázek 3-25, do kterého se hráč posadil, nasadil si helmu pro virtuální realitu a začal hrát. Jednotlivé přístroje byly schopny v reálném čase s latencí 50 ms obklopit hráče umělou realitou, která byla v některých případech rozšířena díky propojení přístrojů sítí o zážitek ze hry více hráčů

33


(multiplayer). Za zmínku také stojí, že společnost se nezaměřila jen na jediný druh her, ale snažila se vyvinout různá herní křesla dle jednotlivých druhů her.

Obrázek 3-25: Hrací VR křesla společnosti „Virtuality Group“ [56]

Obrázek 3-26: Hrací VR křesla společnosti „Virtuality Group“ [57]

1991 – Mars Rover Ve stejném roce, kdy bylo společnosti představeno cenově dostupnější zařízení pro umělou realitu, se společnost NASA s problematikou systému ovládání sond na povrchu Marsu. Dnes jsme již zvyklí na živý přenos takového obrazu, avšak v roce 1991 vědci a inženýři stáli před celou řadou problémů, které bylo často problematické vyřešit. Tento problém však vyřešil inženýr Antonio Medina, který vyvinul systém VR, který nejen že dovolil pilotování takové sondy, ale vzal v potaz i velké časové zpoždění, které bylo nutné řešit. Tento systém byl následně naznán „Computer Simulated Teleoperation“.

34


1992 – První filmová popularizace umělé reality Na volné krátké povídky spisovatele Stephena Kinga „The Lawnmower Man“, která byla publikována v roce 1975, byl natočen v roce 1992 stejnojmenný film. Příběh filmu, jež se liší od knižního, byl částečně založen na práci Jarona Janiera a jeho prvotních laboratorních experimentech, se zabývá příběhem hlavní příběhové postavy, laboratorního vědce na poli umělé a virtuální reality a použití této technologie na mentálně postiženém pacientovi. Technologické vybavení pro účely filmu bylo vypůjčeno z laboratoří společnosti VPL. Tento film je jedním z milníků popularizace konceptu umělé reality, kdy tato technologie byla představena široké společnosti. Ačkoliv film nebyl z hlediska úspěšnosti průlomovým, připravil pole daleko známějším filmovým konceptům a příběhům využívajícím umělou realitu. 1992 – Virtual Fixtures V roce 1993 se vědec a vynálezce Louis Rosenberg, pracovním Armstrongovi výzkumné laboratoře patřící USAF, zasloužil o vytvoření systému první rozšířené reality, který byl nazván „Virtual Fixtures“. Tento systém byl vytvořen z důvodu pomalého generování 3D grafiky a využíval dvou reálných robotů, kteří byli ovládání pomocí plných exoskeletů horní části těla, kterou na sobě měl upevněnou operátor. Aby byl vytvořen plný a imerzní zážitek, byly používány unikátní optické systémy, které sestávaly z binokulárů místěných tak, aby ruce robota byly ve stejné poloze jako uživatele. Tato konfigurace se ukázala jako nejlepší pro svou věrohodnost při manipulaci s předměty. Systém samotný používal počítačem generované virtuální překryvy ve formě simulovaných fyzických bariér a překážek, polí a virtuálních průvodců, které byly navrženy tak, aby zlepšily provádění skutečných fyzických úkolů. Při testování bylo potvrzeno zlepšení výkonnosti právě díky rozšířené realitě. 1993 – Systém KARMA Nejedná se o náboženskou terminologii, ale o systém rozšířené reality, kterou vytvořil Steven Feiner, Blair MacIntyre a Dorée Seligmann. Zkratka KARMA je zkratka anglického názvu „Knowledge-based Augmented Reality for Maintenance Assistance“, systému, který byl představen světu v roce 1993. Tento systém sloužil uživatelům pomocí distribuce a poskytování instrukcí pro účely oprav a údržby a měl do sebe sloučit komplexní databázi o nejrůznějších přístrojích. V podstatě se mělo jednat o rozšířenou realitu, která poskytovala stejné údaje, jako v obslužném manuálu pro daný přístroj. Abychom si dokázali představit fungování tohoto

35


systému, můžeme si jeho účel prohlédnout na následujícím snímku, viz Obrázek 3-27. Poprvé se tak nepřímo můžeme setkat s nástrojem na tzv. facility management.

Obrázek 3-27: Příklad použití systému KARMA při opravě, obsluhování a údržbě nejrůznějších přístrojů [58]

1993–1995 – Nástup herního průmyslu Po prvotních úspěších firem VPL a Virtuality Group se do popředí dostávají firmy, jejichž jméno zná téměř každý hráč, nebo fanoušek těchto technologií. Jsou jimi společnosti SEGA a NINTENDO, které si jako jedny z prvních uvědomily možnost a hloubku využití technologií spojených s umělou realitou. První krok tak provedla japonská herní společnost SEGA, jež přišla na trh roku 1991 a která zde působí dodnes. Na konferenci CES („Consumer Electronics Show“) konané ve stejném roce jako kdy tato firma přišla na trh oznámila, že začíná pracovat na svém vlastním zařízení, které bylo světu představeno v roce 1993, kdy se nejdříve v časopise „Electronic Gaming Monthly“ a následně také naživo ukazuje první prototyp dnes již světoznámé klasiky SEGA VR. Tento zakulacený prototyp (viz Obrázek 3-28) headsetu měl disponovat snímáním pohybu hlavy, stereo zvukovým systémem a LCD monitory, vše zabudované v jednom přístroji. Společnost SEGA chtěla uvést tento výrobek na trh za cenu pouze 200$, což bylo na tehdejší standardy cenově dostupné téměř pro každého fanouška. Bohužel, díky technickým problémům spojeným s vlastním vývojem, se zařízení a firma nikdy neposunula za fázi prototypu.

36


Za zmínku ovšem stojí revoluční způsob snímání pohybu hlavy, kde u prototypu bylo použito tzv. „The Ono-Sendai“ řešení. Dnešní headsety pro VR používají externí snímací systém/kamery, které tento pohyb zaznamenávají. Nejnovější systémy dokonce obsahují tento systém už v samotné konstrukci headsetu bez dalších externích senzorů. V roce 1991-1993 však konstruktéři potřebovali dosáhnout lehkého a levného systému. Toto řešení našli právě u společnosti Ono-Sendai. Tato společnost využívala ve svém patentu, viz Obrázek 3-29, LED světlo, které prosvítilo skrze kapalinou a plynem naplněnou kouli umístěnou uvnitř přístroje a tím dokázalo zjistit náklon uživatele. Byl tak vytvořen fotodetektor. Dále za pomoci kombinace s azimutálním senzorem a magnetometrem v kombinaci s již zmíněným systémem tak bylo možné velice snadno určit orientaci nositele, zatímco fotodetektor snímal stupeň náklonu. Kromě již zmíněných technologií také SEGA VR došla k zásadnímu rozhodnutí a sice umístění hardwarových procesorů mimo vlastní konstrukci headsetu za účelem snížení hmotnosti. Přes tyto neúspěchy se však firma SEGA nenechala od využití umělé reality v herním průmyslu odradit.

Obrázek 3-28: Headset SEGA VR [59]

37


Obrázek 3-29: Princip snímání pohybu hlavy Ono-Sendai [60]

1993–1994 – SEGA AS-1 a VR-1 Přes prvotní neúspěchy v oblasti zapojení umělé reality do herního průmyslu tak, aby byla všem dostupná, se firma SEGA rozhodla učinit riskantní krok a investovat do vývoje pokročilých simulátoru. Výsledkem jsou interaktivní simulátory s názvy AS-1 a VR-1. Typ AS-1, neboli Advanced System-1 (viz Obrázek 3-30), vyrobený a představený světu v roce 1993, byla atrakce střední velikosti až pro 8 osob, která je velmi podobná obdobným atrakcím, které jsou vidění na poutích. Uživatelé se uvnitř připoutali a byl jim promítaný interaktivní videofilm různé jízdy na displeje, kdy tato jízda v závislosti s hydraulickým systémem pohyboval celým zařízením. Tento hydraulický systém byl dále ovládán joystickem a dalšími tlačítky, která byla k dispozici každému uživateli/hráči, který v určité chvíli musel „převzít“ ovládání a hrát. Typ VR-1, neboli Virtual Reality-1 (viz Obrázek 3-31), který následoval atrakci AS-1, byl představen světu v letech 1994 v Japonsku a následně v letech 1995 ve Velké Británii a 1996 v Austrálii. Přes stejnou podobnost, jako byl například počet osob, se tento systém lišil díky využití headsetů, které musel uživatel/hráč nosit, aby byl vtažen do světa. Headset využíval poznatky z prvotního pokusu vytvořit headset a umožňoval tak relativně přesné snímání pohybu.

38


Obrázek 3-30: SEGA AS-1 [61]

Obrázek 3-31: SEGA VR-1 [62]

1994 – Rozšířená realita jako umění Zatímco virtuální realita zažívala vývoj zejména na poli herního průmyslu, rozšířená realita se poprvé promítla i do oblasti umění. V roce 1994 byla vytvořena první divadelní hra v rozšířené realitě s názvem „Dancing In Cyberspace“, za kterou stojí její autor Julie Martin, jenž byl sponzorován australskou radou pro umění. Hra sestávala z tanečníků a akrobatů, kteří manipulovali s objekty v životní velikosti, které byly promítány do stejného fyzického prostoru, v jakém se odehrávalo představení. Akrobati a tanečníci tak byli při vystoupení obklopeni promítanými virtuální objekty společně s interaktivním prostředím, které se dle potřeb měnilo. 1994 – Rozšířená realita v medicíně Jak je možné vidět z historického vývoje jednotlivých odvětví technologií, společnost začala zapojovat problematiku umělé reality i do dalších vědních oborů, kde jedním z velmi významných se stala medicína. V letech 1997 se začala virtuální realita využívat jako nástroje pro léčbu posttraumatická stresové poruchy (PTSD), ale použití rozšířené reality ve skutečnosti přišlo

39


dříve, a to již v roce 1994, kdy na Univerzitě v Severní Karolíně (University of North Carolina) vznikla případová studie, kdy bylo rozšířené reality použito pro zobrazení nenarozeného dítěte, viz Obrázek 3-32.

Obrázek 3-32: Spojený echografický obraz a video u nenarozeného dítěte [63]

Tým doktorů za pomocí 3D ultrazvukového snímání monitoroval abdominální část pacientky díky sérii snímačů a za pomocí echografických snímků, které byly poskládány v softwaru počítače byl sestaven model dítěte. Ačkoliv byla snímací technika velmi nepřesná a rozlišení obrazu velmi nepřesné, výsledkem byl použitelný výstup. Aby bylo možné používat výstup pro účely medicíny, bylo také nutné získávat živý přenos, čehož bylo dosaženo kamerou, která snímala pacientku. Výsledkem byly tedy dva výstupy, kdy jeden sestával z echografických obrazů a druhý z kamerového záznamu. Model pak byl proložen do videa a tím byla vytvořena jedna z prvních aplikací rozšířené reality v oblasti medicíny. 1995 – NINTENDO „VIRTUAL BOY“ Jak je možné si všimnout, 90. léta 20. století přinesly obrovský boom spojený právě s umělou, rozšířenou a virtuální realitou. Další firmou, která se snažila na se tomto trendu obohatit, byla firma NINTENDO, která se již pokoušela na herním trhu s umělou realitou prorazit. Tentokrát se o to pokusila s konzolí, jejíž součást byl i headset s názvem „Virtual Boy“, která byla na trh uvedena v roce 1995. Konzole, respektive headset však oproti současným barevným displejům disponoval pouze monochromatickým červeným displejem a hry používaly pro vytvoření iluze hloubky obrazu efektu paralaxu, kdy se jedná o optický efekt posunutí nebo rozdílu ve zjevné poloze objektu pozorovaného podél dvou různých úhlů pohledu. Vývoj tohoto systému trval

40


celkem 4 roky a byl původně známý pod krycím jménem „VR32“, který nakonec vedl k finální podobě, viz Obrázek 3-33. Na dalších obrázcích je dále vidět pohled do displeje, viz Obrázek 334.

Obrázek 3-33: Konzole Virtual Boy [64]

Obrázek 3-34: Pohled do headsetu Virtual Boy [64]

Ačkoliv vývoj samotné konzole začal v roce 1991, technologie použité na její zhotovení jsou starší. Například oční displej LED, nazvaný „Scanned Linear Array“ byla vyvinuta firmou Reflection Technology, Inc již v roce 1985. Tato společnost vytvořila 3D stereoskopický prototyp pro sledování pohybu hlavy s názvem „Private Eye“. Následně firma s tímto prototypem hledala pro rozvinutí technologie samotné financování a partnerství, které po neúspěších u firem

41


Mattel-Hasbro i SEGA našla právě u firmy NINTENDO. Z původního konceptu se zabudovaným systémem pro snímání pohybu hlavy však bylo sleveno. Tento důvod byl dále umocněn novým japonským zákonem o odpovědnosti za škodu způsobeným výrobkem z roku 1995, což vzhledem k přetrvávajícím obavám o poškození zraku amblyopii, šilháním a vznikem kinetózy (ve spojitosti s umělou realitou a VR známé pod pojmem motion sickness) vedlo k naprosté eliminaci jakéhokoliv systému spojeného s trackingem hlavy a konečný design brýlí tak vytvářel stacionární přístroj, který měl být pro hraní umístěn na stole. Přes dlouhý vývoj se však systém, i přes prodání téměř 770 000 kusů, stal komerčním propadákem. Tento neúspěch byl dle kritiků způsoben kombinací vysoké ceny, monochromatického displeje, nezáživného 3D efektu, špatné přenosnosti, a dokonce i stížnostem na špatný vliv na zdraví. Toto vše tedy vedlo k obrovskému finančnímu neúspěchu. 1995 – NaviCam Před svým vynálezem systému CyberCode se proslavili vědci Juno Rekimoto a Katashi Nagao vytvořením systému NaviCam. Ačkoliv by se mohlo zdát, že tento přístroj, který je označován jako pravý displej rozšířené reality a který byl stále propojen s pracovní stanicí, nebo jiným přístrojem, sloužil jako dopravní navigace, není tomu tak. NaviCam sloužil jako přístroj pro nejrůznější předměty, kalendáře, obrazy a mnoho dalších. Systém samotný měl zabudovanou kameru, která dokázala díky snímání obrazu detekovat barevné kódy markerů zobrazovat na displeji informace díky prolínání skutečného videa a příslušné databáze informací. 1996 – CyberCode Dnes velmi známý systém, který vznikl roku 1996 byl vytvořen a představen světu japonským vědcem Junem Rekimotem. Ačkoliv se jméno tohoto systému zdá velmi neznámé, jedná se o velmi známý systém QR kódů, který využívá černých a bílých ploch jako odlišného znaku, který využívá jedniček a nul pro poskládání kódu. Díky nasnímání obrazu velmi levnou kamerou dojde v daném snímači pomocí softwaru k rozklíčování kódu, který je následně vyobrazen jako 3D model textu, objektu a dalších. Ačkoliv tento systém nebylo možné v roce 1996 důkladně využít, jeho uplatnění přišlo například v roce 2006 a 2007, kdy společnost SONY začala využívat tento systém u herního průmyslu. Jedná se tak o první systém takzvaných markerů, neboli symbolů/piktogramů, které po načtení příslušným přístrojem či aplikací prezentují určitá data.

42


1996 – Studierstube, projekt rozšířené reality Jedná se o první kolaborativní systém rozšířené reality, který byl vytvořen na rakouské univerzitě vědcem a profesorem Dieterem Schmalstiegem a jeho kolegy. Systém nazvaný „Studierstube“ po studovně Goetheho slavného charakteru, Faustovi, umožnoval několika uživatelům současně pracovat s virtuálními objekty na stejném sdíleném prostoru díky headsetům. Každý z uživatelů viděl pracovní prostor z jiné individuální perspektivy tak, jak můžeme vidět na Obrázek 3-35. Tím byla umožněna dosud nevídaná spolupráce hned několika lidí ve stejné rovině.

Obrázek 3-35: Společný pracovní prostor systému Studierstube [65]

1995–1996 – Neúspěch rozšířené reality Jak je jasné z předchozích kapitol, umělá realita byla hudbou budoucnosti, která společnost a firmy zajímala a lákala. Bohužel však přišla doba odmlčení těchto technologií, který byl mimo jiné zapříčiněn právě finančními neúspěchy herních společností jako NINTENDO a SEGA. Důvod byl prostý. Kromě obrovských finančních zklamání, kterými se zatím projekty spojené s VR shledali, byl další problém v obrovských očekáváních, které tehdejší společnost měla a který byl nešťastně podpořen a umocněn mediálním zájmem v jeho velmi ranné fázi. Virtuální a rozšířená realita byly totiž prezentovány jako přelomové technologie, které naprosto změní chápání společnosti a její vztah k filmům, hraní a dalších, avšak v tehdejší době zkrátka neexistovaly technologie potřebné k vytvoření takovýchto herních systémů. Můžeme tedy zaznamenat útlum vývoje konzolí a systémů.

43


1997 – VR a léčba PTSD I přes prvotní neúspěch využití umělé reality nebyly její přínosy ponechány bez povšimnutí nejen na poli herního průmyslu, ale také na poli medicíny. Přes prvotní úspěchy zaznamenané v roce 1966 se tak začala odborná veřejnost zajímat o další využití, kdy zejména v oblasti psychologie byl zaznamenán velký úspěch díky vědecké práci psychologů Rizza A.A., Buckwaltera J.G. a Neumanna U., kteří v roce 1997 uvedli práci s názvem „Virtuální realita a kognitivní rehabilitace: Stručná revize budoucnosti“. Po této práci se rozšířilo experimentování s virtuální realitou ve spojitosti s poruchou PTSD (post-traumatic stress dissorder). Tyto experimenty byly často nazvány a jsou zejména v zahraniční literatuře dostupné pod zkratkou VRET, také známé jako „virtual reality exposure therapy“, doslova teda terapie vystavením virtuální realitě. První snaha aplikovat metodu VRET na PSTS byla uskutečněna v roce 1997, kdy vědci z Georgia Tech and Emory University začali testovat virtuální realitu na veteránech z války ve Vietnamu, kteří byli současně na PTSD diagnostikováni. Díky VR bylo možné simulovat věrohodně traumatické okamžiky a díky tomu se společně s dalšími psychologickými poznatky tato metoda velice účinně začlenila do léčby této poruchy. Jak dokazují například tyto články NCBI, použití těchto technologií je i nadále v dnešní době kritickou součástí psychologie a je nutné poznamenat, že lze očekávat další pozitivní vývoj. Tento vývoj je také doplněn o nový pojem s názvem VH, zkratka „Virtual Human“, tedy osoby, které jsou plně simulovány počítačem a které slouží operátorovi jako výuková pomůcka. 1998 – Sportvision I když většině tento název nic neříká, jedná se o velmi rozšířený systém rozšířené reality, který je využíván v téměř všech sportech a který byl uveden vysílací stanicí Sportvision během živé hry NFL. Tento systém je využíván dodnes například při tenisu, kdy je divákům ukázána přesná dráha letu míčku a podobně. Dnes bychom se bez tohoto systému často ve hře špatně orientovali a informace, kterými je prokládáno živé vysílání nám tak přijdou jako samozřejmost. 1998 – Unreal Engine Jedná se o herní engine vytvořený firmou Epic Games, jenž byl na trh uveden již v roce 1998 společně se hrou Unreal. Ačkoliv se tento původní engine velmi liší od toho, který známe dnes, jedná se o jeden z nejrozšířenějších softwarových nástrojů pro práci s virtuální a rozšířenou realitou. Systém samotný prošel během let v mnoha směrech zásadním vývojem, kdy největší rozvoj nastal v roce 2014 při propojení s virtuální realitou. Velkou výhodou tohoto systému je

44


hlavně podpora mezi jednotlivými herními platformami a operačními systémy, na kterých aplikace vytvořené v tomto systému uživatel může spustit. 1999 – NASA AR Dashboard a EyeTap Rok 1999 byl významným nejenom pro virtuální realitu, ale zejména pro realitu rozšířenou. V tomto roce totiž organizace NASA poprvé využila pro navigaci raketoplánu/letounu s kódovým označením X-38 speciální verzi palubní desky, která byla plně zaintegrována do systému rozšířené reality. Ve stejném roce bylo dále vynálezcem Stevem Mannem představen koncept zařízení s názvem EyeTap. Obdobně, jako například systém „Google Glass“, se jednalo o systém nositelné výpočetní technologie, která v sobě zahrnovala jak kameru, tak i displej, kterým mohl nositel provádět interakci s okolím. Prvotní verze systému EyeTap sestávaly ze samotného headsetu, který byl doplněn o baťoh, ve které byl umístěn počítač. Systém samotný využíval technologie „Beam Splitter“, která odráží obraz současně do kamery a oka nositele. Bohužel se tento systém doposud nepodařilo vyrobit a není známo žádné funkční zařízení, které by bylo komerčně dostupné. 1999 – MATRIX Dnes kultovní trilogie Matrix, která byla natočena sourozenci Wachowskimi, byla v kinech uvedena v roce 1999. Film samotný představil charaktery, které žily v plně simulovaném světě, kterého si již nebyli ani vědomi. Obdobně jako u velmi starého konceptu „The Ultimate Display“, kterým se pravděpodobně děj filmů nechal inspirovat, i zde byl virtuální svět natolik skutečným, že pokud v něm uživatel zemřel, jeho mozek a mysl byl tímto šokem zasažen a uživatel taktéž umíral. Ačkoliv tomuto filmu předcházely známé filmy jako „Tron“, nebo zmíněný „Lawnmower Man“, trilogie Matrixu měla zásadní kulturní dopad, který opět přinesl téma umělé reality do popředí, společně se vznikem umělé inteligence. 1999 – ARToolKit Starší, avšak velmi známý a stále používaný systém ARToolKit byl vyvinut v roce 1999 Hirokazem Kato z „Nara Institute of Science and Technology“. Jedná se o open-source počítačovou knihovnu pro vytváření aplikací rozšířené virtuální reality. V rámci tohoto vytváření používá tento systém sledování pohledu a interakce s virtuálním objektem díky možnosti zachycení videa reálného světa a následného proložení generovaným obrazem. Toto umožnilo rychlé rozšíření AR, kdy

45


stačilo mít k dispozici pouze zařízení s kamerou a internetové připojení. Tento systém byl roku 2009 vylepšen a nahrazen systémem s názvem FLARToolKit.

3.5 21. století 2000 – ARQuake Mnozí hráči velmi pravděpodobně poznají název střílečky Quake. Ve spojitosti s rozšířenou realitou je však pravděpodobné, že toto jméno známé není. V roce 2000 se vývojář Bruce Thomas z Univerzity v Jižní Austrálii („University of South Australia“) zasloužil o propojení této velmi úspěšné hry s rozšířenou realitou. Vznikla tak hra ARQuake, která fungovala jako aplikace, kdy hráč vybavený počítačem v přenosné podobě, headsetem rozšířené reality, snímačem GPS polohy a plastovou napodobeninou zbraně mohl volně chodit po světě. Hra následně podle polohy hráče generovala nepřátelé. Systém celý vážil celkem 16 kg. Dnes podobný mechanismus sestavení herního světa můžeme vidět například u hry Pokemon GO. 2005 – Herní engine Unity Stejně jako předchozí Unreal Engine se i tentokrát jedná o systém, který prošel mnohým vývojem. Od své doby, kdy byl uveden na trh, a to roku 2005, se engine rozšířil díky své jednoduchosti na ovládání a vytváření aplikací pro 2D i 3D prostředí na více než 25 platform s různými operačními systémy. Engine byl a je kromě herního průmyslu využíván zejména v architektuře, stavitelství a strojním průmyslu. I když může být název tohoto systému pro uživatele neznámý, využívá ho více než polovina všech aplikací, které podporují rozšířenou, nebo virtuální realitu. 2007 – Google Street View Velmi známý a propracovaný systém mam Google není nutné představovat. Co však může být méně známé je konkrétní rok, kdy tato společnost spustila možnost pohledu na ulice v 360° úhlu. Dnes již velmi známý a rozšířený způsob snímání panoramatickou kamerou byl spuštěn v roce 2007, kdy byly tyto fotografie sbírány pomocí speciálně upravených map s příslušnou snímací technologií. Firma Immersive Media zodpovědná za sběr používala vlastní design dodekaedrálních (12ctisměrných) kamer. Tento systém se do dnešního dne stal tak rozšířeným, že se můžeme díky internetovému připojení ocitnout jediným kliknutím kdekoli na světě.

46


2008 – MINI Augmented Vision MINI Augmented Vision je výrobkem společnosti BMW Group, za kterým stojí výzkumný tým Jörga Preißingera. Jedná se o prototyp brýlí pro rozšířenou realitu, která by díky snímací technologii umístěné na vnější karoserii umožnila vidění skrze pevné části vozidla. Tím by bylo dosaženo bezpečnějšího způsobu jízdy a došlo by k eliminaci slepých míst. Kromě dalšího by brýle umožnili promítání informací jako rychlost, směr jízdy, upozornění na značky apod. do zorného pole řidiče tak, aby nikdy nemusel spustit zrak z vozovky. 2010 – Street View 3D a Oculus Rift Po úspěchu svého systému 3D map přišla společnost Google s vylepšením stávajícího systému Street View a umožnila zobrazení plně ve 3D. Přes svojí obrovskou databázi a komplexnost Street View mapy se neustále provádí další snímání, které se dělí podle plnosti pokrytí. Dodnes se jedná o jedno z největších rozšíření 3D virtuální technologie. Ve stejném roce se také uskutečnil přelom v nabídce systému virtuální reality pro širokou veřejnost, který změnil vnímání této technologie. Vynálezcem za tímto přelomem je Palmer Lucky, který vytvořil sestavu VR headsetu, který by mohl vytvořit každý s příslušnými prostředky. Společně s programátorem Johnem Carmackem se tak stali otci systémů a firmy Oculus VR. 2012 – Oculus Rift na Kickstarteru Po začátku své spolupráce se Palmer Lucky a John Carmack rozhodli vyjít se svým projektem poněkud jinou cestou, než jejich předchůdci. Vzali totiž svůj projekt a vývoj prototypu jejich headsetu nazvaný „The Rift“, viz Obrázek 3-36 a využili k financování crowdfundingový portál „Kickstarter“, která slouží pro financování obdobných projektů a myšlenek veřejností. Ačkoliv se oproti předcházejícím projektům jeví tato kapitola v historii umělé reality jako méně důležitá, jedná se o zcela zásadní převrat.

47


Obrázek 3-36: Oculus Rift

Kampaň projektu s názvem „Oculus Rift: Step Into the Game“ totiž nasbírala pro své uskutečnění téměř 2,5 milionu dolarů a tím udělal pomyslnou čáru nejen mezi dosavadními projekty a neúspěchy, ale zejména mezi minulostí umělé a virtuální reality a dnešním moderním pojetím tohoto nástroje. 2012–2013 – Google Glasses Dnes velmi známý systém rozšířené reality Google Glass vychází z konceptu přístroje EyeTap, který je stylizován do tvaru brýlí pro každodenní nošení. Součástí těchto brýlí je vnitřní počítač, se kterým nositel tohoto přístroje komunikuje pomocí hlasových příkazů. Tento systém byl vyvinut v Google X, výzkumným ústavem společnosti Google, který se zabývá vývojem nových technologií, jako jsou auta bez řidiče. Prvotní prototyp prezentovaný a sestavený roku 2011 vážil 3,6 kg, což je oproti poslední variantě, která je stejně lehká jako běžné brýle a která je dostupná ke koupi od roku 2013, obrovský rozdíl. Tento rozdíl je dále daleko patrnější u novějších verzí, které nesou název „Google Glass Enterprise Edition 1 a 2, viz Obrázek 3-37, od kterých Google očekává, že budou nejen stejně lehké jako běžné brýle, ale i k nerozeznání od běžných.

48


Obrázek 3-37: Google Glass [66]

Přístroj samotný sestává z displeje, kamery a touchpadu, který je umístěn na boku zařízení. Co se týče softwaru, kromě tradičních aplikací nabízených společností Google dále systém podporuje celou řadu dalších, tzv. freewarových aplikací. Systém samotný lze nalézt v celé řadě odvětví, od medicíny a asistence u operací, přes žurnalismus, nejrůznější druhy průmyslů, až po léčbu například autismu. Přes všechny své přednosti a výhody je však tento headset předmětem mnohé kritiky a konverze ohledně ochrany soukromí. 2014 – Zapojení Facebooku, Google, Samsungu a Sony VR Tento rok byl v oblasti umělé reality vnímán jako velmi bohatý a odstartoval mimo jiné zapojením giganta v oblasti sociálních médií, Facebooku, kdy byla technologie a společnost Oculus odkoupena od svého majitele. Díky tomu tak bylo firmě Oculus umožněno zabývat se problematikou VR daleko hlouběji zejména díky vzrůstu obliby těchto technologií a také díky daleko většímu financování, než tomu bylo doposud. Po prvotním úspěchu systému Oculus Rift se rozhodly i další společnosti investovat do vývoje vlastních systému VR. Další velkou společností, která se rozhodla investovat do VR, byla společnost Google, která zvolila trochu netradiční cestu a sice využití smartphone systémů v kombinaci s tzv. Google Cardboard. Ačkoliv se nejedná o systém jako takový, jako spíš o papírové brýle a software, jedná se o výrobek, který je cenově jeden z nejdostupnějších pro každého, kdo vlastní mobil. Software rozdělí mobilní displej do stereoskopického zobrazení,

49


který je pak následně vsunut do papírového nástavce, viz Obrázek 3-38. Google dále tuto myšlenku neustále vylepšuje a je velmi pravděpodobné, že se v brzké době setkáme s další variantou tohoto levnějšího VR headsetu.

Obrázek 3-38: Google Cardboard [67]

Další velkou společností, která vstoupila na pole VR a umělé reality jako takové je společnost Samsung se svým systémem s názvem Samsung Gear VR, který byl vytvořen v kolaboraci z již zmíněnou firmou Oculus VR. Obdobně jako krok, který udělala společnost Google, tak i Gear VR spočíval v tom, že se mobilní zařízení zasunulo do pouzdra, které následně sloužilo jako headset. Rozdílem bylo, že tento systém byl oproti Cardboardu více sofistikovanější ve smyslu použitých materiálů a popruhů, které headset držely na hlavě. Dalším rozdílem je také přítomnost ovladačů s názvem Gear VR Controller, které jsou součástí tohoto systému od roku 2017 a které je možné dohromady s Gear VR používat jako kompletní set, viz Obrázek 3-39.

50


Obrázek 3-39: Samsung Gear VR + Controller [68]

V neposlední řadě je také důležité zmínit zapojení herního giganta a sice firmy SONY, která vlastní herní platformu Play Station. Po neúspěších konkurenčních firem z dřívějších let společnost v tomto roce oznámila vývoj VR systému, který bude možné před add-on připojit k již existující konzoli PS4. 2015 – Windows Mixed Reality a HoloLens Kombinace virtuální a rozšířené reality ve skutečnosti není nic nového a tento koncept se objevuje dávno před tím, než byl realizován systém Windows Mixed Reality. Tato tzv. smíšená realita sestává z kombinace fyzických prvků reálného světa, které jsou následně začleněny, nebo překryty prvky, které jsou čistě virtuálními. Tyto prvky jsou firmou Microsoft, která stojí za vznikem tohoto systému jako hologramy, které mají být vnímány stejně, jako reálné prvky. Systém Windows Mixed Reality (dále WMR) je dále kompatibilní s většinou headsetů, ze kterého vystupuje primárně hlavní vlajková loď společnosti Microsoft v tomto směru a sice tzv. HoloLens. Systém Microsoft HoloLens, taktéž známý mezi vývojáři jako „Project Baraboo“, je headset, který v sobě kombinuje právě rozšířenou a virtuální realitu, viz Obrázek 3-40. Systém samotný v sobě obsahuje kromě HMD také senzory, příslušný hardware pro vlastní fungování headsetu, kamery a také speciální čočky, které dovolují kombinaci VR a AR. Dále je součástí, 3D zvukový systém a v neposlední řadě také jednotka IMU („Inertial Measurement unit“), která snímá pohyb uživatele pomocí akcelerometru, gyroskopu a magnetometru. Systém samotný slouží kromě her

51


v celé řadě dalších oblastí, mezi které patří medicína, strojírenský průmysl a stavební průmysl. Interface systému sestává z přirozených příkazů, které jsou složené z pohledu uživatele, gest a samotného hlasu, neboli kombinace známé jako GGV („Gaze, Gesture and Voice“). Při zaměření headsetu při příslušné puštěné aplikaci se tak systém zaměří na cokoliv, co uživatel potřebuje. Následně pomocí zmáčknutí virtuálního tlačítka, nebo jiného gesta se aktivuje daný příkaz. Gesta je také možné použít obdobně jako je například pohyb myši. Je také nutné zmínit možnost propojení HoloLens s mobilními telefony, které je možné následně využívat jako další ovládací rozhraní. Jednou z nevýhod tohoto systému, stejně jako většiny ostatních je problematika ve výdrži baterie, která díky všem technologiím spuštěným v jeden okamžik činí maximálně 3 hodiny.

Obrázek 3-40: Microsoft Hololens [69]

2016 – Pokemon GO Jedná se o hru využívající rozšířenou realitu, která byla vytvořena a publikována společností Niatic Inc. Tato firma stojí za celou řadou dalších her a aplikací, které do jisté míry fungují a pracují s rozšířenou realitou. Hra samotná, těžící a vycházející z fenoménu Pokemon, je jednou z nejvíce úspěšných her tohoto druhu a díky svému obrovskému úspěchu značenému počtem stažení (přes 500 milionů) ukázala, že zájem o virtuální a zejména poté rozšířenou realitu dále roste.

52


Samotný design hry spočíval v interakci hráče s okolním prostředím, ve kterém se díky přenosu online dat a také polohy hráče vůči GPS objevovaly po spuštění aplikace a namíření kamery virtuální postavičky, které hráč mohl následně sbírat. Obdobný koncept, kdy dochází k propojení kamery, GPS a algoritmu programu či aplikace využívají také další hry od společnosti Niatic, Inc. a sice Ingress, Harry Potter a mnoho dalších. 2017–2018 – ARKit a ARCore Systém ARKit je jeden z klíčových aplikací, která slouží vývojářům jako nástroj pro zakomponování virtuální a rozšířené reality do každodenního použití, zejména na operačních systémech IOS. Systém těží z předchozích nástrojů a sice například ARToolKitu, avšak v mnohém ho vylepšuje, nebo na něj navazuje. Obdobně jako jeho předchůdce těží z faktu, že uživatel nepotřebuje žádné další zařízení, kterým by si nechal předmětnou umělou realitu zobrazit. ARKit pracuje s několika vnitřními nástroji, které plně využívá. Jedním z prvních a důležitých nástrojů je kamera nazvaná TrueDepth, která dokáže díky aplikacím vytvořeným za pomocí ARKitu rozeznávat, detekovat a dále analyzovat například v mimice obličeje až 50 různých svalů společně s výrazy, topologií a pozicí obličeje. Díky tomu je tak vytvořená aplikace Animoji, nebo známé filtry aplikace Snapchat, které díky tomu věrně dokáží zachytit snímaný obličej a vytvořit na něj nejrůznější masky. Dalším nástrojem je vizuální inerciální odometrie, která společně se systémem pro pochopení scény a odhad osvětlení čte okolní prostředí, ze kterého snímá pohyb bez další kalibrace a také rozlišuje a identifikuje pomocí kamery horizontální a vertikální povrchy, na které tak může promítat pomocí displeje mobilního zařízení objekty za využití přirozeného osvětlení. Posledním a hlavním nástrojem ARKitu je vysoce výkonný hardware a optimalizace vykreslování na jednotlivých mobilních zařízeních, která tak slouží pro vytvoření velice detailních, přesvědčivých a snadno optimalizovatelných aplikací. Za zmínku také stojí propojení ARKitu s dalšími softwary na poli virtuální a rozšířené reality, mezi které patří například systém Unreal Engine, nebo Unity. Jelikož je ARKit určený primárně pro uživatele operačních systémů IOS, přišla společnost Google roku 2018 se svou vlastní aplikací pro vytváření rozšířené a virtuální reality s názvem ARCore, která funguje na velice podobných principech, jako její konkurence a sice tzv. „Six degrees of

53


Freedom“ systémů, který dovoluje komplexní snímání přesné polohy telefonu. Dalšími systémy je poté snímání horizontálních a vertikálních ploch, na které jsou generovány virtuální objekty a také propojení s reálným osvětlením, které je na tyto objekty následně generováno. 2018 – Oculus Half Dome Ačkoliv se zdá, že se jedná v zástupu dnešních headsetů pouze o další výrobek, Oculus Half Dome má být jedním z prvních HMD nové generace. Jeho vývojáři si totiž dali za cíl vytvořit takové zařízení, které bude umožňovat daleko lepší ostrost a kvalitu obrazu, nebude obsahovat žádné pohyblivé části, bude ve všech ohledech vylepšením svých starších modelů, bude mít daleko větší displej a současně s tím bude lehčím než jiné headsety. S tímto vším bychom tedy vytvářeli daleko lepší a přesvědčivější zážitek nositele při pohybu ve virtuální realitě. Dále si vývojáři dali za cíl sociální přítomnost a efektivní spolupráci ve VR, což vede k celé řadě problémů spojených zejména s ergonomií, energetickou otázkou na provoz a mnoho dalších. Ačkoli je tento cíl náročným a jeví se jako problematicky dosažitelným, je blíže, než si myslíme. V roce 2018 byl tak světu představen první prototyp tzv. Half Dome headsetu, který pro své fungování využíval novinku ve světě optiky a sice varifokální technologii, tedy technologii s proměnlivou ohniskovou vzdáleností umožňující zaměření na více bodů a tím zajišťující ostrost obrazu. Prototyp samotný již prošel několika stádii, kdy každý následující model v mnohém předčil ten starší, viz Obrázek 3-41.

Obrázek 3-41: Headset Half Dome, zleva verze 1, 2 a 3 [70]

54


Half Dome (viz Obrázek 3-41 vlevo) je prvním z řady next-gen headsetů, který překonal hned 2 milníky ve vývoji a sice použití Fresnelových čoček za účelem vytvoření úhlu pohledu v headsetu 140°. Dalším milníkem byl fyzický pohyb těchto čoček/displeje v závislosti na pohledu uživatele, čímž by bylo dosaženo přirozeného doostřování obrazu bez jakéhokoli rozmazání, jako tomu je u starších headsetů. Za tím byla použita varifokální mechanická technologie. Half Dome 2 (viz Obrázek 3-41 uprostřed) se zaměřil oproti vylepšení obrazu na ergonomiku, lehkost a komfortnost při nošení, jak vizuální, tak fyzickou. Díky vylepšení mechanické varifokální technologie došlo ke zmenšení celého objemu displeje. Half Dome 3 (viz Obrázek 3-41 vpravo) je poté nejmodernější verzí, která nahrazuje mechanické a elektronické součásti předchozích prototypů u zobrazovací technologie za jednu z posledních technologií na poli optiky – tekuté krystalické čočky, jejichž zaostření záleží na polarizaci vnitřního mechanismu. Díky celkem 6ti tekutým čočkám v řadě je tak možné dosáhnout až 64 hloubek zaostření obrazu, které mezi sebou velmi plynule prochází a které tak vytváří velmi přesvědčivé zobrazení obrazu. Dále také došlo k dalšímu vylepšení z hlediska ergonomie. Jelikož se stále jedná o pouhý prototyp, je tak možné, že finální verze bude ještě o mnohé aspekty vylepšena.

55


4 Umělá realita 4.1 Obecné rozdělení Jak je jasné z kapitoly úvod a stručná historie, umělá realita velmi rychle proniká do všech oborů. Ve stavebním průmyslu se tak již dnes můžeme setkat s velmi bohatým zastoupením softwarů a systémů, které využívají virtuální a rozšířenou realitu. Než však přistoupíme ke konkrétním účelům použití, je důležité představit jednotlivé technologie a způsob, kterým je zajištěno jejich fungování, nároky, softwary a účel, za kterým mohou být použity. Je tedy přistoupeno k následujícímu rozdělení: Obecná definice pojmu a její porovnání Pojem různých realit se v chápání jednotlivce může velmi lišit, stejně jako některé definice, které lze nalézt. Je tak nutné pro další účely jednotlivé pojmy správně definovat a uvést porovnání s ostatními. Používané technologie Každá z umělých realit využívá různé technologie, které zajišťují nejen jejich funkčnost ve spojení s dalším hardwarem, ale také integraci do běžné praxe. Pro zajímavost jsou tak některé z nejdůležitějších fyzikálních a softwarových technologií, používaných u jednotlivých realit a 3D scanningu, popsány. Používaný hardware Je důležité při použití různých zařízení definovat jejich požadavky, které musí počítač, nebo další platforma splňovat. Ať už se jedná o kompatibilitu s OS, nároky vybavení počítače samotného (grafická karta, procesor apod.), nebo pouhé zdířky pro zapojení kabeláže, požadavky zejména moderních headsetů jsou často nekompromisní. Používané zařízení Zařízení použitelných pro účely jednotlivých realit a 3D scanning je spousta. Lze také očekávat, že s přibývajícím časem tato čísla porostou. V rámci upřesnění je však vhodné zmínit ta nejčastější, se kterými se možné se dnes setkat.

56


Používaný software Jednotlivé reality, stejně jako 3D scanning, jsou ve svém použití převážně velmi variabilní. V herním průmyslu existuje velké množství programů, které lze pro fungování umělé reality využít. Ve stavebním průmyslu jsme však zatím velmi limitování. V rámci konkretizace je tak vhodné opětovně zmínit nejčastější software, se kterým se lze setkat a uvést jeho konkrétní účely. Přínosy a negativa Ačkoli jsou přínosy jednotlivých technologií často zcela jednoznačné, není na škodu je objektivně uvést. Co už nemusí být jednoznačné, jsou negativa, která jednotlivé technologie mají. Použitelnost ve stavební praxi Je důležité uvést, v jaké fázi se jednotlivá zařízení a softwary nachází v závislosti na jejich použitelnosti a dostupnosti pro běžného uživatele. Ačkoli se zdá, že použití umělé reality je dnes zcela nasnadě, ne vždy tomu tak je. V rámci objektivního zhodnocení je vhodné říci, co se již běžně používá a co se například nachází pouze ve fázi vývoje.

4.2 Popis částí moderních zařízení pro VR a AR Jelikož je moderních headsetů z hlediska výrobců spousta, byly nezávisle na ostatních vybrány pouze nejběžnější designy HMD, ovladačů a senzorů, které jsou běžně součástí jednotlivých zařízení. Je pravděpodobné, že tvar HMD a jeho design se bude s časem měnit, zejména co se týče případných tlačítek pro usnadnění ovládání. Stejně tak je možné již dnes pozorovat nejrůznější nuance běžných ovládacích prvků a dalšího snímacího zařízení. Vše však spojuje obdobná koncepce užívání, která vychází z ergonomie uživatelů a potřeby technologií, které je nutné pro správné fungování zakomponovat.

4.2.1 Head Mounted Display pro VR Jak již bylo řečeno, existuje velké množství výrobců zařízení užívajících a podporujících virtuální realitu. Jak je však možné vidět na následujících obrázcích, design moderních herních headsetů se liší zejména v tvaru, barvách a způsobu, kterým je samotný headset upevněn na hlavách uživatelů. Na rozdíl od prvotních HMD VR se objevuje poslední dobou zabudování dvojice kamer, viz Obrázek 4-1, Obrázek 4-2, Obrázek 4-3, které slouží pro skenování místnosti či okolí

57


uživatele. Je tak možné integrovat okolní prostor do virtuálního světa a vytvářet tak i rozšířenou realitu. Jsou tak ideálním příkladem HDM, které jsou určeny pro tzv. smíšenou realitu. Kromě kamery se také začínáme setkávat se zabudovanými sluchátky a mikrofonem. Odpadá tak nutnost dalších zbytečných kabelů.

Obrázek 4-1: HMD VR a MR – HTC Vive Pro

Obrázek 4-2: HMD VR a MR – VALVE Index

Obrázek 4-3: HMD VR a MR – OCULUS RIFT S

Je důležité poznamenat, že se také začínají objevovat dva poddruhy HMD, což je vidět například u výrobků OCULUS. Toto rozdělení vychází z požadavků uživatelů na svobodu pohybu.

58


Prvním druhem moderních HDM jsou lehké headsety, viz Obrázek 4-4, které jsou pro uživatele nejen pohodlné, ale současně nevzniká nutnost přímého propojení s PC, nebo jinou platformou. Datový tok je přenášen bezdrátově, stejně jako snímání okolního prostoru a propojení ovladačů. Problémem, se kterým je však nutné se vypořádat, je zdroj napájení těchto headsetů, které vydrží pouze několik hodin. Lze však očekávat, že tento problém bude možné vyřešit buď dodatečným dokoupením akumulátorů, nebo akumulátory s vyšší výdrží. I přes tento nedostatek jsou více než vhodným nástrojem pro použití ve stavebním průmyslu a zejména při některých dílčích úkonech na stavbách.

Obrázek 4-4: OCULUS QUEST

Druhým jsou poté moderní těžší HMD headsety, které trvale vyžadují připojení k PC, nebo jiným platformám, podle svého výrobce. Jak již samotná konstrukce těchto headsetů napovídá, viz Obrázek 4-5, Obrázek 4-6, jsou mohutnější ve smyslu celkové konstrukce a také své váhy. Na rozdíl od lehčích HMD, tento typ v sobě kombinuje také mikrofon a sluchátka, které je možné v rámci vylehčení odmontovat. Napájení, stejně jako datový tok, je přenášeno kabelem, který musí být vždy propojen s platformou, či dalším zařízením, které je zodpovědné za přenos dat.

59


Obrázek 4-5: SAMSUNG HMD Odyssey + VR

Obrázek 4-6: SAMSUNG HMD Odyssey + VR

V současné době se však objevují z důvodů variabilního použití externí adaptéry, které v sobě kombinují baterii pro napájení a bezdrátový přenos, viz Obrázek 4-7, Obrázek 4-8. Tento adaptér je určen pouze pro některé moderní HMD sety, kdy se přístroj samotný umístí na zadní část headsetu samotného. Je však důležité říci, že se jedná o celkem nákladné příslušenství, které je však, díky své váze kolem cca 130 g, překvapivě lehké.

Obrázek 4-7: HTC VIVE Wireless Adapter

60


Obrázek 4-8: HTC VIVE Wireless Adapter

Kromě tohoto příslušenství je však sestava většiny moderních HMD téměř totožná. Pro účely popisu byl vybrán zástupce dnes jednoho z nejrozšířenějších moderních headsetů, HTC VIVE PRO. Na následujících obrázcích, viz Obrázek 4-9, je tak možné si prohlédnout jednotlivé části tohoto zařízení, včetně popisu jednotlivých částí. Ačkoli ne všechny části je možné najít napříč dalšími HMD jiných výrobců, rámcově jsou tyto popisy velmi kompatibilní.

Obrázek 4-9: Popis zařízení HTC VIVE PRO

Přední strana:

2 – Senzory pohybu,

1 – Popruh pro upnutí na hlavě,

3 – Čočky kamer,

61


4 – Sluchátka (demontovatelná).

13 – Tlačítko pro vypnutí mikrofonu.

Boční strana:

Spodní strana:

5 – Tlačítko pro otevření ovládacího programu pro VR,

14 – Opěrka nosu, 15 – Tlačítko pro nastavení vzdálenosti čoček,

6 – Indikátor stavu zařízení,

16 – Vstup mikrofonu,

7 – Tlačítko pro nastavení vzdálenosti čoček. Zadní strana:

17 – Tlačítko pro nastavení interpupilární vzdálenosti.

8 – Uchycení kabelu HMD,

Pohled do masky HMD:

9 – Kabel HMD pro přenos dat a napájení,

18 – Výstelka/těsnění obličeje,

10 – Tlačítko pro nastavení hlasitosti,

19 – Senzor přiblížení,

11 – Nastavovací kolečko pro podložku hlavy,

20 – Čočka displeje.

12 – Podložka/opěrka hlavy,

Díky sadě kamer na přední straně HMD, které se objevují u nejnovějších modelů, lze používat headsety také pro rozšířenou realitu. Díky spojení těchto dvou rozdílných přístupů pro vytvoření simulací lze tak všechny headsety disponující zmíněnými kamerami zařadit do technologií pro smíšenou umělou realitu. Pro VR lze také využít do jisté míry mobilních smartphonů. Nejedná se však vzhledem k absenci sofistikovaných senzorů o plnou náhradu HMD headsetů.

4.2.2 Head Mounted Display pro AR Ačkoli zmíněné modernější headsety pro VR lze použít v dnešní době také pro rozšířenou realitu, jsou zařízení, které jsou určené pouze pro AR, odlišné ve své konstrukci a v použitých technologiích. Opět se však můžeme setkat s dvěma typy headsetů, které se rozlišují zejména podle typu použití. Prvním typem jsou brýle AR pro každodenní nošení, které slouží jako pomůcka, či jako asistent, který je určen k doplnění mobilního smartphonu. Jak můžeme vidět, viz Obrázek 4-10, jedná se o téměř tradičně vypadající brýle, které díky své lehké konstrukci není problém nosit dlouhodobě. Pro rozšířenou realitu je určena pouze jedna část brýlí, která je na první pohled daleko mohutnější. V této části se nachází všechny části tvořící headset, v případě Google Glass, viz Obrázek 4-10, konkrétně baterie, interní PC disponující současně GPS, Bluetooth a WIFI, reproduktory, mikrofon, kameru, touchpad pro ovládání, projektor pro přenos obrazu a poté nejdůležitější část, optický hranol. Tento hranol, který se nachází nad pravým okem, slouží jako

62


průhledný displej, na který je promítán projektorem obraz, který se o hranol následně láme a je přenášen přes sklo brýlí do oka uživatele. Díky propojení se smartphonem je možné brýle velmi snadno využít při libovolné každodenní činnosti.

Obrázek 4-10: AR HMD Google Glass

Obrázek 4-11: AR HMD North Focals

Na rozdíl od Google Glass, které jsou ovládány hlasovými povely, gesty, tlačítky a dotykovým displejem nacházejícími se na konstrukci brýlí, lze také tyto lehké brýle ovládat externě, ať už to je pomocí PC či smartphonu. Další variantou je také ovládání díky speciálnímu ovladači, jak můžeme vidět, viz Obrázek 4-11. Tyto brýle také nedisponují kamerou, která byla odebrána za účelem odlehčení konstrukce a zvýšení soukromí případného uživatele. Druhým typem brýlí jsou na první pohled daleko mohutnější brýle AR, viz Obrázek 4-12, které jsou určené pro vykonávání práce bez nutnosti použití PC, pro zlepšení pracovního výkonu, nebo pro zvýšení uživatelského zážitku v nejrůznějších situacích. Ačkoli je možné je použít jako virtuálního asistenta, jejich váha znesnadňuje jejich běžné nošení, navzdory důrazu na uživatelský komfort. Dalším rozdílem oproti lehčím Google Glass, nebo jiným obdobným typům,

63


je promítání obrazu pro obě oči za pomocí daleko větších a sofistikovanějších vnitřních optických skel. Dalším velmi patrným rozdílem je množství kamer, které slouží jako senzory pro snímání okolí. Jedná se o celkem 7 kamer, které dohromady s holografickou jednotkou zpracovávají, vytvářejí a následně přenášejí nazpět uživateli obraz skutečného světa doplněného o simulované virtuální předměty. Váha všech částí je také na rozdíl od lehčích typů distribuována po celé konstrukci brýlí. Ovládání je, stejně jako u předchozích, kombinací hlasových povelů, gest a externích ovladačů.

Obrázek 4-12: AR HMD Microsoft HoloLens

Pro popis AR HMD a dalších obdobných zařízení byly vybrány pro své nejrozšířenější použití právě brýle Microsoft HoloLens, které jsou obvykle v praxi používány. Jejich konstrukce je na první pohled sofistikovanější, než je to u jiných typů AR HMD a lze tak očekávat, že obdobný design se objeví i u jiných výrobců. Jak je patrné již na první pohled ve srovnání s VR HMD, jedná se o složitější design a konstrukci, která vyplývá z nutnosti snadno, efektivně, ale zároveň kvalitně přenášet virtuální obraz, který je v reálném čase a v dostatečné kvalitě přenášen uživateli. Současně s tím je v konstrukci použito většího množství snímacích kamer, které slouží současně jako senzory. Zaznamenávaný obraz je následně zpracován velmi výkonnou jednotkou holografického zpracování obrazu (HPU). Současně s tím je nutné dbát na přívětivou váhu, která nebude nekomfortní pro uživatele a na ergonomický tvar, který bude umožňovat bezproblémové užívání HMD při běžně vykonávaných činnostech.

64


Obrázek 4-13: Přední strany Microsoft HoloLens s ochranným krytem a bez krytu

Přední strana s krytem: 1 – Vnější ochranný průhledný polarizovaný kryt pro zvýšení viditelnosti a odstínění vnějšího záření, 2 – Krycí části pro uchycení ochranného krytu, 3 – Umístění CPU na vnějším krytu, 4 – Podložka/opěrka hlavy, 5 – Reproduktor. Přední strana bez krytu: 6 – Tlačítka ovládání hlasitosti, 7 – Tlačítka ovládání jasu, 8 – Baterie, 9 – Vnitřní ochranný průhledný kryt pro možnost vytvoření holografického obrazu, 10 – Umístění základové desky HMD, 11 – Vnitřní popruh pro upnutí HMD na hlavě, 12 – Nastavovací kolečko pro podložku hlavy.

Obrázek 4-14: Vnitřní díly Microsoft HoloLens

Vnitřní schéma: 13 – Základová deska sestávající z holografické jednotky zpracování, interní paměti, procesorů a grafického procesoru. Schéma snímacího aparátu: 14 – Infračervená kamera pro snímání hloubky obrazu, povrchů, objektů a hand trackingu, 15 – Infračervené zářiče na krátkou a dlouhou vzdálenost pro infračervenou kameru, 16–4× kamery se zaznamenáváním šedého obrazu pro snímání prostředí, 17 – Barevná kamera pro zaznamenávání videa a fotografií, 18 – Senzor pro snímání okolního světla.

65


Schéma optického aparátu: 19 – Jednotka inerciálního měření sestávající z gyroskopu, magnetometru a akcelerometru, 20 – Holografické průhledné čočky, 21 – Projektor holografického obrazu pro promítání na čočky s automatickou kalibrací pro vzdálenosti, 22 – Přibližné umístění mikrofonu. Zadní strana: 23 – Indikátor stavu baterie, 24– Tlačítko pro zapnutí, 25 – Napájecí port, 26 – Průduch/ventilace pro chlazení baterie a headsetu.

Ačkoli jiné typy AR HMD, které je možné v dnešní době na trhu zakoupit nemusí být stejné konstrukce, lze čekat ve většině případů obdobnou konstrukci těchto zařízení. Je také důležité říci, že pro AR lze také využít mobilního zařízení. Nejedná se však o stejnou míru využití, jako nabízejí zmíněné headsety, které nejen AR vytváření, ale současně jí pomocí holografického zobrazení přenášejí uživateli.

4.2.3 Ovládání a ovladače VR a AR Ovládání VR a AR je možné dělit pomocí několika způsobů podle toho, jakým mechanismem je informace/příkaz předán do zařízení samotného. Z tohoto hlediska je tak možné rozdělit ovládání na verbální hlasové příkazy předávané přes mikrofon předem definovanou sadou slov, neverbální gesta snímané pomocí sensorů či kamer a předávané opět přes předem definované sady pohybů a na externí ovladače. Verbální hlasové příkazy jsou jedny z nejvíce rozšířených forem předávání informací a slouží zejména k doplnění uživatelsky přívětivého UI. Za účelem hlasového ovládání nejrůznějších platforem a zařízení byly a jsou i nadále vyvíjeny tzv. inteligentní virtuální či osobní asistenti. Tito asistenti pomocí předem, nebo uživatelsky naprogramovaných hesel, či celých vět, vysílají příslušnému zařízení příkazy o tom, co má vykonat. Mezi tyto virtuální asistenty, kteří jsou užívání v našem případě nejčastěji u AR, patří například Cortana, Siri, Google Assistent, Alexa apod. Tito asistenti jsou buď pevnou součástí jednotlivých zařízení, nebo se lze setkat se samostatnými systémy, jako je například známý virtuální asistent firmy Amazon, Alexa, který využívá systém s názvem Amazon ECHO, viz Obrázek 4-15.

66


Obrázek 4-15: Amazon ECHO 3rd Gen

Neverbální gesta jsou komplexnějším systémem, který vyžaduje buď snímač/kameru/tracker, který snímá uživatele bez nutnosti dalšího zařízení, nebo snímač/kameru/tracker v kombinaci se sledovaným zařízením či ovladačem. Jednotlivé systémy se mezi sebou vyznačují velkým rozdílem v přesnosti snímaných gest. Vzhledem k tomu, že se v obou případech jedná o nutnost použití senzorů, je tomuto tématu věnována další kapitola. Použití ovladačů je zatím téměř neodmyslitelnou součástí ovládání téměř jakéhokoli systému, zejména pokud se jedná o přesnost a uživatelskou přívětivost. Jak je všem jasné, ovladače jsou z historického a celkově uživatelského hlediska nejrozšířenější. Při použití v kombinaci s VR se přenos informací skládá nejčastěji z polohy ovladače vůči systému umělé reality a vlastního ovládání ovladačů uživatelem. Z vlastního ovládání tak vychází hned několik typů ovladačů. Prvním typem ovladačů vycházejícím z historického vývoje VR jsou tzv. „glove controllers“, neboli rukavicové ovladače. Tyto ovladače nabízejí jeden z nejpřesnějších způsobů, jak přenášet velmi jednou motoriku a umožňující tak téměř reálnou interakci s virtuálním prostředím. Lze je rozdělit na samostatně fungující a nevyžadující externí senzor, jako například Captoglove, viz Obrázek 4-16, které mají veškeré senzory všité do vlastní konstrukce. Tyto senzory slouží současně pro určení polohy rukou vzhledem k celému snímanému prostředí, ve kterém se uživatel nachází.

67


Obrázek 4-16: Rukavice pro VR Captoglove

Dalším typem jsou rukavice, které nemají všité senzory a vyžadující externí senzor. Vzhledem k tomu, že všité senzory jsou velmi citlivé, je také časté jejich rychlé opotřebení a postupná degradace snímání. Tohoto se vyvarovávají např. rukavice Plexus, viz Obrázek 4-17, které jsou kompatibilní s většinou moderních VR ovladačů. Jedná se tak o kombinaci klasických „stick controllers“ a rukavic. Díky tomu je možné uživateli umožnit přirozenější pohyb v kombinaci s využitím jemné motoriky. Současně s pohybem je opětovně snímána poloha rukavic v prostoru.

Obrázek 4-17: Rukavice Plexus s různými externími ovladači a senzory [71]

68


Posledním typem jsou tzv. haptické VR rukavice. Jedná se o nejmodernější a v současné době nejvíce komplikované konstrukce ovladačů umělé reality všeobecně. Kromě nejpřesnějšího snímání pohybu jednotlivých prstů, které je zajištěno velkým množstvím magnetických senzorů s přesností na zlomky milimetrů, imitují rukavice také jeden z velmi těžko napodobitelných simulovaných podnětů a sice hmat a haptiku všeobecně. Jedná se na první pohled o velmi složité konstrukce, které imitují odpor tělesa buď za pomocí externího zařízení sestávajícího z mechanického systému fungujícímu na principu servomotorů, jako například Obrázek 4-18, nebo za pomocí daleko složitějšího, ale přirozenějšího principu vhánění tekutiny za pomocí inovativní mikro pneumatické technologie, viz Obrázek 4-19. Oba způsoby tak velmi přesně napodobují pocit, že uživatel skutečně drží ve svých rukou libovolné těleso, nebo jinak interaguje s virtuálním prostředím. Opět je zde snímána externím ovladačem, či senzorem poloha rukavic v prostoru.

Obrázek 4-18: Rukavice Teslasuit Glove

69


Obrázek 4-19: Rukavice HaptX Glovex

Druhým typem ovladačů, který je nejvíce typický pro VR jsou externí ovladače, tzv. „VR Stick Controller“, sloužící především pro snímání pohybu rukou jako celku. Snímání polohy ovladače je zpravidla doplněno také o sadu tlačítek, které slouží jako další ovládací prvek. Tyto ovladače z drtivé většiny vycházejí z ergonomie za účelem co nejširšího využití, takže jsou koncipovány z valné většiny obdobně, jak můžeme vidět, viz Obrázek 4-20, Obrázek 4-21, Obrázek 4-22. Stejně jako rukavicové ovladače, tak i tento typ je možné rozdělit na dva různé druhy. Prvním jsou klasické a relativně obyčejné ovladače, které jsou určené pouze ke snímání polohy vůči prostředí, ve kterém jsou uživatelem použity a jsou doplněny dalšími tlačítky. Jak můžeme vidět u modernějších ovladačů HTC VIVE, některé jsou vybaveny externí sadou senzorů. Hlavní důraz u většiny těchto ovladačů se klade zejména na komfortnost při jejich používání, stejně jako na co nejsnazší detekci ovladače samotného v prostoru pro co nejpřesnější přenos gest a pohybů.

Obrázek 4-20: Externí ovladač – PS VR Move Motion Controller

70


Obrázek 4-21: Externí ovladač – Samsung Gear VR Controller

Obrázek 4-22: Externí ovladač – HTC VIVE VR Controller

Druhým typem jsou ovladače, které se objevují až v posledních letech. Stejně jako rukavicové ovladače, tak i tento typ je zaměřen na snímání pohybu jednotlivých prstů za účelem vytvoření co nejpřesnějšího přenosu pohybu prstů do virtuálního světa. Na rozdíl od rukavic, které k tomuto účelu využívají všité, nebo externí dodatečné senzory, se tyto ovladače vyznačují vnějším kruhovým či půlkruhovým lehkým rámem, do kterého je po celé délce umístěno velké množství senzorů. Aby bylo možné imitovat pohyb prstů bez upuštění ovladačů, je součástí těchto ovladačů stahovací popruh. Díky tomu je tak možné zcela bez problémů využívat volný pohyb všech prstů. Jako u klasického typu ovladače jsou stálou součástí tlačítka a také joysticky, které usnadňují pohyb uživatele ve virtuálním prostředí.

71


Obrázek 4-23: Externí ovladač VALVE INDEX Controller

Pro popis funkčnosti ovladačů byl opět vybrán dnes jeden z nejběžnějších a sice HTC VIVE Wand Controller.

Obrázek 4-24: Popis zařízení HTC VIVE Wand Controller

Přední strana: 1 – Tlačítko pro vyvolání programu menu, 2 – Trackpad (sloužící jako ovládací prvek namísto joysticku), 3 – Tlačítko pro zapnutí/připojení ovladačů, 4 – Indikátor stavu baterie/ovladače, 5 – Mikro-USB napájecí port. Boční strana: 6 – Senzory pro snímání pohybu, 7 – Tlačítko imitující spoušť ve virtuálním prostředí, 8 – Tlačítko sloužící pro uchopení/sevření objektů ve virtuálním prostředí.

72


4.2.4 Senzory a hlavní snímací technologie VR a AR Senzory a snímací technologie je naprosto neodmyslitelnou součástí všech VR a AR, které jsou v dnešní době k dostání. Ať již jde o přenos pohybu či polohy uživatele do virtuálního prostředí, nebo o snímání prostředí samotného, jedná se vedle HMD o hlavní technologie umožňující vznik a využívání umělé reality jako takové. Jak snímání, tak senzory, můžeme dle způsobu dělit na optické, IMU a akustické. Mezi optické patří snímací kamery s použitím viditelných i neviditelných markerů, vytvoření mračna bodů a infračervené záření. Mezi IMU patří akcelerometry, magnetometry a gyroskopy. Mezi akustické senzory a snímací techniky následně patří využití ultrasonických a dalších akustických signálů. Senzory, nebo také poziční sledování, anglicky „Position Tracking“, a snímání pohybu, anglicky „Motion Tracking“ a snímání rotace, anglicky „Rotational Tracking“, můžeme rozdělit na stacionární, které umístíme v interiéru dle potřeby a konkrétní místnosti, viz Obrázek 4-25, tzv. Outside-in Tracking, a poté vestavěné do HMD či ovladačů, které jsou pevnou součástí jednotlivých zařízení, jak dokazují předchozí snímky, tzv. Inside-out tracking. Inside-out Tracking je metoda pozičního sledování uživatele, která je běžně používaná ve VR a AR technologiích za pomocí sledování pozice HMD a dalších ovladačů, kdy je vlastní kamera či jiný senzor namontován na sledovaném zařízení, tedy například HMD. Systém, který využívá tuto metodu pozičního sledování sleduje a určuje, jak se mění jeho vlastní poloha vůči vztahu k prostředí, ve kterém se nachází. Tento typ sledování lze dosáhnout jak s, tak i bez markerů. Mezi zařízení, které tuto metodu sledování využívají je například Microsoft HoloLens, HTC Vive či Samsung HMD Odyssey. Tento způsob sledování je v drtivé většině využíván zejména u AR a moderních HMD pro VR, které dovolují pohyb uživatele v prostoru bez závislosti na dalším zařízení. Outside-in Tracking je metoda pozičního sledování uživatele, která je opačná k metodě Insideout, kdy se jedná o externí sledování VR či AR. Senzory či kamery jsou tak umístěné na stacionárním místě a jsou orientované směrem ke sledovanému zařízení či objektu, nejčastěji HMD či ovladačům, kdy se tyto zařízení volně pohybují kolem určené snímané oblasti, kdy se protínají s vizuálními rozsahy kamer a senzorů, viz Obrázek 4-25. Pro použití této metody je nutné mít obvykle sadu markerů, nebo jiných značek, které jsou nezbytné pro zjištění polohy v prostoru. Oproti metodě Inside-out se jedná o daleko vyvinutější a rozšířenější způsob

73


pozičního sledování. Tento způsob sledování je využíván téměř pouze u VR, kdy u AR je problémem rozmístění externích senzorů či kamer pro zajištění fungování.

Obrázek 4-25: Rozdílné způsoby umístění čidel [72]

Co se týče vlastního způsobu přenosu uživatele a snímání okolního prostředí, je, jak již bylo zmíněno, několik způsobů. Mezi těmito způsoby se zatím v dominantní většině nejčastěji objevují infračervené senzory a využití infračervených paprsků, pokročilé kamerové systémy s algoritmy pro vyhodnocování prostředí a pohybů uživatele, dále jednotky inerciálního měření (IMU) sestávající z akcelerometrů, magnetometrů a gyroskopů, typické pro téměř všechny HMD. Dalším způsobem snímání, který se objevuje zejména v dnešní době a u kterého lze očekávat velký vývoj jsou opět již zmíněné ultrasonické senzory. Tyto senzory vysílají do okolí a následně s vysokou přesností detekují polohu senzoru v prostředí. Díky nic je možné rychle zjistit, kromě již zmíněné polohy, také výšku a vzdálenost zařízení. Oproti běžnějším senzorům jsou ultrasonické senzory nezávislé na množství světla, barvách, typu materiálů a případnému znečištění prostředí či snížení viditelnosti. V současné době je však jejich použití omezené.

74


Obrázek 4-26: Stacionární sensory HTC VIVE

Snímací technologie, které zabezpečují přenos vnějších podnětů či prostředí jak u VR, tak u AR lze opětovně dělit do několika různých druhů v závislosti na snímaném podnětu, použitých senzorech, nebo naopak na jejich absenci, či kombinaci. V rámci popisu se zaměříme pouze na nejběžnější a v současnosti nejvíce používaný typ, tedy optické snímací technologie. Prvním druhem optického snímání uživatele a prostředí je použití pouze snímače, či kamery, bez použití dalšího podnětu, jako je například infračervené záření. Jak již bylo zmíněno, lze se setkat u tohoto typu s použitím markerů neviditelných („markerless“) i viditelných a vytvářením mračen bodů v závislosti na hloubce prostoru. V rámci optického „markerless“ snímání, tedy pouze za pomocí snímače/kamery/trackeru, se lze setkat, i přes jeho značnou nepřesnost, velmi často. Jedním z prvních „markerless“ systémů vycházejících pouze ze snímání uživatele či prostředí je dnes již legendární systém Microsoft Kinect, který za pomocí několika kamer relativně věrně snímá pohyb uživatele a přenáší jeho pohyby do programů. Jak však můžeme vidět na následujícím obrázku, nejedná se o velmi přesné zachycení pohybu, zejména co se týká jemné motoriky a pohybu prstů, viz Obrázek 4-27.

75


Obrázek 4-27: Body Tracking pomocí systému ORBBEC [73]

V rámci VR a AR je však možné se s tímto systémem, který je pouze díky vývoji a novějším technologiím daleko přesnější a preciznější, setkat. Jednotlivé senzory nyní jsou schopny rozlišit pohyb jednotlivých prstů a je tak možné velmi věrohodně přenášet i jemná gesta. Je možné snímat buď obrys jednotlivých prstů, nebo osu jednotlivých prstů a končetin, viz Obrázek 4-28. Pro zlepšení přesnosti jsou přístupy ke snímání kombinovány a v rámci vyhodnocovacích algoritmů prokládány přes sebe. Jak je možné si povšimnout zejména na obrázku (Obrázek 429), je rozlišování založeno na ostrém kontrastu snímaného podnětu vůči okolnímu prostředí. Z toho důvodu je tak například AR HMD Microsoft HoloLens vybaven velkým množstvím kamer schopných rozpoznávat odstíny šedé, aby tak bylo možné zajistit fungování zařízení v libovolném prostředí.

Obrázek 4-28: Snímání rukou za pomocí os [74]

76


Obrázek 4-29: Snímání rukou za pomocí obrysu [75]

Dalším, historicky starším druhem, je optické snímání tzv. „markerů“. Při naskenování obrázků, nebo nejrůznějších přírodních a uměle vytvořených úkazů dojde k porovnání nasnímaného podnětu s databází. Pokud je nalezena v databázi shoda, je následně vyvolána informace, či je snímaný podnět jiným způsobem zaznamenán, viz Obrázek 4-30.

Obrázek 4-30: Marker Tracking [76]

Oproti „markerless“ systémům nevyžaduje tento systém pracující s piktogramy, nebo obrázky, pokročilou, či vysoce přesnou snímací techniku. Bohužel je však odkázán na vnější podněty, bez kterých je zcela nefunkční. Další nutností použití tohoto systému je rozsáhlá databáze, se kterou

77


po naskenování podnětu algoritmus začne porovnávat a v návaznosti na tomto vyvolá informace. Dalším druhem je vytváření mračna bodů z optického snímání prostředí, kdy oproti 3D scanningu stále není využit jiný vnější podnět, ať již infračervené záření, nebo laser. Snímání pouze za pomocí kamer/snímačů/trackerů je, jak již bylo zmíněno, je velmi rozšířené u AR, kde slouží v kombinaci s HPU k rozpoznávání nejen gest uživatele, ale zejména pro rozpoznání prostředí samotného. Jak můžeme vidět na následujícím snímku, viz Obrázek 4-31, je pomocí této snímací technologie rozpoznáno několik druhů informací. První informací jsou hran v prostředí, linie objektů a další křivky, které jsou následně vyhodnoceny a je jim přiřazena ekvivalentní informace v závislosti na databázi. Další informací je povrch, který je v tomto případě reprezentován mračnem bodů.

Obrázek 4-31: Snímání prostředí liniemi a mračnem bodů

78


Obrázek 4-32: Snímání prostředí mračnem bodu [77]

Při snímání povrchů, jak můžeme vidět, viz Obrázek 4-32, dochází k nahromadění bodů zejména v místech, kde nastává změna tvaru, kde jsou rozdílné textury či barvy povrchů a kde je opět ostrý kontrast. Stejným způsobem, jakým je snímáno prostředí, mohou být snímány veškeré objekty a uživatelé, kteří se nacházejí v zorném poli snímačů. V obou uvedených případech dochází k velmi rychlému zaznamenávání. Když se následně uživatel pohne, je předchozí záznam porovnán s předchozími snímky, kde jsou vyhodnoceny stejné body a následně přidány body další. Postupně je tak nasnímáno celé prostředí, či objekty, které jsou v závislosti na použité technologii, zařízení a softwaru vyhodnoceny, či uloženy do databáze. Snímací technologie mračnem bodů je velice rozšířená zejména u 3D scanningu, kde je kromě kamer využíván především laser. Posledním způsobem optického snímání, typickým pro dominantní většinu ovladačů, je využití infračervených zářičů a senzorů. Senzory, které jsou vybaveny touto technologií, vysílají do prostoru infračervené záření. Ovladače a HMD jsou následně vybaveny infračerveným markerem/diodou, díky které je odvozena jejich poloha. Je vždy nutné využít více senzorů, viz Obrázek 4-33, které jsou umístěné nejčastěji proti sobě, aby tak bylo možné pracovat s hloubkou prostoru.

79


Obrázek 4-33: Rozmístění infračervených senzorů v prostoru [78]

4.2.5 Další příslušenství Jelikož VR a AR prochází během posledních let velmi rychlým vývojem, je téměř nemožné zmínit veškeré možné příslušenství, které je k VR a AR v dnešní době dostupné. Většina příslušenství je zaměřena na prohloubení zážitku, nebo dalšího vtáhnutí uživatelů do virtuálního prostředí. Jedním z těchto velmi pokročilých příslušenství je tak například kompletní oblek Teslasuit, viz Obrázek 4-34, který kombinuje již zmíněnou haptiku se sadou senzorů a dalšího zařízení jako je snímání biometrických údajů, které dohromady zachycují celou postavu uživatele a imitují v reálném světě virtuální podněty, se kterými uživatel přichází v umělé realitě do styku. Je tak možné ve virtuálním prostředí trénovat a zkoušet situace, které jsou v reálném světě nebezpečné, nebo finančně náročné. V kombinaci s předchozími technologiemi se jedná o převratný vynález, který má být v následujících měsících až letech dostupný pro širokou veřejnost.

80


Obrázek 4-34: Haptický oblek Teslasuit [79]

Většina VR systémů je omezena místem, kdy je uživatel nucen pro plné využití virtuálně vytvořeného světa vyhradit velkou část místnosti. Často se ale i tak stává tento prostor nedostatečným, když uživatel zapomene, kde se ve skutečnosti nachází, nebo když je vtažen do umělé reality natolik, že zapomene, kde se nachází. Odpovědí na toto jsou běžecké pásy, tzv. „VR Omnidirectional Treadmills“, které díky konstrukci, speciálním botám a popruhům umožňují uživateli nehledě na prostor interiéru volně chodit, běhat, krčit se a dokonce skákat. V reálném čase je každý pohyb přenášen do virtuálního prostředí. Ačkoliv se zdá tato technologie složitou, jedná se o relativně jednoduchý princip, který využívá senzorů zabudovaných do podrážek bot, jejichž pohyb je následně na tomto trenažeru zaznamenán.

Obrázek 4-35: Trenažer KAT VR – KAT Walk

81


Jak můžeme vidět na předchozím obrázku, další součástí VR jsou, kromě tradičních ovladačů, také imitace různých nástrojů, či zbraní, viz Obrázek 4-36, Obrázek 4-37. Ačkoli se jedná o koncept, který se objevil v historii umělé reality velice brzo, jak můžeme vidět, prošel rozsáhlými úpravami. Jednotlivé imitace jsou velice lehké a slouží jako herní doplňky.

Obrázek 4-36: MAG P90 VR Gun Controller

Obrázek 4-37: KAT VR Gun Controller

Dalším příslušenstvím, které se v poslední době začíná objevovat je snaha VR převést do bezdrátových systémů, které, tak jako dnes, často brání v pohybu. Jedním ze způsobů je již zmíněný bezdrátový adaptér, který vysílá a přijímá pohyb uživatele ve VR a odezvu vlastního virtuálního prostředí. Uživatel je však stále ovlivněn tím, že musí být poblíž PC. Odezvou na toto je tak vytvoření tzv. VR batohů, anglicky „VR Backpack“, který v sobě zahrnuje, kromě konstrukce batohu, výkonné baterie s dlouhodobou výdrží a zejména přenosný a výkonný počítač, který je optimalizován pro použití VR. Díky tomuto batohu a PC tak zcela odpadá limitace pohybu.

82


Uživatel je však stále limitován senzory a snímáním prostředí, což se však poslední řady moderních VR HMD snaží v plné míře odstranit.

Obrázek 4-38: HP Z VR Backpack

Vzhledem k tomu, že VR i AR, jak již bylo řečeno, prochází v posledních letech velmi rapidním vývojem, je velice pravděpodobné, že toto „další“ příslušenství se časem stane zcela neodmyslitelnou součástí jednotlivých systémů.

4.3 Virtuální realita / Virtual Reality (VR) 4.3.1 Obecná definice pojmu a její porovnání Virtuální realita, nebo zkratka VR, je počítačem, či jiným vhodným zařízením, plně simulovaná artificiální multisenzorová 3D realita, která napodobuje prostředí a vlastnosti skutečného světa, které je uživateli přenášeno pomocí HMD. VR má za cíl vytvoření přítomnosti uživatele v jiném světě, tedy vytvoření pocitu fyzického bytí v jiné realitě. Mezi hlavní znaky VR patří schopnost reagovat na podněty v reálném čase, vytvoření co nejdokonalejší iluze trojrozměrného prostoru, zajistit v některých případech interakci uživatele

83


s prostředím a možnost toto prostředí aktivně přetvářet a pohybovat se v něm. De těchto znaků lze kategorizovat VR do třech kategorií: 1. Pasivní VR – V pasivním prostředí nemůže uživatel nic ovlivnit, ani změnit. Jeho pohyb je omezen dle simulace VR. Lze tak sledovat film, nebo jiné dokumenty. 2. Aktivní VR – V aktivním prostředí se může uživatel pohybovat a ovládat vlastní pohyb, nemůže ho však jiným způsobem formovat, nebo do přetvářet. 3. Interaktivní VR – V interaktivním prostředí může uživatel fungovat stejně, jako v reálném světě, tedy pohybovat se, pracovat s předměty a formovat prostředí dle vlastní potřeby a zájmu. Toto prostředí je typické pro hry.

Čím se liší VR od AR? Od AR se odlišuje tím, že svět prezentovaný uživateli je plně uměle vytvořen.

4.3.2 Hlavní používané technologie Vzhledem k velkému množství technologií, kterými je nutné pro VR disponovat, jsou vyjmenovány pouze ty nejpodstatnější z nich: • Motion Tracking/Snímání pohybu – Jak bylo zmíněno v předchozí kapitole, jedná se o

jednu z nejhlavnějších technologií VR a AR, která v sobě spojuje snímání pohybu a polohy HMD + ovladačů. Následně je jejich poloha přenesena do virtuálního prostředí. Za účelem zajištění reálného procesu přenesení pozice uživatele jsou využívány primárně 2 podtypy Motion Trackingu: o

Rotational Tracking/Snímání rotace – Snímá 3 směry rotačního pohybu a sice náklon, vybočení a záklon. Za tímto účelem je použita technologie akcelerometru, gyroskopu a magnetometru. Dohromady tak tyto samostatné snímače vytváří jednotku tzv. IMU – Inertial Measurement Unit, která je použita ve VR, AR i 3D scanningu.

o

Positional Tracking/Snímání polohy – Snímá 3 směry translačního pohybu a sice pohyb po ose X (vpřed/vzad), ose Y (vlevo/vpravo) a ose Z (nahoru/dolů). Na rozdíl od snímání rotace je snímání polohy o dost složitější a vyžaduje různé

84


systémy a typy, které se vzájemně doplňují. Nejčastějším druhem snímání polohy jsou optické systémy, viz předchozí kapitolu. V závislosti na počtu snímaných pohybů a rotací tak vzniká pojem stupeň volnosti, anglicky „Degree of Freedom / DOF“, kdy jsou systémy Motion Trackingu označeny buď 3DOF anebo 6DOF. • Stereoskopie a promítání obrazu – Technologie pro HMD, která využívá k vytváření 3D

obrazu s přirozenou a reálnou hloubkou dva samostatné obrazy, které jsou promítány do speciálních displejů, které jsou na sobě vzájemně závislé. Simuluje se tak přirozená funkce očí. Aby byla technologie dokonalá, je nutné zaplnit celý prostor, který uživatel může vidět, tzv. „Field of View“. Aby byla iluze tzv. paralaxe (vnímání hloubky uživatelem) dokonalejší, je nutné využití speciálních čoček. • Crystal Lens/Krystalické čočky – Za účelem vytvoření zaostření samotné iluze obrazu

pro HMD jsou použity speciální čočky, které v závislosti na počtu vnitřních skel mechanicky zaostřují obraz dle požadavku uživatele či softwaru. Jednou z nejmodernějších variant těchto čoček jsou tekuté čočky, které v závislosti na elektrickém proudu pouštěném do tekutých krystalů a následnému přeskupení vnitřní struktury krystalu dochází k obdobnému, avšak daleko přirozenějšímu procesu vlastního zaostření. Technologie, jako je zpracování pohybu uživatele, jako například Eye Tracking či Face Tracking, nebo umožnění interakce uživatele s virtuálním prostředím a další podobné nejsou záměrně díky své variabilitě, která je často spojena s konkrétním zařízením, podrobně rozepsány.

4.3.3 Nároky na hardware a OS • Platforma – V závislosti na zařízení samotném se lze setkat s platformami všech

variant, tedy PC, Xbox One, PlayStation 4 a také platformy mobilních zařízení, tedy tablety a smartphony. Nově se objevují také tzv. standalone HMD, které nepotřebují k fungování PC. • Operační systém – V závislosti na platformě se lze setkat s různými operačními

systémy. Jak dokazují poslední druhy VR, je pro bezproblémové použití zařízení nutná často poslední verze OS, což lze čekat i od dalšího vývoje modernějších VR. Jmenovitě se jedná o:

85


o

PC – Windows 7 64 bit + Windows 10 64 bit (většina softwarů je ale přímo závislá na Windows 10 64 bit)

o

MACBook – macOS 10.13 High Sierra / 10.14 Mojave

o

PlayStation – Orbis OS

o

Xbox – Xbox OS

o

Android – Android 7.1 Nougat

• Grafická karta – Minimální požadavky na grafickou kartu jsou oproti normálnímu

vybavení jednotlivých platforem značné. Vzhledem k nutnosti kompatibilního přímého vstupu mezi VR a zařízením se o rozhodující požadavek. Ačkoli jednotlivá zařízení dle platformy a výrobce využívají různé grafické karty, lze se u téměř všech zařízení setkat s minimálními požadavky: o

NVIDIA GTX 970 / AMD Radeon R9 290

• Procesor – Požadavky na procesory jsou relativně příznivé. Jedná se o rozhodující

požadavek. V závislosti na platformě a zařízení se však jedná minimálně o: o

Intel i5-4590 / AMD FX 8350

• RAM – Požadavky na vyrovnávací paměť se v závislosti na zařízení dost liší. Lze tak

rozdělit požadavek na starší VR systémy a novější VR systémy. o

4 GB – starší VR systémy (např. HTC VIVE, Oculus Rift)

o

8 GB – novější VR systémy (např. HTC VIVE PRO, VALVE Index)

• Konektivita a vstupy do platforem – Jedná se o rozhodující požadavek, který je pro

použití VR systémů zcela bezpodmínečně nutné dodržet. Stejně jako u požadavků RAM, tak i tento požadavek lze rozdělit na starší VR systémy a novější VR systémy. Konkrétní požadavky na konektivitu jsou rozepsány v následující podkapitole. o

1-2x HDMI Port + 1-2x USB port – starší VR systémy (např. HTC VIVE, Oculus Rift)

o

1x DisplayPort/1-2x HDMI port + 1x MicroUSB/1x USB 3.0 – novější VR systémy (např. HTC VIVE PRO, VALVE Index)

Jak je tedy z požadavků jasné, musí být platforma, na které chceme aktivně využívat interaktivní VR, výkonná a vybavená vyšším množstvím vstupních konektorů, kdy zejména počet a typ grafických vstupů je problémem. Samostatnou kapitolou mohou být pasivní a aktivní VR na mobilních platformách, jako jsou tablety a smartphony, kde zůstávají požadavky pouze na výkonu grafických karet a procesoru.

86


4.3.4 Používaná zařízení Vzhledem k velkému množství zařízení, které jsou v současné době k dostání na trhu je velmi pravděpodobné, že tabulka není kompletní. Jedná se však o většinu nejznámějších a nejpoužívanějších VR HMD, které jsou v dnešní době volně k dostání.

Tabulka 4-1: Používaná zařízení pro VR

Zařízení

Platforma

Ovládání

Konektivita

ANTVR

PC, Xbox One, PS4, Smartphone

Klasické ovladač

U2B (USB-2.4GHz and Bluetooth) module

ACER Windows Mixed Reality Headset

PC

Myš + Klávesnice, Xbox One GamePad, klasické ovladače

HDMI + USB

Daydream View

Daydream Ready telefony

Daydream ovladač

-

FOVE

PC

-

USB 3.0 + Display port

Figment VR

Smartphone

-

-

Google Cardboard

Smartphone

-

HP Reverb VR Headset

PC

Klasické ovladače

DisplayPort 1.2 + USB 3.2

HTC VIVE

PC

Klasické ovladače v obou rukou

2x HDMI + 2xUSB

HTC VIVE PRO

PC

Klasické ovladače v obou rukou

DisplayPort 1.2 + USB-C 3.0

HTC VIVE Cosmos

PC

Klasické ovladače v obou rukou

DisplayPort 1.2 + USB-C 3.0

Impression Pi

Smartphone

-

-

LG 360 VR

LG G5

-

-

Lenovo Windows

-

Klasické ovladače

HDMI + USB

87


Holographic HMD OSVR HDK1

PC

Leap Motion VR, GamePad, Myš + Klávesnice

3x USB 3.0

OSVR HDK2

PC

Leap Motion VR, GamePad, Myš + Klávesnice

3x USB 3.0

Oculus Go

Samostatný + PC

Oculuc Go ovladač

Micro-USB, Bluetooth, WiFi

Oculus Rift

PC

Xbox One GamePad, Oculus Touch, Oculus Remote

HDMI + USB

Oculus Rift S

PC

Oculus Touch, Myš + Klávesnice

DisplayPort 1.2 + USB 3.0

Oculus Quest

Samostatný + PC

Oculus Touch

USB-C, Bluetooth, Wi-Fi

Pico Neo CV

Samostatný + PC

-

-

Pimax 4K

PC

Klasické ovladače

DisplayPort 1.2 + USB 3.0

Pimax 8K

PC

Klasické ovladače

DisplayPort 1.2 + USB 3.0

PlayStation VR

PS4

DualShock 4 Wireless ovladač, PS Move Motion ovladač. PS VR Aim

HDMI + USB

Samsung Gear VR

Smartphone

Touchpad + tlačítka telefonu

Micro-USB

Samsung Odyssey

Samostatný + PC

-

-

Star VR

PC

Klasické ovladače

2x DisplayPort 1.2 + 2x USB

Sulon Q VR

Samostatný + PC

Myš + Klávesnice, Klasické ovladače, GamePad

2x USB-A 3.0 + Micro HDMI, Bluetooth, Wi-Fi

VALVE Index

PC

Myš + Klávesnice, Valve Index ovladače, GamePad

DisplayPort 1.2 + USB 3.0

88


VRgineers XTAL

PC

-

-

Wearality Sky VR

Smartphone

-

-

4.3.5 Používaný software v AEC Použití VR a softwarů, které VR aktivně využívají, je mnoho, zejména poté v herním průmyslu. Jednotlivé softwary, nehledě na jejich využití, lze rozdělit na samostatně fungující, které nevyžadují další podprogramy a poté programy, které jsou vázané na tzv. VR platformy, které využívají a dalším způsobem provazují VR s počítačem, nebo jiným zařízením. Mezi tyto VR platformy tak patří: Oculus Rift Platform, SteamVR, PlayStation VR, OpenVR, Daydream Platform, OSVR, WebVR, Windows 10 VR a mnohé další, které jsou již méně známé, nebo které nejsou v takovém měřítku doposud využity, jako například Google Scale, Forge a další. Tyto VR platformy tak slouží jako další základ pro využití jiných softwarů. Softwarů určených pro využití v oborech architektury, strojírenství a stavitelství, anglicky shrnuto zkratkou „AEC“, je však méně. V současné době je možné se setkat s využitím aktivní a pasivní VR relativně často, zejména pro virtuální prohlídku objektů, kdy jsou softwary doplněny o interakci ve smyslu umísťování objektů, změny barev a podobně. Využití interaktivní VR jako plnohodnotného nástroje pro vytváření dokumentací je problémové, kdy v současné době neexistuje program, který by zastoupil ve svém fungování systémy CAD. Tato problémovost je spojena zejména s rychlostí, kterou je nutné se v programech CAD pohybovat a kterým VR pro zatím nedostačuje ve smyslu využití plného potenciálu pohybu ve virtuálním prostředí, anglicky známém jako „Virtual Environment“. Stejně jako u výpisu jednotlivých zařízení, není tato tabulka vzhledem k rychlosti, se kterou je VR dnes využíváno, kompletní a slouží pouze jako orientační nástroj v nejčastěji se vyskytujících programech, které jsou využívány.

Tabulka 4-2: Používaný software v AEC pro VR

Název programu

Typ VR

Využití ve VR

89


ARki VR

Interaktivní

Architektura – studie a virtuální prohlídka + modelace interiérů a exteriérů, design návrhů

Autodesk VRED

Interaktivní

Strojírenství – Design návrhů

Autodesk 3ds Max

Interaktivní

Architektura – studie a virtuální prohlídka + modelace interiérů a exteriérů, design návrhů

Autodesk Maya

Interaktivní

Architektura – studie a virtuální prohlídka + modelace interiérů a exteriérů, design návrhů

Autodesk Revit Live

Aktivní

Architektura – studie a virtuální prohlídka + modelace interiérů a exteriérů, design návrhů

Revit + Eyecad VR

Interaktivní

Architektura – studie a virtuální prohlídka + modelace interiérů a exteriérů, design návrhů

Unreal Engine VR

Interaktivní

Architektura – studie a virtuální prohlídka + modelace interiérů a exteriérů, design návrhů

Stavitelství – Design

Strojírenství – Design návrhů Stavitelství – Design návrhů Storyboard VR

Kubity VR

Aktivní s prvky interaktivního ovládání

Architektura – Design návrhů

Interaktivní

Architektura – studie a virtuální prohlídka + modelace interiérů a exteriérů, design návrhů

Strojírenství – Design návrhů Stavitelství – Design návrhů

Stavitelství – Design návrhů Visidraft VR

Interaktivní

Architektura – studie a virtuální prohlídka + modelace interiérů a exteriérů, design návrhů

Unity VR

Interaktivní

Architektura – studie a virtuální prohlídka + modelace interiérů a exteriérů, design návrhů

Fuzor VR

Interaktivní

Architektura – studie a virtuální prohlídka + modelace interiérů a exteriérů, design návrhů Stavitelství – BIM, Design

Enscape

Aktivní

Architektura – studie a virtuální prohlídka + modelace interiérů a exteriérů, design návrhů Stavitelství – Design návrhů

90


Matterport

Aktivní

Architektura – studie a virtuální prohlídka + modelace interiérů a exteriérů, design návrhů Stavitelství – Design návrhů

IrisVR Prospect

Aktivní

Architektura – studie a virtuální prohlídka + modelace interiérů a exteriérů, design návrhů

TwinMotion

Aktivní

Architektura – studie a virtuální prohlídka + modelace interiérů a exteriérů, design návrhů

Lumion VR

Aktivní

Architektura – studie a virtuální prohlídka + modelace interiérů a exteriérů, design návrhů

InsiteVR

Aktivní

Architektura – studie a virtuální prohlídka + modelace interiérů a exteriérů, design návrhů

Revizto

Interaktivní

Stavitelství – BIM, Design

Jak je možno vidět, žádný z uvedených programů neslouží zatím jako nástroj, který by nahradil systémy CAD. Nejblíže tomuto se blíží software Fuzor VR a Revitzo, které díky zapojení problematiky BIM efektivně využívají VR jako nástroje pro detekci kolizí, tvorbu anotací a rychlou + efektivní kontrolu projektu jako celku. Je však pravděpodobné, že vzhledem k rychlosti inkorporace BIM do problematiky AEC a VR do techniky všeobecně se budeme stále častěji setkávat s dalšími programy využívajícími VR nejen jako dodatečného nástroje pro výběr objektů a barev interiéru.

4.3.6

Výhody a nevýhody

Jak je všem jasné, VR je budoucností mnoha oborů, kdy AEC je jedním z odvětví, které na příchod VR netrpělivě čeká. Jaké výhody a nevýhody však přináší je složitější otázka, která často nemusí být na první pohled jasná. Výhody: • Efektivita výstupů • Efektivita práce • Snadné ovládání • Uživatelsky příjemné • Přesnější zpracování požadavků investorů • Možnost kolaborace

91


• Rychlejší odhalení problémů • Intuitivní design • Konkurenční výhoda • Optimalizace workflow • Rychlá učící křivka • Možnost tréningu ve VR

Je tedy na první pohled jasné, že využití VR má celou řadu výhod, mezi které ve spojitosti s AEC se zejména konkurenční výhoda oproti jiným firmám ve spojení s efektivitou výstupů je velkým lákadlem, díky kterému se VR stává častým pracovním nástrojem zejména větších architektonických a projektových kanceláří. Přes značné výhody však existuje i celá řada nevýhod, které je nutné si uvědomit. Nevýhody: • Vysoká cena zařízení • Značné nároky na HW vybavení PC • Experimentální technologie • Relativně omezené využití • Návykovost • Kinetóza při užívání (Motion Sickness) • Nedokonalost tréningu ve VR • Relativní nedokonalost softwarů • Stále nenahradí reálný zážitek • Nutnost vyhrazeného prostoru pro použití • Ztráta živé interakce s investorem • Vznik zdravotních problémů

Jak je tedy patrné, zatím největší překážkou v plném využití VR v AEC je jeho cena a náročnost na výpočetní techniku. I když je VR oproti prvotním technologiím velmi pokročilá a cenově celkem dostupná, často se jedná o technologie, které nejsou optimalizované, nebo jsou částečně ještě ve vývoji, kdy skutečné a plné využití potenciálu virtuálního prostředí na sebe ještě pár let dá čekat.

92


Další překážkou VR v AEC je zcela nedostatečný počet softwarů, které by byly snadno cenově dostupné a současně nabízeli širší využití, například jako nástroje zastupujícího částečně, nebo zcela, systémy CAD. Další velkou a často hlavní nevýhodou, se kterou může mít většina uživatelů problém je vznik kinetózy, spíše také známé anglicky jako „Motion Sickness“, který vzniká díky chybějícímu podnětu gravitace při pohybu ve VE, kdy mozek i tělo očekává pro nás přirozený pohyb, který se však nedostavuje. Kinetóza se může projevovat bolením hlavy, vznikem nevolnosti, závratěmi a možnou ztrátou orientace v prostoru. Jak dokazuje tato studie z roku 1995, kinetózou může trpět až 34% uživatelů. Výhody a použitelnost VR je však bezesporu budoucností mnoha oborů, jak dokazují mnohé publikované články a hlavně množství HMD headsetů, které se v posledních letech objevují.

4.4 Rozšířená realita / Augmented Reality (AR) 4.4.1 Obecná definice pojmu a její porovnání Rozšířená realita, nebo zkratka AR, je technologie, která rozšiřuje, či jinak doplňuje přirozené vjemy ve smyslu rozšíření skutečného prostředí o digitálně/virtuálně vkládané podněty. Tyto počítačem generované podněty slouží buď jako plně interaktivní, nebo informativní doplnění, kdy jsou často využívány všechny podněty, které uživatel může vnímat, tedy vizuální, haptické, sluchové a somatosenzorické. Mezi hlavní znaky, kterými lze definovat AR patří schopnost reagovat na podněty v reálném čase, kombinace snímání prostoru reálného a virtuálního světa a přesná 3D registrace jak skutečných, tak virtuálních objektů a dalších informací v těchto prostorách. Na rozdíl od VR si AR neklade za cíl dokonalou iluzi virtuálního světa a nemá tak vtáhnout uživatele do pocitu fyzického bytí v jiném světě, ale naopak rozšířit zážitek ze skutečného světa. Vše provazuje interakce mezi digitálně obohaceným skutečným světem a uživatelem. Dle těchto znaků a způsobů, se kterou pracují se skutečným světem, lze rozdělit AR do dvou kategorií: • Konstruktivní / Aditivní ke skutečnému prostředí – Tato AR doplňuje skutečné

nasnímané prostředí různými informacemi a svým promítáním uživateli nenahrazuje skutečné okolní podněty, nebo je nahrazuje pouze částečně (například barevné

93


odlišení apod.). Jedná se tedy o informativní podněty, které AR ve spojitosti s okolním světem vyvolává. • Destruktivní / Maskující skutečné prostředí – Tato AR překrývá skutečné nasnímané

prostředí virtuálními objekty a svým promítáním uživateli zcela nahrazuje skutečné okolní podněty (např. plné nahrazení skutečného objektu virtuálním objektem o stejném, nebo obdobném tvaru apod.). Jedná se tedy nejen o informativní podněty, ale hlavně plné nahrazení zejména vizuálních podnětů, které AR ve spojitosti s okolním světem prezentuje uživateli. Jak již bylo zmíněno, AR pracuje se skutečným prostředím, do kterého po nasnímání a vyvolání specifického podnětu vkládá nejrůznější vjemy a jiné projekce. Princip snímání je jedním z dalších charakteristických znaků, podle kterého lze dělit technologii AR. Vzhledem ke způsobu nasnímání okolního prostředí lze rozlišovat čtyři kategorie: 4. Marker-based AR – Je AR, která je často nazývána jako „Image Recognition AR“, neboli rozšířená realita rozpoznávající obrazy, což doslovně vystihuje tuto AR. Za pomoci speciálního obrázku a příslušného rozpoznávacího softwarového algoritmu je po nasnímání kamerou (např. u mobilního zařízení) vyvolán nejčastěji vizuální virtuálně vytvořený objekt, kterým je obohacen skutečný svět. Obrázkem může být cokoliv od skutečného uměleckého obrazu, QR kódy po speciální značky. 5. Markerless AR – Je AR, která je nazývána jako „Location / Position-Based AR“, neboli rozšířená realita založená na pozici zařízení. Pro své fungování tato AR využívá GPS, kompasu, gyroskopu a akcelerometru (tedy jednotky IMU), které společně určí relativně přesně polohu uživatele. V závislosti na zjištěných datech jsou následně vyvolány veškeré informace, které lze v daném místě díky AR najít. 6. Projection-based AR – Je aditivní forma AR, kdy je na různé fyzické povrhy či předměty promítnuto umělé osvětlení, které uživateli buď naznačuje, jakým způsobem má s daným předmětem dále pracovat, nebo které v závislosti na projekci samotné umožňuje uživateli dále interagovat s touto projekcí (např. interaktivní projektory, se kterými je možné se setkat ve školách apod.). 7. Superimposition-based AR – Je maskující forma AR, která je založená na principu tzv. superpozice a která částečně, nebo plně překrývá skutečný svět vizuálními projekcemi. Principem této AR je rozpoznání objektů, kdy je provedeno porovnání a

94


následné vytvoření virtuálního objektu. Jedná se tak v podstatě o kombinace Markerbased a Markerless AR. Od VR se odlišuje tím, že svět prezentovaný uživateli je skutečný a je pouze doplněn o vrstvy s virtuálními objekty, nebo jinými informacemi. Dalším výrazným rozdílem je možnost využití většího spektra zařízení, kdy se jedná buď o speciální AR brýle, nebo tzv. „Handheld“ zařízení, jako jsou smartphony, tablety apod.

4.4.2 Hlavní používané technologie Jak je patrné již z úvodu, je technologie AR aplikovatelná oproti VR na daleko větší spektrum zařízení, mezi které patří například nejrůznější obrazovky, plátna, průhledná i neprůhledná skla, mobilní zařízení, smartphony, HMD, speciální AR brýle a další. V závislosti na typu snímání a interakce skutečného a virtuálního prostředí se však použité technologie velmi liší a jejich množství dalece přesahuje VR. Jsou tak opět vyjmenovány ty nejpodstatnější z nich: • S.L.A.M. / Simultaneous Localization and Mapping – Česky simultánní lokalizace a

mapování, které je jednou z nejhlavnějších technologií zajišťujících funkčnost AR, kdy je nutné současně snímat doposud neznámé prostředí, které je dále pro účely AR využíváno a do kterého jsou umísťovány virtuální předměty. Obdobná technologie je také využita u 3D skenování. Za tímto účelem jsou použity daleko přesnější a výkonnější kamery a senzory, než je tomu u VR. • Depth Map Tracking – Česky snímání hloubky prostoru, které v reálném čase zjišťuje a

vyhodnocuje vzdálenost uživatele a zařízení od objektů, jak skutečných, tak virtuálních. Za tímto účelem je použita nejčastěji tzv. Depth Map kamera. • Motion Tracking/Snímání pohybu – Obdobná technologie, která je využita u VR je

potřebná pro zajištění fungování i u AR, kdy je však snímána pouze poloha zařízení/uživatele vůči prostředí. V závislosti na použitém zařízení se tak setkat jak s Rotational Trackingem – Snímáním rotace a Positional Trackingem-Snímáním polohy. Pro další informace, viz předchozí kapitolu. • HUD/Head-Up Display – Je transparentní displej, který prezentuje data uživateli bez

nutnosti toho, aby se díval jinam. Jedná se v podstatě o sklo, na které je díky speciálnímu projektoru buď přímo, nebo skrze optický hranol přenášeno video. Tato technologie, anglicky také nazývaná „Near-Eye Display“, tak prezentuje způsob, jakým jsou informace předávány.

95


Jednotlivé technologie jsou poté následně spojeny do tzv. optického HMD (zkratka OHMD), který je typickým zařízením pro AR, stejně jako je HMD typický pro VR. Od klasického HMD je odlišuje několik věcí. První je průhledný displej, který, jak již bylo naznačeno, slouží pro promítání a prezentování informací uživateli. Ačkoli některé VR headsety umožňují jejich použití i jako prvku pro AR, nedisponují průhledným displejem a ke svému použití je vyžadováno spojení kamer a LCD displeje uvnitř headsetu. Dalším odlišením OHMD od klasických HMD je také možnost použití průhledného displeje pouze pro jedno oko, čehož využívají například brýle Google Glass. Druhým je způsob promítání a prezentování informací samotných. U klasického HMD k tomu postačoval LCD displej, který je však zde nahrazen průhledným sklem. Informace jsou následně projektorem buď přímo, nebo přes optický hranol, který zvětšuje projekci samotnou, přenášeny na průhledné sklo. Stejně jako u VR je zde využit princip stereoskopie, který zajišťuje iluzi 3D vyobrazení v prostoru. Další technologií, která OHMD zásadně odlišuje od klasických HMD je použití snímání pohybu očí, tzv. „Eye Trackingu“. Ten v tomto případě slouží jako jeden z ovládacích prvků zařízení, kdy dohromady s hlasovými příkazy a gesty nahrazuje klasické ovladače. Eye Tracking se však neobjevuje u všech zařízení, nejedná se tak o hlavní technologii, která je typická pro každé zařízení AR.

4.4.3 Nároky na hardware a OS Nároky na hardware jsou v případě AR různé a vzhledem k množství individuálních zařízení, které využívají technologie rozšířené reality, je nemožné tyto nároky konkretizovat, nebo všeobecně upřesnit. Lze konstatovat, že nároky AR vyplývají spíše z programů a aplikací, které uživatel pro své účely využívá. Oproti VR jsou AR typicky závislá a náročná pouze z hlediska konektivity, která je v drtivém množství složena z USB-C a Micro-USB konektorů, které slouží jako napájení zařízení. Dalším odlišením od VR je nutnost propojení s PC pomocí technologie Bluetooth, nebo Wi-Fi, které jsou nezbytné.

96


Jisté nároky na HW vybavení mohou však vyplývat z využití modernějších HMD VR headsetů, které umožňují integraci AR softwarů. Tyto nároky jsou tak shrnuty v předchozí kapitole. Na rozdíl od VR jsou tedy zařízení AR nenáročné a nároky, které generují softwary jsou ve většině případů optimalizovány jak pro „Handheld“ zařízení, nebo pro AR brýle, což uživatelé využívající tato zařízení v praxi ocení. Tato HW nenáročnost je však často vykoupena cenou zařízení samotných, která, zejména při použití AR brýlí, až několikanásobně převyšuje cenu HMD.

4.4.4 Používaná zařízení Zařízení pro AR je možné rozdělit dle typu na: • Ruční („Handheld“) zařízení – Jedná se o zařízení, která disponují snímacími kamerami a

které podporují různé softwary na AR: Smartphony, tablety, laptopy, PDA, konzole apod. Jelikož je výpis zařízení odvislý od současné nabídky na trhu, nejsou zařízení vyjmenována. • Moderní VR HMD – Jedná se o headsety, které disponují, stejně jako Handheld zařízení,

snímacími kamerami. • Heads-Up Display projektory – Jedná se o speciální zařízení používané například u

automobilové dopravy, které promítá informace na přední sklo, nebo slouží jako promítací plocha jiného zařízení. • Smart Glasses / AR brýle – Typické a současně nejnákladnější druhy zařízení, které jsou

pro AR používány. Zařízení v sobě kombinuje snímací kamery a senzory, zabudované výpočetní zařízení a také typické průhledné displeje s projektory obrazu. Vzhledem k velkému množství zařízení, které jsou v současné době k dostání na trhu je velmi pravděpodobné, že tabulka není kompletní. Jedná se však o většinu nejznámějších a nejpoužívanějších AR zařízení, které jsou v dnešní době volně k dostání.

Tabulka 4-3: Používaná zařízení pro AR

Zařízení

Typ zařízení

Zařízení

Typ zařízení

Magic Leap One

Smart Glasses

R-8 Smartglasses

Smart Glasses

97


Microsoft HoloLens 1

Smart Glasses

R-9 Smartglasses

Smart Glasses

Microsoft HoloLens 2

Smart Glasses

Vuzix M100-400

Smart Glasses

Meta 2

Smart Glasses

DAQRI AR

Smart Glasses

Google Glass

Smart Glasses

Optinvent ORA-1

Smart Glasses

castAR Smart Glasses

Smart Glasses

Optinvent ORA-2

Smart Glasses

Sony SmartEyeglass SED-E1

Smart Glasses

Recon Jet

Smart Glasses

Impression Pi

Moderní VR/AR HMD

ACER Windows Mixed Reality Headset

Moderní VR/AR HMD

R-7 Smartglasses

Smart Glasses

Apple AR

Smart Glasses

Atheer One

Smart Glasses

North Focals

Smart Glasses

Atheer AiR

Smart Glasses

Epson Moverio

Smart Glasses

Garmin Varia Vision

Smart Glasses

Everysight Raptor

Smart Glasses

Samsung Odyssey

Moderní VR/AR HMD

Oculus Quest

Moderní VR/AR HMD

Lenovo Windows Holographic HMD

Moderní VR/AR HMD

HTC VIVE PRO

Moderní VR/AR HMD

VRgineers XTAL

Moderní VR/AR HMD

HP Reverb VR Headset

Moderní VR/AR HMD

4.4.5 Používaný software v AEC

98


Tabulka 4-4: Používaný software v AEC pro AR

Název programu

Využití v AR

ARki

Architektura – studie a virtuální prohlídka + modelace interiérů a exteriérů, design návrhů

Fuzor AR

Architektura – studie a virtuální prohlídka + modelace interiérů a exteriérů, design návrhů Stavitelství – BIM, Design, Facility Management

SmartReality

Architektura – studie a virtuální prohlídka + modelace interiérů a exteriérů, design návrhů Stavitelství – BIM, Design

Pair

Architektura – studie a virtuální prohlídka + modelace interiérů a exteriérů, design návrhů

Storyboard VR/AR

Architektura – Design návrhů Strojírenství – Design návrhů Stavitelství – Design návrhů

CityViewAR

Architektura – Urbanismus a územní plánování, design návrhů

AR SketchWalk

Architektura – studie a virtuální prohlídka + modelace interiérů a exteriérů, design návrhů Stavitelství – BIM, Design

DAQRI AR

Strojírenství – Design, Virtuální asistent, Stavitelství – BIM, Design, Virtuální asistent

Kubity AR

Architektura – studie a virtuální prohlídka + modelace interiérů a exteriérů, design návrhů Stavitelství –Design

AUGMENT AR

Architektura – studie a virtuální prohlídka + modelace interiérů a exteriérů, design návrhů Stavitelství –Design

Fologram AR

Architektura – Design návrhů, Virtuální asistent Strojírenství – Design návrhů, Virtuální asistent Stavitelství – Design návrhů, Virtuální asistent

99


Gamma AR

Stavitelství – BIM, Design

Dalux View/Build/FM

Stavitelství – BIM, Design, Facility Management

MagicPlan

Architektura – studie a virtuální prohlídka + modelace interiérů a exteriérů, design návrhů

Astralink

Stavitelství – BIM, Design

RealAR

Architektura – studie a virtuální prohlídka + modelace interiérů a exteriérů, design návrhů, Urbanismus a územní plánování

Safety Compass

Stavitelství –Virtuální asistent

Ikea Place

Architektura – Design návrhů

Vuforia AR

Architektura – Design návrhů, Virtuální asistent Strojírenství – Design návrhů, Virtuální asistent Stavitelství – Design návrhů, Virtuální asistent

4.4.6 Výhody a nevýhody Stejně jako u VR, i AR má nesporné výhody v oborech AEC, kde jistá část zařízení je aktivně využívána. Velká poptávka po AR je v poslední době zejména díky problematice BIM a s ní související otázka řešení Facility Managementu, kdy se technologie AR nabízí jako největší a nejslibnější. Jaké výhody a nevýhody však přináší je složitější otázka, která často nemusí být na první pohled jasná. Výhody: • Efektivita výstupů a práce • Nízké nároky na HW • Snadné ovládání • Uživatelsky příjemné • Přesnější zpracování požadavků investorů • Možnost kolaborace • Rychlejší odhalení problémů • Intuitivní design • Konkurenční výhoda

100


• Je dostupná na mobilních zařízeních • Většina softwarů je snadno dostupná • Možnost dokonalejšího tréningu v AR

AR má tedy bezesporu celou řadu výhod, obdobně jako VR. Její snadná dostupnost díky zakomponování zejména mobilních zařízení z ní dělá daleko rozsáhlejší tématiku napříč obory AEC, jak je patrné z výpisu jednotlivých programů, kde zejména hlavní slovo mají aplikace související s designem interiérů a podobně. Je možné se s ní setkat v různé míře i na stavbách, kde je užívána jako efektivní nástroj pro kontrolu provádění, detekci a eliminaci kolizí a mnohé další. Opět však existuje celá řada nevýhod. Nevýhody: • Vysoká cena některých zařízení • Experimentální technologie • Relativně omezené využití • Při zakomponování BIM je nutné mít nákladné SW • Při zakomponování BIM je nutné mít precizní modely • Možnost narušení soukromí a bezpečnosti • Problémy se zneužitím dat díky nahrávání okolí • Relativní nedokonalost softwarů • Nutnost použití markerů pro zajištění funkčnosti • Návykovost

Z výčtu kladů a záporů je jasné, že AR je použitelné a používané v AEC v daleko větší míře, než je tomu u VR. Kde byla u VR problémem cena, zde už tomu díky použití mobilních zařízení není. Jinou otázkou jsou však zařízení Smartglasses, které jsou často cenově srovnatelné s VR systémy. Ve většině případů už se jedná o odladěné systémy, které jsou běžně používány, avšak je nutné mít na paměti stále fakt, že se jedná o technologii, která je stále ve vývoji, ačkoli její potenciál už je možné pocítit například díky použití Microsoft HoloLens nyní. Největší překážkou pro AR v AEC je však kromě vlastní technologie zařízení otázka preciznosti rozpoznávacích algoritmů a přesnosti, se kterou jsou nasnímané informace využity. Kde je první z těchto překážek otázkou času, kdy bude možné snímáním snadno rozpoznat už téměř cokoli, druhé je otázkou vytvoření rozsáhlých a komplexních databází. Jako příkladem již dnes mohou

101


sloužit BIM modely budov. Ačkoli je možné velmi rychle vytvořit základní modely, vkládání vlastních informací, které mají být vyvolány, už jsou problémem, který si žádá investování nepřeberného množství času. Další otázkou je také počet softwarů. Ačkoli je jejich počet vyšší, jedná se především o programy, které slouží pouze k umístění nábytku a podobně. Odborná veřejnost však svou pozornost upírá k softwarům pro BIM a Facility Management, které jsou zatím pouze ve velmi malém zastoupení. Jednou z největších otázek, které provází AR je také obava ze zneužití dat. Dík tomu, že tyto technologie pracují s nasnímáním okolního, často osobního, prostředí, které následně obohacují, má většina zákazníků obavy nejen ze ztráty těchto citlivých informací, ale jejich následného zneužití. Tato obava nadále roste díky některých událostem posledních let, kdy bylo potvrzeno, že tyto informace jsou nejen zaznamenávány, ale i dále analyzovány, či jinak využity bez souhlasu uživatelů. I přes tyto nevýhody a otázky jsou však zařízení AR široce používány a lze od nich čekat, že jejich využití rekordní rychlostí poroste.

4.5 Smíšená realita / Mixed Reality (MR) 4.5.1 Obecná definice pojmu a její porovnání Pojem smíšená realita, nebo zkratka MR, je doslovné prolínání fyzického a digitálně vytvářeného světa. Dalšími názvy mohou být také hybridní realita, nebo také, často však špatně používaná „Extended Reality“, vylepšená realita. Ačkoliv se tato definice zdá a je velmi podobná pojmu rozšířené reality, není tomu tak. MR si totiž dává za cíl zkombinovat a využívat nejlepší aspekty jak virtuální, tak rozšířené reality, kdy zařízení dokáží technologie a znaky typické pro jednotlivé pojmy spojovat a vhodně využívat. Výsledkem tedy je spojení skutečného a virtuálního světa, kdy obdobně jako u AR, jsou vytvářeny digitální předměty a objekty, které v současné chvíli koexistují se skutečnými a vzájemně spolu a s uživatelem interagují. Častým příkladem MR a jeho použití můžeme nalézt zejména v moderní medicíně, kdy se příkladem dává operace, kdy operatér díky použití ultrazvukových obrazů s promítnutím na pacienta samotného díky zobrazovacímu zařízení, například pomocí Microsoft HoloLens. Stejně tak tímto příkladem může být převážně virtuální prostor, do kterého

102


jsou dodatečně vkládány skutečné předměty, či lidé a díky této dynamické integraci tak vznikají nová prostředí. V takovémto MR prostředí se uživatel současně pohybuje skutečným i virtuálním prostředí a stává se tak dalším krokem v interakci člověka, počítače a okolního prostředí. Největším rozdílem a také hlavním znakem je tedy fakt, že se oproti VR a AR nevyužívá striktně skutečné, nebo virtuální prostředí, ale vytváří se hybrid mezi těmito prostředími, který díky imerzním technologiím předčí předchozí. Dalšími znaky je poté schopnost reagovat na podněty v reálném čase, vytváření co nejdokonalejších iluzí, možnost interagovat s tímto prostředím a umožnit uživateli volný pohyb a současně schopnost snímat skutečný prostor a objekty. Vzhledem k tomuto prolínání tak vzniká celé spektrum situací, které leží mezi skutečným a virtuálním světem. Toto spektrum se nazývá virtuální kontinuum a lze do něj zahrnout veškeré artificiální reality v závislosti na míře použití uměle a digitálně vytvořených objektů a jejich prolínání se skutečným světem, viz Obrázek 4-39.

Fyzická realita

Rozšířená realita

Rozšířená virtualita

Virtuální realita

Obrázek 4-39: Virtuální kontinuum [80]

MR tak může být použita buď jako nezávislý a samostatný koncept, nebo také jako klasifikační spektrum technologií pro artificiální reality v tomto kontinuu. Kontinuum virtuality, často také nazýváno spektrum smíšené reality, je definováno virtuální a zcela digitální realitou, kde je vše generováno počítačem, a fyzickou i skutečnou realitou, kdy není naopak nic generováno počítačem, na polárních koncích. Při pohybu v tomto prostředí zleva doprava tak roste míra augmentace reality. Jak můžeme vidět, zmíněné VR a AR pokrývají pouze malou část. V rámci tohoto kontinua je používán také další pojem, tzv. „Extended Reality“, česky vylepšená realita.

103


Vylepšená realita, zkratka XR je termín, který je totožný s MR a označuje všechny skutečné, virtuální a kombinované prostředí, stejně jako všechny technologie a zařízení, které jsou k tomu využívány. X v názvu je často ztotožňováno právě s variabilitou, která se pod tímto termínem skrývá. Hlavními komponenty virtuálního kontinua jsou tedy: • Fyzická realita – Skládá se, jak název napovídá, pouze ze skutečného a reálného světa,

tedy všech živých i neživých předmětů. Logicky se tak stává podkladem, nebo pracovním prostředím pro zbývající pojmy. • Rozšířená realita – Jak bylo zmíněno v předchozí kapitole, jedná se o přenášení

aspektů/objektů virtuálního světa do světa skutečného. Jak je patrné, viz Obrázek 439, je tato realita blíže skutečnému prostředí než prostředí virtuálnímu. Uživatelé AR tak zůstávají ve skutečném světě, do kterého jsou přes digitální overlay prezentovány virtuální objekty a informace. Digitální obsah může a nemusí být pevně ukotven ve skutečném světě v závislosti na daném zařízení, či softwaru. • Rozšířená virtualita – Jedná se o prostředí, kdy jsou dynamicky přenášeny

aspekty/objekty skutečného světa do světa virtuálního. Jedná se tak o opak principu zmíněném u rozšířené reality. • Virtuální realita – Jak bylo zmíněno v předchozí kapitole, jedná se o kompletní vytvoření

plně simulovaného artificiálního digitálního prostředí za účelem vytvoření pocitu fyzického bytí v jiné realitě.

Čím se liší MR od VR a AR? Od VR a AR se odlišuje tím, že skutečný svět prezentovaný uživateli je v různé míře obohacen digitálními objekty, nebo naopak virtuální svět je obohacen skutečnými objekty v daleko lepším a přesvědčivějším měřítku, než je tomu u předchozích.

4.5.2 Porovnání smíšené reality MR vůči virtuální realitě VR Pojem MR je problematické jednoznačně odlišit. Pro vyšší ujasnění skutečného rozdílu mezi MR a VR je nutné zmínit konkrétní případy. Při použití VR je uživatel vtažen, jak bylo několikrát zmíněno, do kompletního virtuálního prostředí, které je uživateli prezentováno pomocí HMD VR

104


headsetu za pomocí vizuálních a audio podnětů. V tomto prostředí se uživatel může volně rozhlížet hlavou v kompletním 3D, se kterým interaguje pomocí různých ovladačů. MR však na rozdíl od VR interaguje s uživatelem použitím skutečného prostředí, do kterého jsou vloženy virtuální objekty. Uživatel následně bez ovladačů může s těmito objekty pracovat. Rozdílem oproti VR je také v HMD headsetech, které v případě VR po vypnutí nemohou být použity. MR headsety jsou však průhledné.

4.5.3 Porovnání smíšené reality MR vůči rozšířené realitě AR Smíšená realita má, jak je možné vyčíst z úvodního textu, daleko blíže k rozšířené realitě než VR. Stejně jako AR, tak i MR využívá skutečné prostředí, které rozšiřuje virtuálně vytvářenými objekty. Při použití AR však není v drtivé většině možná interakce s těmito předměty v širším slova smyslu. Příkladem tak může být vyobrazení nádoby ve fyzickém prostředí. Kdy v AR je možné tuto nádobu umístit, otočit, změnit barvu a další velmi základní úkony, v MR je možné tuto nádobu vzít „do rukou“, otevřít jí a pracovat s ní na rovině skutečně existujícího objektu.

4.5.4 Hlavní používané technologie Jak je patrné z předchozího úvodu, jedná se o kombinaci technologií VR a AR, které jsou následně aplikovány v různé míře v závislosti na pohybu aplikací a zařízení ve virtuálním kontinuu. Jedná se tedy vždy o kombinace technologií, které jsou typické pro předešlé reality, z nichž nejhlavnějšími jsou technologie S.L.A.M., Motion Tracking a HUD.

4.5.5 Nároky na hardware a OS Nároky na hardware jsou v případě MR zcela závislé na zařízení, kterých je díky nutnosti splnění podmínek pro kategorizaci přístroje jako zařízení pro MR velmi málo. Nároky jak na hardware, tak i požadavky na správné fungování softwarů tedy není možné v tomto případě specifikovat. Stejně jako VR a AR je MR závislé z hlediska nároků spíše na konektivitu zařízení, kdy je nutné pro správné fungování zajistit technologie Bluetooth a Wi-Fi, bez kterých není možné MR používat, aktualizovat, nebo jinak, bez složitého procesu, přizpůsobit. Jisté nároky na HW vybavení mohou však vyplývat z využití modernějších HMD VR headsetů, které umožňují integraci AR softwarů a je možné je tak definovat jako MR zařízení. Tyto nároky jsou tak shrnuty v předchozí kapitole.

105


4.5.6 Používaná zařízení Jak bylo zmíněno, zařízení pro MR je málo. Většina zařízení je složena z headsetů VR, které mají integrované přední snímací kamery. Jediným v současné době pravým zařízením pro MR se tak stává Microsoft HoloLens 1 a 2 řady, Meta 2 a Magic Leap One, které jsou dokonalým spojením požadavků stanovených definicí MR a které je možné použít ve velmi širokém spektru. V následující tabulce jsou tak kromě již zmíněného vypsány další zařízení, které do jisté míry splňují požadavky MR, zejména v možnosti použití na VR a AR zároveň.

Tabulka 4-5: Používaná zařízení pro MR

Zařízení

Typ zařízení

Zařízení

Typ zařízení

Magic Leap One

Smart Glasses

Impression Pi

Moderní VR/AR HMD

Microsoft HoloLens 1

Smart Glasses

Oculus Quest

Moderní VR/AR HMD

Microsoft HoloLens 2

Smart Glasses

HP Reverb VR Headset

Moderní VR/AR HMD

Meta 2

Smart Glasses

Samsung Odyssey

Moderní VR/AR HMD

ACER Windows Mixed Reality Headset

Moderní VR/AR HMD

Lenovo Windows Holographic HMD

Moderní VR/AR HMD

HTC VIVE PRO

Moderní VR/AR HMD

VRgineers XTAL

Moderní VR/AR HMD

4.5.7 Používaný software v AEC Softwary, které využívají pro své fungování MR v AEC jsou téměř chybějícím článkem, kdy se samotná komplikovanost MR a jeho zapojení stává kamenem úrazu, se kterým si nedovede poradit velká řada zařízení. Z toho plyne problematika, co vše by vlastně měl takový program umět. Většina vývojářských studií se tak zaměřuje spíš na kombinované použití VR a AR a čistě

106


MR software neexistuje v současné době. Je však už teď možné říci, že bude implementován skrze softwarovou platformu Windows Mixed Reality. Firma Microsoft už byla zmíněna u AR, kdy jejich zařízení HoloLens patří bez pochyby k jedněm z nejvíce pokročilých zařízení pro AR a MR, k čemuž je HoloLens primárně určen. Za účelem implementace zejména MR tak byla vyvinuta platforma Windows Mixed Reality, kterou je v současné době možné použít na dvou hlavních zařízení, která poté zážitky ze smíšené reality umožňují přenést uživateli. Jedná se o již zmíněné HoloLens a ACER Windows Mixed Reality Headset. Software se tak stal jedinou platformou, která podporuje současně rozšířenou i virtuální realitu a lze o něm hovořit jako o softwaru pro MR. Ačkoli existují softwary, které umožňují spojení VR a AR (např. Fuzor, ARki), není propojení na takové míře, aby se o nich mohlo mluvit jako o softwarech pro smíšenou realitu.

4.5.8 Výhody a nevýhody Ačkoliv, jak bylo opakovaně zmíněno, je MR spojením VR a AR, jsou klady a zápory v současné době z velké části spíše neznámé, právě díky absenci zařízení a softwarů, které se objevují až v posledních letech. I přes tyto nedostatečné zkušenosti je však možné poznamenat následující klady a zápory, které jsou pro MR typické a které budou jeho přesností v následujících letech. Výhody: • Efektivita výstupů a práce • Nízké nároky na HW • Snadné ovládání • Uživatelsky příjemné • Možnost tréningu v MR • Možnost kolaborace • Rychlejší odhalení problémů • Intuitivní design

Nevýhody: • Vysoká cena zařízení • Velká nedokonalost softwarů a mnohdy neexistující softwary pro AEC v MR

107


• Experimentální technologie • Velmi omezené využití

Je tedy jasné, že čas MR popsaného v této kapitole teprve přijde. Z uvedených technologií se jedná o jednu z nejvíce experimentálních, současně však o nejvíce očekávanou. Největším problémem, jak bylo opakovaně vyzdvihnuto, je absence zařízení a softwarů, které dále vyplývají v nedostatečné, zanedbatelné, nebo neexistující využití v praxi. Z toho důvodu tak MR i přes svou důležitost není v následujícím obsahu knihy více zmíněna. Je však velmi pravděpodobné, že se její použití v následujících letech bude razantně měnit a je možné, že se velmi rychle setkáme s její neodmyslitelnou přítomností jak na stavbách, tak v projektových kancelářích.

4.6 3D scanning 4.6.1 Obecná definice pojmu a její porovnání 3D scanning je proces, který je v dnešní době již téměř všem známý. Jedná se o analyzační metodu, která má za účel nasnímání reálných objektů, nebo prostředí, které je následně digitálně vykonstruováno jako 3D model. Tyto modely je pak možné použít do nejrůznějších oborů napříč všemi odvětvími, od filmů po robotické mapování. Své uplatnění však v dnešní době 3D scanning nachází zejména na poli virtuální reality VR a rozšířené reality AR, kde slouží nejen pro podpoření kvality digitálně vytvářených objektů a prostředí, ale také jako nástroj, kterým je možné plně digitalizovat okolní svět a vylepšit přesnost AR v rámci snímání okolního světa. Samotný proces skenování však může být, a často je, složen z různých technologií, kdy se technologie díky limitacím jako je cena a omezení použitelnosti často vzájemně doplňují. Obecným účelem je však vytvoření co nejvíce komplexního 3D modelu, který sestává z tzv. mračna bodu, které vytváření díky svému uspořádání a geometrickému propojení povrch snímaného subjektu. Tyto body jsou následně použity k extrapolování samotného tvaru díky procesu rekonstrukce. Je také možné díky tomuto skenování snímat a ukládat barvy. Na rozdíl od běžných kamer je 3D scanner určen, kromě snímání FOV, zejména ke snímání hloubky a vzdálenosti snímaného povrchu. Díky tomu je tak možné z každého snímku takto

108


pořízeném určit přesnou vzdálenost každého pixelu vůči snímacímu zařízení. Díky následné rekonstrukci pomocí algoritmu je následně složen samotný model. Ve většině případů je však nutné provést 3D scanning jednotlivého modelu opakovaně z důvodů nepřesnosti snímání. Čím detailnější a přesnější má být 3D model, tím více skenů je nutné provést. Po nasnímání jsou jednotlivé skeny vzájemně příslušným systémem porovnány za procesu adjustace a registrace snímků, neboli procesu, který transformuje všechna nasnímaná data do jednoho koordinačního systému. Výsledkem je poté kompletní 3D model.

Čím se liší 3D scanning od běžného snímání Od běžného snímání se 3D scanning odlišuje tím, že veškeré zachycené snímky obsahují informaci o vzdálenosti všech pixelů vůči snímacímu zařízení. Tyto informace jsou poté vzájemně porovnány, adjustování, registrovány a následně pomocí rekonstrukce je vytvořen komplexní 3D model.

4.6.2 Hlavní používané technologie pro 3D snímání Jak již bylo zmíněno, existuje celá řada technologií, které slouží pro zajištění digitálního 3D modelu objektu. Za tímto účelem se obecně rozlišují dva typy 3D Scannerů a sice kontaktní a bezkontaktní. V rámci bezkontaktních skenerů je poté možné rozlišovat ještě snímání aktivní a pasivní. 4.6.2.1

Kontaktní 3D scanning

Snímání tímto způsobem vyžaduje fyzický kontakt objektu a čtecího zařízení, kdy je objekt samotný položen na dokonale rovném povrchu. Mechanismus samotný může mít několik různých forem: • Čtecí zařízení je pevnými rameny drženo na dvou vzájemně kolmých osách a pohyb je

zajištěn díky kolejnicím. Tento způsob je vhodný pro ploché tvary těles, nebo velmi jednoduché konvexní a konkávní povrchy. • Čtecí zařízení je kloubově uloženo na pevná ramena a je vybaveno vysoce přesnými

senzory pro snímání úhlu čtecího zařízení. Díky umístění na konci ramen a komplexnímu matematickému systému pro výpočet polohy úhlu natočení je možné takto nasnímat také vnitřní prostory těles, nebo například trhliny.

109


• Čtecí zařízení kombinací předešlých metod a slouží k mapování větších objektů, které

mohou disponovat prázdnými vnitřními prostory. Čtecí zařízení je natolik přesné, že může snímat také vzájemně se překrývající povrchy. Výsledkem je tak tzv. souřadnicový měřící přístroj, anglicky „Coordinate Measuring Machine“, zkratka CMM, který je typickým příkladem kontaktního 3D Scanneru a který se díky své vysoké přesnosti používá zejména při manufaktuře a průmyslové výrobě. Nevýhodou je však fakt, že se samotná čtecí hlavice musí pohybovat po tělese a může tak poškodit samotný povrch. Další nevýhodou je pomalost vůči ostatním metodám a také cena samotného zařízení. 4.6.2.2

Bezkontaktní aktivní 3D scanning

Aktivní bezkontaktní skenery fungují na principu emitování světla, RTG záření, nebo například akustického podnětu, kdy je následně emitovaná energie detekována díky odrazu, nebo naopak díky prostupu daným objektem. Mezi tyto druhy skenerů je tak možné zařadit zařízení typů: Laserové skenery Time-of-Flight (ToF) skener – Je druh 3D skeneru, který využívá soustředěného laserového paprsku, kdy jednou z nejdůležitějších částí je laserový dálkoměr/detektor, který využívá principu obousměrného pulsu světla a doby, za kterou je odražené světlo zaznamenáno nazpět v zařízení. Tento druh skenerů má dosah až několik kilometrů a je tak určen pro snímání velkých objektů, jako například budov, nebo územních celků. Problémem je jejich přesnost, kdy je chyba v řádu několika milimetrů. Triangulační skener – Je druh 3D skeneru, který využívá obdobnou techniku, jako ToF skenery. Rozdílem však je, že se využívá namísto laserového dálkoměru/detektoru kamera k vyhledání laserem vytvořeného bodu. Díky závislosti na tom, jak daleko se těleso nachází, se laserem vytvořený bod zobrazí na různých místech zorného pole kamery. Díky vytvořenému trojúhelníku, kdy je známá délka jedné strany a dva úhly (úhel rohu kamery a úhel rohu laserového emitoru) je tak možné vypočíst vzdálenost právě na principu trigonometrie. Tento druh skenerů má omezený dosah v řádu několika metrů, zato je však velmi přesný a chyba dosahuje pouze rozmezí desetin milimetrů. Holografický skener – Jsou skenery nebo systémy, které fungují na principu laserového paprsku, který je promítán na povrch a následný okamžitý odraz podél stejné paprskové dráhy, který je

110


veden skrze soustavu čoček do detektoru. Výsledkem je difrakční obrazec, který je možné následně analyzovat pomocí různých frekvencí a tím zjistit vzdálenost daného povrchu. Hand-Held Laser skener – Ačkoliv se jedná spíš o typ zařízení než skeneru, jedná se o samostatné téma. Tyto ruční laserové skenery vytvářejí obraz pomocí triangulační metody, která již byla popsána. Rozdíl je zejména ve způsobu shromažďování dat, která jsou vázána k vnitřnímu souřadnému systému, který před samotným měřením musí být určen. Samotná pozice může být určena pomocí referenčních prvků na skenovaném povrchu, nebo pomocí metody externího sledování. Toto sledování má buď podobu samostatného laserového snímače s integrovanou kamerou pro určení orientace v prostoru, nebo má podobu tzv. fotogrammetrického řešení, které pomocí sady kamer umožňuje libovolný pohyb skeneru. Princip fotogrammetrie je dále vysvětlen. Obě techniky sledování využívají infračerveného světla a principu snímání, které je obdobné u modernách HMD senzorů nevyžadujících externí senzory. Data, která jsou takto nasnímána a uložena jsou poté komplexně propojena se snímky. Dohromady s přesnou polohou při jejich pořízení je tak možné vytvořit tříosou síť, kterou je možné konvertovat do CAD modelu. Světelné skenery Skener se strukturovaným světlem – Jsou skenery, které fungují na principu promítání vzorce světla na subjekt a jeho následné snímání deformace pomocí soustavy kamer. Díky předem známému tvaru projektovaného vzorce je tak možné určit vzdálenost každého bodu v zorném poli kamer. Tento typ skeneru je v současné době jedním z nejvíce vyvíjeným a oblast vývoje se zaměřuje zejména na nejlepší struktury světelných vzorců, které řeší problém s korespondencí jednotlivých bodů a umožňují tak snadnou detekci a následnou opravu chyb. Výhodou těchto typů zařízení je rychlost a velká přesnost, kdy se oproti laserovým skenerům pracujícím na principu jednoho laserového bodu používá k analýze buď více bodů současně, nebo se současně zkoumá celé zorné pole kamery. Je tak možné za zlomek času provést rozsáhlou analýzu objektu a díky tomu tak eliminovat například problém se zkreslením, které běžně vzniká pohybem. Nejlepší skenery využívající tento princip jsou schopné získat z každého snímku až 5 milionů bodů, které jsou nejen naskenovány, ale i analyzovány v reálném čase. Skener s modulovaným světlem – Jedná se o skenery, které namísto vzorce světla osvětlují objekt a jeho povrchy neustále se měnícím světlem z hlediska jeho intenzity. Kamera, která detekuje odražené světlo a velikost posunu v intenzitě následně určuje vzdálenost, kterou světlo

111


urazilo. Výhodou těchto skenerů je díky modulaci světla možnost ignorovat rušení jiných zdrojů a tím tak zvýšit přesnost měření. Volumetrické a dimenzionální skenery Jedná se o skenery, které využívají pro nasnímání nejen tvaru, ale vnitřního uspořádání těles. Za tímto účelem je využíváno nejrůznějších způsobů, z nichž mnohé jsou známy spíše než v oborech AEC v moderní medicíně. Počítačová tomografie (zkratka CT) využívá RTG záření, kdy je postupným poskládáním 2D snímku a jejich analýzy vytvářen komplexní 3D obraz. Obdobným systémem, který využívá velmi podobného principu, je magnetická rezonance (zkratka MRI). Rozdílem je vstupní podnět, který je v tomto případě tvořen magnetickým polem a elektromagnetickým vlněním s velmi vysokou frekvencí. Ačkoliv se může zdát, že je CT a MRI uplatněno pouze v medicíně, své uplatnění nachází i ve stavebním průmyslu, kdy je díky těmto metodám možné digitálně zaměřit uzavřené objekty a prostory, zjistit polohu výztuže, trhlin a dutin v nejrůznějších strukturách, nedestruktivně zkoumat materiály a také v neposlední řadě využít tyto moderní skenery k reverznímu inženýrství. 4.6.2.3

Bezkontaktní pasivní 3D scanning

Pasivní bezkontaktní scanning nevyzařují oproti aktivním skenerům žádnou formu záření, nebo světla, ale fungují na principu detekce odráženého okolního světla, případně záření. Dominantní část těchto skenerů detekuje viditelné světlo, ale některé, zejména modernější a dražší skenery využívají také záření infračervené. Výhodou těchto pasivních skenerů oproti aktivním je jejich nízká cena. • Stereoskopické skenery/systémy – Jedná se o skenery, které využívají reverzní princip

stereoskopie. Fungují na principu dvou samostatných kamer, které snímají s velmi malým rozdílem v úhlu pohledu stejnou scenérii, nebo stejný objekt. Díky následnému porovnání a analyzování odchylek mezi těmito obrazy je možné zjistit hloubku obrazu a následnou vzdálenost bodů od snímacího zařízení. • Fotometrické skenery/systémy – Využívají obvykle pouze jednu kameru. Pro fungování

je však nutné udělat více snímků ze stejného místa za použití různého osvětlení. Následně jsou jednotlivé snímky invertovány a seřazeny tak, aby bylo možné je seřadit podle hloubky pixelů.

112


• Siluetní skenery/systémy – Tyto skenery pro své fungování využívají obrysů, které jsou

vytvořeny ze série fotografií kolem předmětného objektu. Aby byl sken co nejlepší, je nutné pořizovat fotografie proti pozadí, které vytváří co nejlepší kontrast. Tyto skenery nelze detekovat některé tvary povrchů, jako například vnitřní vyboulené povrchy a podobně. Celkově se jedná o méně přesné skenery. • Fotogrammetrické systémy – Jsou jedny z často používaných a velmi rozšířených

systémů pro zjišťování 3D modelu. Principem je, že je pořízena velká série snímků jednoho objektu, nebo prostoru z různých úhlů pohledu. Následně jsou jednotlivé snímky mezi sebou porovnány pomocí algoritmu a je na nich provedena shoda jednotlivých bodů. Nejde tedy ani tak o samotný skener jako spíše o princip. K vytváření modelů touto metodou lze použít různá zařízení, mezi které patří smartphony, fotoaparáty, speciální fotografické soupravy sestávající často z desítek samostatných fotoaparátů, nebo dokonce širokoúhlých a panoramatických kamer. Další, zde pro zatím nezmíněnou, ale současně velmi důležitou technologií, je S.L.A.M. systém, který, obdobně jako je tomu u AR, zodpovídá za rozpoznání pohybu v neznámém prostředí. Zde je však tato technologie daleko přesnější, aby bylo možné bez problému složit výsledné skeny s maximální přesností. Za tímto účelem je technologie S.L.A.M. také kombinována s IMU jednotkami, které opětovně slouží pro maximalizaci přesnosti mezi skenováním jak mezi jednotlivými stanovišti, tak i při ručním skenování.

4.6.3 Hlavní používané technologie pro rekonstrukci a vytvoření 3D objektu Další a neodmyslitelnou součástí 3D scanningu je samotná rekonstrukce a její proces, který vede k vytvoření objektu ve 3D formátu, který je dále využitelný pro CAD modely, VR či AR. Stejně jako u snímání, tak i u rekonstrukcí lze zaznamenat několik různých dělení. Prvním je dělení na aktivní a pasivní metody. • Aktivní metody – Jedná se o metody, které rekonstruují 3D objekty pomocí

numerického aproximačního přístupu, který čerpá data buď mechanicky, nebo radiometricky pomocí dálkoměrů z objektu samotného. Vystihují tím všechny metody pro kontaktní a bezkontaktní aktivní skenery.

113


• Pasivní metody – Jde o metody, které nečerpají data z objektu, ale využívají ke svému

fungování čidla či algoritmy, které měří odražené světlo od povrchu, případně jinou formu záření. Jedná se tedy metody pro všechny bezkontaktní pasivní skenery. Dalším dělením je poté forma, ze které jsou samotné 3D objekty vytvářeny. Toto je opět vztaženo k typu skeneru, který využíváme na snímání samotné, nebo podle typu dat, který jsme schopni dodat. • Fotografie – Jsou použity v technologii fotogrammetrie, která zahrnuje snímání,

zpracování, definování a následné generování 3D digitálních modelů pouze z fotografií. Výsledný mesh (polygonová 3D síť) model je přesný, ale obsahuje potenciální nedokonalosti ve smyslu chybějících částí, které je nutné do modelu ručně doplnit. • Série 2D snímků řezu objektu – Jsou typickým výstupním typem dat pro volumetrické

metody snímání jako CT a MRI. Výsledkem nejsou mračna bodů, ale snímky řezů objektu, označované jako tomogramy, které „rozřežou“ daný objekt po tloušťkách v řádech milimetrů. Jednotlivé tomogramy jsou následně spojeny pomocí jedné ze tří metod: o

Objemové renderování – Využívá k sestavení modelu odlišné density materiálů, které jsou vykresleny po nasnímkování jinými odstíny šedé barvy. Jednotlivé snímky jsou následně spojeny a je z nich vytvořen model.

o

Segmentace snímků – Je metoda, která se využívá při podobné densitě materiálů, kterou není možné přesně barevně odlišit. Segmentace je tak ruční, nebo automatický proces, který odstraňuje nevyžádanou, nebo nečitelnou strukturu ze snímků. Výsledkem je poté zjednodušená struktura, která dále pokračuje a využívá pro své sestavení metody objemového renderování.

o

Meshování na základě snímků – Je automatický proces, který vytváří modely pro metody CFD a FEM. Při vytváření je každý snímek samostatně analyzován. Poté je použito algoritmu příslušného softwaru, který využívá geometrické detekce, ze které následně vytváří mesh, jenž je následně napříč všemi snímky spojena.

114


• Mračno bodů – Je vytvářeno jak 3D laserovými a světelnými skenery, tak 3D

snímkováním. Výsledkem je vždy model, který je složen z bodů o konkrétních XYZ souřadnicích a barvě, se kterými lze interagovat ve smyslu měření a který může být použit na vizualizace v architektuře, nebo ve strojírenství. Tyto vstupní údaje lze následně zcela, nebo do jisté míry použít pro vytvoření samotných modelů. Většina aplikací poté pracuje s polygonálními 3D modely. Mezi tyto modely patří: • Polygonální mesh modely – Jedná se o modely složené z vrcholů, hran a ploch, které

definují tvar polyhedrálního objektu. Nejčastěji jsou využity pro svou jednoduchost tvar trojúhelníky, čtyřúhelníky, nebo jiné, zpravidla co nejjednodušší konvexní polygony. Při sestavování se vytváří co nejvíce souvislý povrch. Díky hustotě sítě je problém s editováním tvaru. • Povrchové modely – Jedná se o modely, které k vymodelování samotného tvaru

používají zakřivené plochy, které jsou buď automaticky, nebo ručně rozloženy a které jsou následně proloženy křivkami, které jsou na sobě vzájemně závislé a dále slouží pro vytvarování tvaru. Výhodou oproti polygonálnímu mesh modelu je relativně snadnější upravitelnost tvaru. • Solidní CAD modely – Jsou modely, které jsou složené z tvarů, které mají jasný a

konzistentní matematicky definovaný princip. Jsou tak typicky používané ve všech CAD modelačních programech. Díky matematickému základu je možné velmi snadno editovat. Z celkového shrnutí typů a metod pro použití 3D scanningu je tak patrné, že je jeho využití velmi rozšířené napříč všemi odvětvími, kdy zejména AEC se bez jeho použití v některých případech jen velmi těžko dosahuje potřebných výsledků. Jeho využití ve VR a AR je tak jedním z neodmyslitelných faktorů, které, zejména díky požadavku na co nejpřesnější vyobrazení reálného světa, rapidně nachází další a další využití.

4.6.4 Nároky na hardware Nároky na vybavení PC jsou stanoveny, obdobně jako je tomu u AR, dle programů a aplikací, které jsou využity pro vytváření modelů z nasnímaných informací, meshování, nebo analyzování obrazů. Není tak možné přesné nároky konkretizovat. Všeobecně je však možné říci, že se většina požadavků odebírá od výkonnosti procesoru a grafické karty, zejména při analýze

115


obrazu. Většina zařízení, zejména poté skenerů fungujících jako bezkontaktní aktivní, používá velmi snadné a optimalizované softwary, které mají za úkol bezproblémový přenos informací mezi zařízením a PC, aby bylo dosaženo co nejsnazší interakce a následné editace, či jiného využití.

4.6.5 Používaná zařízení Skenery se liší hlavně podle používané technologie. V rámci jejich použití v AEC a praxi je však možné je dále rozdělovat zejména podle jejich velikosti, designu, technických specifikací a portability, tedy často velmi rozhodujících faktorů. Můžeme tedy rozlišovat: Stolní skenery – Tyto skenery využívají ke skenování nejčastěji strukturovaného světla, nebo 3D triangulačních technologií a jsou tak velmi přesné. Jsou často používány jako skenery pro reverzní inženýrství. Při snímání je využito otočných podložek. Celý systém je komplexně propojen s ovládacím softwarem. • Stolní „Closed-frame“ skenery – Jsou skenery, které jsou zabudované ve skenovací

komoře. Svým tvarem jsou velmi podobné například 3D tiskárnám. V těchto skenovacích komorách je možné kontrolovat, či jinak předdefinovat prostředí a světlo, při kterém a ve kterém je sken proveden. • Stolní „Open-frame“ skener – Jsou flexibilnější variantou stolních skenerů, které

využívají stejného principu jako „Closed-frame“ skenery, pouze bez uzavřeného prostoru skenovací komory. Sestávají z otočné podložky a snímacího zařízení umístěného na držáku, které jsou samostatné. Oproti předchozím je nutné řešit kvalitu osvětlení. Mobilní skenery – Tyto skenery, jak již název samotný napovídá, je možné používat zejména v praxi, ať už v podobě ručního zařízení, nebo v podobě mobilního skeneru na podnožce. Je důležité mít na paměti, že i přes možnost přesunutí nejsou skenery z dominantní většiny bezdrátové a je nutné je mít stále zapojené do elektřiny a do počítače. • Ruční skenery – Jsou flexibilní a versatilní verzí pevných skenerů, které jsou navrženy

tak, aby je bylo možné využívat pouze za použití rukou. Uživatel drží samotné zařízení, které natáčí při skenování pod různými úhly a díky pozičnímu systému zařízení je tak možné nasnímat zejména objekty různých velikostí a tvarů. Většina skenerů také

116


zachycuje textury a barvy, které jsou snímány, aby tak bylo možné vytvořit fotorealistické modely. • Pevné/statické skenery – Jsou verzí ručních skenerů, které jsou upevněny na

podnožkách, stativech a stojanech, díky kterým je možný přesnější sken, než je tomu u předchozího typu. Většinou se vyznačují větším počtem více přesných snímacích kamer. Na rozdíl od ruční varianty jsou určeny ke skenování interiérů budov. Industriální a metrologické skenery – Jedná se o jedny z nejpřesnějších a současně nejdražších skenerů, které jsou dostupné. Vyznačují se různými velikostmi a tvary, které vycházejí striktně z jejich užití. Zahrnutí do sebe jak kontaktní varianty CMM, tak i bezkontaktní varianty. Využití takto přesných skenerů je zejména v reverzním inženýrství, zkoumání součástek ve strojním inženýrství a údržbách dražších zařízení, kde je naprostá přesnost nutností. 3D Body scanner – Do této kategorie jsou zařazeny zařízení a systémy, které jsou schopny komplexně a najednou skenovat osoby. Nejběžnějším tvarem jsou tak velké kabiny, kdy je snímaná osoba obklopena pohyblivými, nebo pevnými senzory, které jsou schopny komplexně provést sken během několika sekund. Tyto skenery používají nejčastěji metody fotogrammetrie a strukturovaného světla. Výčet zařízení, které jsou v dnešní době dostupné, je masivní a jejich výčet dosahuje přes 250 individuálních subjektů, jež je možné zakoupit. Hlavními faktory jsou přesnost, určení, použitá snímací technologie a pro mnohé rozhodující cena, která může sahat od několika tisíců, až po miliony. Následující tabulka tak obsahuje pouze zlomek zařízení, která jsou v dnešní době dostupná.

Tabulka 4-6: Používaná zařízení pro 3D scanning

Zařízení

Typ zařízení

Zařízení

Typ zařízení

Artec 3D – Micro

Stolní „Closedframe“

Evatronix – eviXsan 3D Heavy Duty Basic

Pevný skener

3Shape – E1

Stolní „Closedframe“

ZEISS,

Pevný skener

117


Smart Optics – Activity 855

Stolní „Closedframe“

Surphaser – 75USR

Pevný skener

FARO – Cobalt Design Dual

Stolní „Openframe“

FARO – Gage

Industriální skener

RangeVison – Spectrum

Stolní „Openframe“

Hexagon Metrology – 7.10.7 SF

Industriální skener

Shining 3D – EinScan-SP Platinum

Stolní „Openframe“

Artec 3D – RoboticScan

Industriální skener

Leica – BLK2GO

Ruční skener

Kreon Technologies – Ace 6 Axis

Industriální skener

Polyga – H3

Ruční skener

FARO – FaroArm Fusion

Industriální skener

Artec 3D – Leo

Ruční skener

GOM – ATOS ScanBox

Industriální skener

ScanTech – HSCAN 331

Ruční skener

Kodak – KODAK Full Body 3D Scanner

3D Body Scanner

FARO – Freestyle3D

Ruční skener

TELMAT Industrie – SYMCAD II HD

3D Body Scanner

Creaform – MetraSCAN 750

Ruční skener

Picanova – 3D.me

3D Body Scanner

Leica – RTC360

Pevný skener

mPort - mPod

3D Body Scanner

FARO – Laser Scanner Focus3D X330

Pevný skener

Twindom – Twinstant Mobile

3D Body Scanner

Artec 3D – Ray

Pevný skener

TWINSTER – 3D Body Scanner

3D Body Scanner

4.6.6 Používané softwary v AEC Jednotlivé softwary lze rozdělit dle jejich fungování do několika samostatných skupin. Fotogrammetrické mobilní aplikace– Jedná se o aplikace na mobilní zařízení, které fungují na základě fotogrammetrie. Nutností je pořídit snímky objektu z různých úhlů pohledu. Ačkoliv

118


výsledkem nejsou přesné modely a je nutný rozsáhlý postprocesing ve smyslu upravení povrchů a korektur, jedná se o snadno dostupné a uživatelsky příjemné programy, které je možné použít i na rozsáhlé objekty. 3D scanning software pro 3D skenery – Jak název napovídá, jedná se o ovládací a procesingový software pro samotné skenery, ve kterých je možno snadno upravovat, ovládat a opravovat data, které nasbíráme. Díky algoritmu, kterým tyto programy disponují, je možné také optimalizovat model (v tomto případě nejčastěji mračna bodů). Fotogrammetrické počítačové softwary – Jak už bylo uvedeno v předchozích kapitolách, fotogrammetrické softwary pracují s fotografiemi, které následně převádí do 3D modelu. Tyto softwary k tomu však na rozdíl od předchozích mohou a často využívají pro zvýšení přesnosti kombinaci mračna bodů a panoramatických fotografií pořízených při skenování samotném. Následující tabulka, obdobně jako u VR, AR a MR není díky množství softwarů, které jsou v dnešní době dostupné, kompletní. Některé softwary jsou také striktně součástí ovládacího softwaru zařízení, nebo jsou málo rozšířené, takže nejsou obsaženy.

Tabulka 4-7: Používaný software v AEC pro 3D scanning

Název programu

Typ programu

Název programu

Typ programu

3DSizeME

Foto. mobilní aplikace

Meshroom

Foto. PC software

3D Creator

Foto. mobilní aplikace

VisualSFM

Foto. PC software

Canvas

Foto. mobilní aplikace

ContextCapture

Foto. PC software

Capture: 3D Scan Anything

Foto. mobilní aplikace

Colmap

Foto. PC software

ItSeez3D

Foto. mobilní aplikace

DroneDeploy

Foto. PC software

Qlone

Foto. mobilní aplikace

IMAGINE Photogrammetry

Foto. PC software

119


Scandy Pro

Foto. mobilní aplikace

MicMac

Foto. PC software

Scann3D

Foto. mobilní aplikace

OpenMVG

Foto. PC software

Open Constructor

Foto. mobilní aplikace

Photomodeler

Foto. PC software

Evryway Scanner

Foto. mobilní aplikace

Pix4D

Foto. PC software

Trnio

Foto. mobilní aplikace

Correlator3D

Foto. PC software

Metashape (Protoscan)

Foto. PC software

DatuSurvey

Foto. PC software

3DF Zephyr

Foto. PC software

Elcovision 10

Foto. PC software

RealityCapture

Foto. PC software

SOCET GXP

Foto. PC software

ReCap Pro

Foto. PC software

Trimple Inpho

Foto. PC software

Artec

3D scanning software

Cadscan

3D scanning software

Einscan

3D scanning software

Cappasity

3D scanning software

Sense 3D Scanner

3D scanning software

ReconstructMe

3D scanning software

Skanect

3D scanning software

FabliTec

3D scanning software

Go!Scan

3D scanning software

Paracosm

3D scanning software

RTAB-Map

3D scanning software

Trimble TX8

3D scanning software

Leica Cyclone

3D scanning software

DotProduct

3D scanning software

PolyWorks

3D scanning software

FARO

3D scanning software

120


RecFusion

3D scanning software

MaestroBot

3D scanning software

Je tedy jasné, že softwarů je více než dost. Jejich účel, ovládání, uživatelská přívětivost a samotná dostupnost je tak diktována zejména užívaným zařízením a požadavkem na schopnosti programu, které si v dnešní době diktuje uživatel sám. Je však nutné mít na paměti, že cena některých softwarů, zejména těch profesionálních, které mají velmi komplexní a optimalizované algoritmy pro maximální usnadnění práce se samotným skenem, mnohdy dosahují ceny v desítkách tisíc. Není také problémem, stejně jako u nejnovějších CAD programů dosáhnout cen přes sto tisíc.

4.6.7 Výhody a nevýhody Na první pohled 3D scanning oplývá pouze klady. Za velmi rychlý čas je možné naskenovat přesně a detailně téměř cokoliv. Díky pokroku v moderních technologiích se tyto technologie stávají už téměř všední záležitostí. Některé výhody, stejně jako nevýhody však nelze na první pohled rozeznat. Výhody: • Efektivita výstupů • Efektivita práce • Vysoká přesnost • Uživatelsky příjemné • Šetří čas a peníze • Flexibilita modelů s možností kolaborace • Rychlá detekce chyb • Konkurenční výhoda

Přesnost výstupů není nutné vyzdvihovat. Modely, které jsou výstupem jsou přesné mnohdy na desetiny milimetrů. Stejně tak není nutné mluvit o efektivitě výstupů a práce, kdy je jak čas, tak samotná finanční stránka takového skenování značně snížena oproti jiným metodám. Velkou výhodou je však také flexibilita modelů a s tím související možnost kolaborace. Modely vytvořené 3D skenováním je možné převést po úpravě do různých softwarů, CAD programů a

121


jiných grafických editorů, kdy není problémem právě spolupráce v těchto modelech napříč všemi obory AEC. Bohužel, je také nutné myslet na zápory. Nevýhody: • Cena přístrojů a softwarů • Často nutnost opravovat ručně modely • Nutnost školení zaměstnanců • Přesnost odvislá od daného zařízení a rychlost skenování • Nutnost nákladné revize a kalibrace • Náročnost složitých modelů na HW u PC • Problém s reflexí povrchů při skenování • Vytváření velkých souborů při ukládání

Je důležité si uvědomit, že 3D scanning i přes své rozšíření je velmi náročnou záležitostí, kdy není problémem se při součtu cen zařízení a softwarů vyšplhat do milionů. To ve spojení s nákladnou revizí a kalibrací takových přístrojů je překážkou pro zejména menší ateliéry. I přes své výhody se toto stává velkým problémem. Dalším problémem, který je důležité si uvědomit, je přesnost samotných skenerů. Je jasné, že čím přesnější skener, tím dražší cena. Obecně tomu tak je. Je však možné tento problém z části kompenzovat opakovaným skenováním, kdy následně využijeme algoritmu operačních softwarů a při složení jednotlivých naskenovaných mračen bodů chybu snížíme. V AEC však, s výjimkou strojírenského průmyslu, lze uvažovat s tolerancí chyb i v řádech milimetrů, či několika centimetrů, kdy zejména u velkých průmyslových objektů se takového chyby zdají nepodstatné. Dalším problémem se však stávají výsledné modely samotné. Prvním a logickým nedostatkem se projeví zejména u skenování lesklých povrchů, kdy například oken, kdy skeny vytváří chyby v podobě chybných bodů a zbloudilých clusterů bodů, které je nutné ručně odstraňovat. To vede na další problémy. Pro použití modelů je často nutná jejich rozsáhlá editace. Pokud například chceme vytvořit z mračen bodů solidní CAD model, řekněme pro potřeby BIM, což je častým důvodem, je nutné složitě a dlouze model vytvářet i přes rychlé naskenování. Posledním problémem je velikost samotných modelů. Není problémem, aby sken naskenovat desítky i stovky samostatných bodů, které si s sebou nesou informaci o jejich umístění v prostoru a také informace spojené s jejich barvou. To logicky vede na modely, jejichž velikost přesahuje i desítky gigabitů. Ačkoliv jsou často softwary optimalizovány a není tak problém s takto velkými modely

122


pracovat, problém vyvstává zejména v momentě, kdy potřebujeme samotné modely upravit, či jinak analyzovat. I přes tyto nevýhody, kdy je cenou hlavní a největší překážkou, je 3D scanning budoucností a neocenitelnou pomocí všech oborů AEC.

4.7 Dopady používání umělé reality na zdraví Virtuální realita má v současné době schopnost zásadně ovlivňovat naše běžné životy. U některých z nás zasahuje například do toho, jakým způsobem pracujeme, jakým způsobem trávíme volný čas, relaxujeme, nebo se například vzděláváme. Dá se říci, že virtuální realita má potenciál ovlivnit téměř všechny části našich každodenních životů. Každá mince má však dvě strany a není všechno zlato, co se třpytí. V této kapitole probereme nejčastěji zmiňované vlivy, kterými na nás VR může působit.

4.7.1 Pozitivní vlivy Každý z nás se během života setkal s nervozitou z nové, nikdy nezažité situace. Co kdybychom se mohli na tyto situace připravit za pomocí jejich věrohodné simulace? Takovouto možnost nám nabízí právě technologie VR. Od řidičů či pilotů dopravních či armádních letounů po jedince, trpícími záchvaty úzkosti či paniky ze stresových situací, či lidí trpící PTSD (Posttraumatický stresový syndrom). U všech těchto kategorií lidí a aktivit simulace situací ve VR má své místo. Velice důležitým faktorem u těchto simulací je však stupeň imerze. Platí zde povětšinou přímá úměra, tudíž čím vyšší imerze ve VR, tím větší efekt. Prostředí virtuální reality může být také používáno k odvedení pozornosti uživatele od výkonů, probíhajících v realitě. Konkrétně se využívá VR u drobných medicínských zákroků, kterými jsou například převazy ran a popálenin či chemoterapie. Účinnost se však velice liší podle věku jedince a je zdaleka nejúčinnější u dětských pacientů. Zatímco u dětí byl často zaznamenán analgetický efekt a celkové zlepšení emočního rozpoložení, které přetrvávalo i nějakou dobu po samotné aplikaci VR, u dospělých byl tento efekt celkově menší a téměř vždy vymizel ihned po ukončení aplikace VR. Virtuální realita se taktéž používá jako terapie u jedinců po amputacích končetiny a následných projevech fantomové bolesti. Běžně užívanou formou terapie fantomových bolestí je tzv. „mirror therapy“, využívající buď klasického zrcadla, či boxu se zrcadlem, který využívá

123


zrcadlového odrazu druhé končetiny, na místě končetiny amputované. Pacient poté následně cvičí se zdravou končetinou a využívá odrazu pro imaginaci cvičení s amputovanou končetinou. Pomocí VR je jednoduché dosáhnout tohoto efektu, neboť lze pomocí senzorů snímat zdravou končetinu a následně do virtuální reality přidat na místo amputované končetiny zrcadlově obrácený model zdravé končetiny.

4.7.2 Negativní vlivy Nejčastější a největší negativní vliv VR je dozajista vznik „cybersickness“, vyznačující se nevolností a motáním hlavy. Ačkoliv se věda doposud neshodla na jednoznačném, všemi přijímaném, důvodu, proč tento fenomén vzniká, nejpravděpodobnější variantou je tzv. senzorický konflikt (sensory mismatch), kdy dochází u jedince k protichůdným signálům ze senzorických orgánů. Těmi jsou optický aparát, vestibulární systém (smyslový orgán ve vnitřním uchu, zodpovědný za vnímání rovnováhy) a nonvestibulární proprioreceptory (buňky, zpracovávající signály ze svalů a kloubů o jejich poloze, směru pohybu a rychlosti pohybu). [81] Možná se někteří z vás setkali s poměrně častým názorem, že dlouhodobé používání VR headsetu trvale poškozuje zrak uživatele. Není to ale až tak úplně pravda. Je vědecky dokázáno, že VR headsety se podílejí na možném rozvoji krátkozrakosti u dětí a dospívajících. Toto však není způsobeno samotnou technologií VR, ale spíše parametry konkrétních headsetů. Prvním důležitým faktorem rozlišení promítaného obrazu. Prolongované vystavení neostrému obrazu s malým rozlišením způsobuje optickou deprivaci, projevující se únavou optického aparátu a případným zrychlením progrese krátkozrakosti. Druhým faktorem je velikost zorného pole headsetu – FOV. Nedostatečná velikost zorného pole může způsobovat deprivaci periferní části sítnice, což opět může vést ke zrychlení progrese krátkozrakosti. Zároveň se však objevují hypotézy, které by, v případě perfektního individuálního nastavení headsetu, mohli naopak jedincům, trpícím krátkozrakostí, pomáhat. V současné době však toto téma není dostatečně prozkoumáno. [82] VR headsety mohou však skrze optické podněty podněcovat také záchvaty fotosenzitivní epilepsie, jejichž nejčastějšími spouštěči jsou právě rapidně blikající bílá světla či vysoký kontrast barev vizuálního stimulu. Šance na vznik epileptického záchvatu se také zvyšuje v případě spánkové deprivace jedince, či celkové únavy spojené s nemocí. Snížení intenzity stimulu, ať už snížením jasu, kontrastu barev, či případně přivřením očí, má pozitivní efekt na snížení šance na

124


vznik záchvatu. (což je vcelku logické. Trpíte epilepsií a nechcete evokovat záchvaty? Zkuste se vyhnout nebo minimalizovat stimuly, evokující záchvaty.) [83] Negativní vlivy na uživatele VR však nejsou pouze na optický aparát nebo vestibulární systém. Při nasazení headsetu se posouvá těžiště hlavy a tím dochází k patologickému zatěžování krční páteře a svalů okolo. Při pravidelném a dlouhodobém zatěžování krční páteře skrze používání headsetu, a bez nedostatečné kompenzace, například pomocí aktivního cvičení, může v některých případech dojít i ke vzniku funkčních, či dokonce strukturálních poškození v oblasti krční páteře. Ostatně zvýšená zátěž na krční páteř je v současné době často spojována s používáním chytrých telefonů a flekčním postavení (předklon) krční páteře. Zatímco při narovnané poloze krční páteře je zátěž v průměru 4,5 kg, při 60° předklonu tato váha činí již 27 kg. V případě posunutého těžiště hlavy se i přes to, že váha samotného headsetu činí v dnešní době zhruba 500 g, zvyšuje výrazně zátěž krční páteře.

125


5 Virtuální realita (VR) 5.1 VR a navrhování pozemních komunikací 5.1.1 Současné aplikace VR Virtuální realita není určena výhradně jen pro zábavní účely. Ba naopak má i užitečné využití v nejrůznějších oblastech vědy a všeobecně technologiích. Jako příklad lze uvést: • Návrh zařízení pro vojenský výcvik. • Historie a umění. • Vzdělávání. • Medicína. • Architektura.

Za pomoci virtuální reality mohou vědci i odborníci vyvíjet nové technologie a produkty. Mohou zdokonalovat své znalosti nebo získat nové zkušenosti v bezpečně kontrolovatelném prostředí, které dokáže simulovat ty nejrůznější podmínky pro práci. Touto cestou je snížen dopad lidského faktoru u nejrůznějších druhů nehod.

5.1.2 Využití VR při navrhování pozemních komunikací Zásady navrhování se odvíjejí od jistých standardů, zejména norem. Pro samotný návrh liniových staveb má projektant množství více či méně sofistikovaných nástrojů. Záleží tedy na něm, který si vybere. V současné době je však velký důraz kladen, již v přípravné fázi projektu, na samotnou vizualizaci a ovlivnění veřejného mínění působivou prezentací. Využití virtuální reality pro prezentaci ukázky, jak liniová stavba ovlivní krajinu, zástavbu a všeobecně život v daném místě, pomáhá projektantům v jejich práci. Již v prvních stupních projektové dokumentace (ve studii nebo DŮR) lze s výhodou VR využít. Prezentaci lze postavit jak na předběžném návrhu stavby, tak i na samotném návrhu v rámci VR. Nelze však opomenout, že se jedná o prezentaci. Technické provedení je třeba dotáhnout pomocí projekčního software. Průlomem v komunikaci mezi projektantem a investorem je využití VR k řešení problémů, a to v reálném čase. Díky nástrojům VR (např. brýle) lze se s investorem procházet jednotlivá místa

126


návrhu a hledat řešení problémů. Typickým příkladem je vytvoření parkoviště nebo obecně odstavné plochy a následně vhodné umístění vjezdové brány. Pomocí obalových křivek si lze vygenerovat optimální trasu pro průjezd vozidel. Díky VR jsou projektant, resp. uživatel, investor přítomni na místě a mohou pozorovat, jakým způsobem budou jednotlivá vozidla najíždět na plochu. Lze vyhodnotit optimální místo pro umístění vjezdové brány, případně se může uživatel přesunout přímo do vozidla a trasu si projet. Základem návrhu je 3D mapový podklad nebo ortofoto mapa, obecně mapový podklad s výškovým profilem. Vizualizace je zahájena prohlídkou zájmového území a pomoví jednoduchých návrhových prvků je osazena trasa na stávající terén. Trasa sestává z několika jednoduchých návrhových prvků směrového vedení. Neřeší se v této části přesná geometrie, ale princip proveditelnosti a grafická ukázka umístění trasy v součinnosti s okolní zástavbou či terénem. Pokud bychom chtěli širokou veřejnost seznámit s environmentálním dopadem, pak je tento nástroj velmi užitečný. Vytvoření trasy, osazení zeleně, vytvoření zemníku nebo obec-ně umístění jakéhokoliv i kontroverzního nebo diskutabilního prvku (např. větrná elektrárna) lze jasně prezentovat a prokázat je smysl, význam či výhodu pro zájmové území. Jednoduše pak z úrovně pohledu očí lze územím procházet a hledat vhodná řešení. Z pohledu krajinářské architektury lze vyzdvihnout možnost ukázky osazení jednotlivé vegetace (keře, stromy, ale i obecně květinové záhony ve středu okružních křižovatek).

Pokud se zaměříme na rozhledové trojúhelníky, i v tomto směru nabízí VR pomocnou ruku. Stávající způsob návrhu rozhledu v oblasti křižovatek se omezuje na vytvoření rozhledových trojúhelníků, a to pouze ve 2D řešení. Je kladen důraz na představivost a správnost návrhu. V rámci VR lze vytvořit návrh trasy, resp. křižovatky, provést vegetační úpravy a následně daným úsek „projít“. Je však třeba mít neustále na paměti, že tento nástroj slouží jako doplněk pro projektování liniových staveb, krajinářské úpravy atd. Nelze upozadit jako důležitou funkci a to zejména na poli diskuze s investorem, širokou veřejností nebo jen v rámci projekčního týmu.

127


5.2 VR, AR a bezpečnost silničního provozu Podíváme-li se do statistiky dopravní nehodovosti za rok 2019, pak si lze povšimnout meziročního nárůstu počtu dopravních nehod a tím související hmotné škody. I když počty lehce a těžce zraněných a usmrcených osob klesají. V 80-ti % případů je dopravní nehoda zaviněna právě řidičem motorového vozidla. Jen pro zajímavost cca 15 % případů dopravních nehod je připisováno lesním a domácím zvířatům. Pokud se zaměříme na nejčastější příčinu nehod, pak je to právě nesprávný způsob jízdy. A právě těmto situacím se věnuje virtuální realita z pohledu bezpečnosti v dopravě. Důraz je kladen zejména na to, aby se řidič plně věnovat řízení vozidla a dodržovat bezpečnou vzdálenost.

5.2.1 Bezpečnost silničního provozu Virtuální realita je nejnovější inovací z pohledu učení řidičů. Díky tomu, že řidič vozidla je vtažen do simulace může virtuální realita poskytnout účastníkům silničního provozu tvrdou realitu dopravních nehod, aniž by byl kdokoliv skutečně ohrožen. Praktické využití virtuální reality se nabízí právě pro autoškoly, kde je možné mladým začínajícím řidičům ukázat důsledky nezodpovědného chování v silničním provozu. Simulace virtuální reality dopravní nehody je podpořena účastí záchranných služeb. Takový okamžik je pro řidiče natolik emocionálně silný, že na něj účastníci jen tak nezapomenou. Tuto skutečnost lze samozřejmě aplikovat na všechny věkové kategorie, nejen na řidiče začátečníky.

5.2.2 AR a bezpečnost silničního provozu Schopnost rozšířené reality integrovat virtuální prostředí do reálného světla je ideální pro testování aut bez řidiče. Příkladem je Michiganská univerzita, která využívá AR a další virtuální technologie k vytvoření bezpečného prostoru pro testování samo řiditelných vozidel. V tomto testovacím areálu (rozloha 32 akrů) na sebe mohou počítačem řízená vozidla reagovat. Samotná simulace silničního provozu odráží skutečně reálné situace a tím je možné po-soudit vhodnost a bezpečnost samo řiditelných vozidel v provozu. Rozšířená realita nabízí také možnosti využití komunikace mezi vozidlem s řidičem a počítačem řízeným vozidlem. Tato výměna informací je důležitým krokem pro další vývoj vozidel při dodržení podmínky bezpečnosti silničního provozu. Důležitou součástí je samotná interakce

128


samořiditelného vozidla a posádky vozu. Jakým způsobem posádka reaguje na jízdu, jaký z ní má pocit a v neposlední řadě jak také reaguje např. na náhlé zastavení (ovládané vozidlem).

Obrázek 5-1: Příklad využití chytrého předního skla u automobilů [84]

5.3 VR při vytváření studií v přípravných fázích projektu „Potřebovali bychom vidět ještě tento úsek stavby.“ „Nemohla by být tato stěna v jiné barvě?“ „Jak by ten stůl vypadal támhle?“. Připadají Vám některé z těchto vět povědomé? Studie a s ní spojené práce jsou neodmyslitelnou fází každé větší, či menší výstavby. Není nutné zmiňovat, jak moc je důležitost správné prezentace veřejnosti ve formě investorů, nebo dotčených osob důležitá. Z historického hlediska formy prezentace prošly velkým vývojem. Po dlouhou dobu se spoléhalo, jak všem musí být jasné, pouze na výtvarné schopnosti tvůrců, kteří za pomocí pouhých náčrtů rukou, nebo pomocí uměleckého ztvárnění prezentovali své myšlenky, které následně dle potřeb upravovaly. Není nutné říkat, že vypracování takové studie zabralo nespočet času a není nutné ani připomínat, že jakákoli úprava byla pro autora studie náročnou prací. Za pomocí znalostí lineární perspektivy a deskriptivní geometrie nebyl žádný náčrt problémem, ale otázkou času. Přesto dodnes má ruční zpracování a náčrty provedené rukou své zcela osobité kouzlo, viz Obrázek 5-2. Nevýhodou však byla omezenost těchto prvotních vizualizací ve smyslu malého záběru, který jednotlivé snímky, až obrazy, postihovaly. I přes tuto nevýhodu se i dnes

129


najdou tací, kteří sáhnou radši po peru, či tužce a své myšlenky a nápady ztvární na papír ručně. Dodnes jsou tyto návrhy osobité, avšak v některých ohledech neúplné, zejména pokud máme divákovi poskytnout veškeré informace, nebo pokud máme splnit veškerá přání.

Obrázek 5-2: Ruční náčrt [85]

Díky vývoji v oblasti výpočetní techniky a systémů CAD se však situace pomalu, ale jistě začala měnit a dochází ke spojení techniky a kultury v podobě ručního kreslení. Částečně se tak upustilo od doslovných uměleckých ztvárnění za účelem maximalizace množství výstupů. Nejde o vizualizace takové, jaké známe dnes, ale o velmi jednoduché, avšak komplexní čárové modely, které však právě díky dostupnosti a rozmanitosti programů umožňovaly rychlé sestavení velkého množství vizualizací za velmi krátký čas. Je vhodné připomenout, že se stále bavíme v prvotních fázích zavádění CAD systémů o 2D modelech, které však díky rychlosti, se kterou je bylo možné upravovat. Právě s ohledem na možnosti úprav tak velmi rychle nahradila tato možnost zpracování studií klasickou tužku a pero. Dodnes je tato možnost vytvářet 3D modely vizualizací pomocí čar součástí většiny programů na zpracování projektových dokumentací. Ať už se bavíme o programech REVIT, ArchiCAD, SketchUp, Allplan Architecture, nebo dalších, vnitřní renderovací engine programů vždy podporuje tuto možnost. Během posledních desetiletí opět prošlo zpracování studií dalším vývojem. Jak již bylo zmíněno, postupně se dostávaly a stále dostávají do popředí programy, které umožňují vytvářet celý

130


budoucí návrh ne pomocí čar, ale pomocí hmoty a tím dovolují vytvoření 3D modelů, bez kterých si dnes stavební praxi již těžko někdo z nás dokáže představit. Jde totiž o jasný a logický vývoj. Díky tomu tak můžeme zachytit vývoj a ztvárnění vizualizací v několika směrech. Prvním směrem je vylepšení renderovacích systémů tak, aby nám opětovně poskytovaly za pomocí čar a šrafování ploch umělecké ztvárnění našich vizualizací. Jak můžeme vidět na následujícím obrázku, jedná se o 3D modely, které jsou však díky správnému nastavení nástrojů k tomu určených k nerozeznání od ručních náčrtů. Jedná se o velmi umělecké ztvárnění představy autora, které díky moderním technologiím obnáší pouze vytvoření 3D modelu a správné nastavení programu, ve kterém je vizualizace vytvářena.

Obrázek 5-3: 3D model vytvořený za pomocí funkce náčrtu [85]

Dalším směrem je využití stejného principu, tedy čar a ploch, avšak už ne za účelem vytvoření uměleckého ztvárnění, ale spíše interpretace dat obsažených v 3D modelech. S takovýmito vizualizacemi už se téměř každý z nás setkal. Jde o čisté ztvárnění podoby modelu bez jakýchkoli příkras, nebo jakýchkoli dalších zásahů. Slouží však díky své rychlosti zpracování k vyplnění oněch informačních mezer a umožňují tak překlenout možnou neznalost či neinformovanost diváka či zákazníka. Od těchto vizualizací, viz Obrázek 5-3, je to pouze krok od fotorealistického zobrazení vizualizací. Jak také můžeme na vidět na obrázku (Obrázek 5-5), jedná se o na první pohled snadno rozeznatelné zobrazení, pro které jsou typické zvýrazněné veškeré hrany, které má model k dispozici. Pro tyto modely je typické rozbíjení ploch to trigonometrické meshe či sítě, kterou je pak velmi snadné vyobrazit ve 3D prostředí.

131


Obrázek 5-4: 3D model vytvořený za pomocí tradičního renderovacího enginu [86]

Posledním směrem je poté fotorealistické zobrazení. Jedná se o vizualizace, které jsou často k nerozeznání od skutečnosti a které využívají vysoce přesných modelů a textur, kdy některé ze zmíněných prvků jsou nasnímány například 3D scanningem, nebo zpracovány například pomocí fotogrammetrie. Jak již uvedené postupy napovídají, jedná se o vysoce komplexní a složitou činnost, při které se dbá důraz na detaily i toho nejmenšího měřítka. K takovýmto výstupům téměř vždy potřebujeme specializovaný program, ve kterém jednotlivé výstupy zpracováváme, ať již z převzatých modelů z jiných programů, nebo za pomocí modelů integrovaných v samotné databázi daného programu. Je zde důležité zmínit, že se často jedná o programy, které jsou díky složitosti modelů či svých funkcí velmi náročné na výpočetní technologie. Výsledkem však může být téměř jakýkoli model, který často svým zpracováním velmi blíží skutečnosti, jak můžeme vidět na následujícím snímku, viz Obrázek 5-5. Je důležité zmínit, že uvedený snímek ani neodráží možnosti a některé vizualizace, které můžeme dnes dostat ke studiím.

132


Obrázek 5-5: Fotorealistický 3D model

Proč jsme však zmínili tento vývoj zpracování vizualizací a studií? Je důležité se dostat k poslednímu bodu a sice fotorealistickému zpracování. Jak bylo v předchozích kapitolách uvedeno, účelem VR je počítačem simulovaná realita, ve které se pohybujeme. VR je tedy v ohledu na vytváření studií či vizualizací nutné vnímat jako další nástavbu či level, který je vytvářen nad fotorealistickým zobrazením. Přesto se ale jedná o relativně samostatnou kapitolou projektu, zejména díky svým možnostem, kdy lze v prostředí VR můžeme řešit nejen uspořádání vnitřních prostor, ale také celkovou kompozici objektu, jeho osazení do reálného terénu a prostředí a v neposlední řadě také vizualizaci provozu. Co se týče času, který je nutné investovat do takovéhoto vytvoření studie, je nutné si položit otázku, co má být výsledkem a co vše chceme v rámci VR vizualizace či studie pojmout. Zde se nabízí celkem 3 možnosti, které kopírují kategorizaci VR, viz kapitolu 4.3.

5.3.1 Pasivní využití VR při vytváření studií Stejně, jako tomu je u definice samotného rozdělení, i v tomto případě se jedná o neupravitelné 3D prostředí, které je odvislé od vytvořeného formátu, tedy fotografie, či videa. Uživatel si tak po nasazení může vizualizace a studie pouze prohlížet. Ačkoliv se jedná o velký posun v rámci prezentace výstupů a slovo „pouze“ je zde ve velkých uvozovkách, zpracování pasivního VR s sebou kromě jasných přínosů nese také určité problémy a meze. Projektant, nebo autor vizualizace je i přes obrovské bonusy díky VR nucen zhotovit celou místnost nebo úsek, v rámci kterého je zamýšlena prezentace divákovi. Což se samozřejmě odráží v čase, který je nutné do takového výstupu vložit. Je nutné logicky myslet také i na věci,

133


které běžně ve vizualizacích standardně neděláme, jako jsou například stropní konstrukce, zásuvky, podlahové lišty a podobné drobné detaily, které však podtrhují celkové vzezření a zpracování pasivní virtuální reality. Dále je důležité myslet na plnost a míru detailů, kterou do takové reality vkládáme. Platí zde pravidlo čím více detailnější, tím lepší je celkový výsledek. Jakmile se totiž uživatel ocitne v prostředí umělé reality, začíná vnímat a podvědomě porovnávat to co vidí jako simulaci s tím, co by skutečně čekali v reálném prostředí. Ať už jde o textury povrchů modelů, odrazy místnosti ve skleněných površích, nebo po zobrazení například zeleně. Čím více je detailů, tím lepší je výsledná VR vizualizace. Samozřejmě, to vše se odráží na hodinách, které bez problémů několikanásobně přesahují normální 2D fotorealistickou vizualizaci. Další nevýhodou je opět časová náročnost, tentokrát ne na zpracování, ale na samotném exportu vizualizace. Pokud jde o tzv. 3D foto, tedy fotografie pro headsety (pozor, nezaměňovat s panoramatickými fotografiemi, které lze s určitou mírou nadsázky také považovat na formu VR), musíme myslet na fakt, že se pro potřeby headsetů vytváří 2 na sobě závislé obrazy, tedy pro levé a pravé oko. Každý z těchto obrazů, když už si dáme tu práci s velkou mírou detailů, chceme samozřejmě v co nejlepší kvalitě. Jak jistě víte, už jen renderování některých kvalitnějších vizualizací je otázkou až desítek minut. Pokud chceme jedinou fotografii s hloubkou, násobíme jakýkoliv počet dvakrát. Problémem VR je však fakt, že většina programů vytváří takové fotografie pro každý stupeň natočení, tedy program vytvoří na jedno 3D foto pro VR minimálně 720 samostatných snímků, které následně spojí do dvou panoramatických snímků a následně do jednoho samostatného snímku již přímo určeného pro přístroje VR. V závislosti na výkonu počítače se však bavíme o hodinách až dnech renderování. Například Obrázek 5-6 měl renderovací čas celkem 8 hodin. Pokud se jedná o VR video, je problém ještě výraznější. Několikasekundové video totiž obsahuje cca 24–60 snímků za sekundu, takže jakékoli video je velmi náročnou časovou záležitostí.

Obrázek 5-6: Výsledná vizualizace pro pasivní VR složena s celkem 1440 samostatně vyrenderovaných snímků

134


Výhodami je však zcela ojedinělý a unikátní zážitek pro investora, který dovolí si jakoukoli případnou vizualizaci takto vytvořenou do detailů prohlédnout a na vlastní kůži si vyzkoušet, zda nám návrh a ztvárnění opravdu sedí. Současně s tímto zážitkem máme také jako zpracovatele výhodu v tom, že si rozsahem přesně určíme, co chceme, aby divák viděl, a tedy i přes značnou časovou náročnost si ušetříme práci. Další výhodou je jasnost předávaných informací a myšlenek, které nám autor výtvoru chce předat. Divák má skutečně pocit, jako by stál v předmětném místě pořízení a může přímo říci, nicméně díky tomu, že se jedná o pasivní VR ztvárnění, jsou jeho možnosti stále omezené. Avšak i přes tyto problémy je pasivní VR ve vytváření studií rozšířenou záležitostí, zejména díky možnému sdílení výstupu a také díky mnohým aplikacím jak na PC, tak na mobily. Není totiž potřebou mít drahý program a drahé přístroje, ale pouze prohlížeče, které jsou většinou dostupné zdarma a smartphone, který má dnes již téměř každý z nás. Mezi aplikace, které lze k prohlížení, nebo vytváření pasivní VR vizualizace využít patří například Lumion, Twinmotion, Pano2VR a další.

5.3.2 Aktivní využití VR při vytváření studií Dalším stupněm použití VR v problematice studie a vizualizace stavebních objektů a záměrů je aktivní VR, tedy uměle vytvořená realita, kterou si však na rozdíl od pasivní můžeme ve většině případů zcela libovolně procházet. Pokud však s sebou nesla pasivní VR verze studie určitá úskalí, zde je problémů ještě více. Jak je všem známo, v případě studie často jednáme pouze v teorii myšlenek a v různé míře rozpracovaných myšlenek, které dle požadavků prezentujeme dál, nebo je upravujeme. U pasivní VR byla jednou z výhod možnost si ušetřit čas a práci a zaměřit se v rozsahu vizualizací pouze na část, kterou chceme ukázat dál. Toto je však u aktivní VR problémem, ke kterému musíme přistupovat, jako ke kompromisu. Je nutné myslet na to, že investor bude chtít prozkoumávat, prohlížet si a obdobně jako v práci programátora, můžeme jen čekat na okamžik, kdy divák dojde k části, která je buď nedodělaná, nebo jinak problémová. Je nutné se na rozdíl od předchozího zaměřit na model jako celek, kde spolu musí fungovat všechny části dohromady. Je na výběr několik variant. První možností je udělat ve virtuálním prostředí vše, tedy celou stavbu, studii, nebo předmětnou část stavby se všemi náležitostmi a na potřebné úrovni, což je samozřejmě velmi časově náročné, avšak výsledný čas takto vložený se často vyplatí. Takovéto modely jsou však zcela průchozí a nemusíme se bát, že nás během prezentace některé místo v modelu zradí. Další variantou je pak logicky dělat pouze předmětné části vizualizace, tedy

135


například obytné místnosti a místnosti zájmu, kdy jsou kupříkladu technické místnosti vynechány. Logicky je pak poslední variantou kompromis mezi zmíněnými, tedy udělat vše, ale ne na takové úrovni. Dalším problémem je nutnost dělat okolní prostředí a zástavbu v dostatečné míře. Většina modelů studie a vizualizací zpracovávaných ať již tradičním způsobem, nebo pomocí metody pasivního VR se zaměřuje pouze na okolí přímo spojené s prostorem vizualizace. To zde už však nadále neplatí. Je tedy nutné zpracovávat nejen stavbu samotnou, ale také okolní zástavbu, zejména pokud chceme prohloubit uživatelský zážitek. Není tak s podivem, že se aktivní VR vizualizace začíná podobat spíše hernímu prostředí, které nabývá nejen na detailech, ale také na své velikosti a zejména komplexnosti. Jak můžeme vidět na Obrázek 5-7, jedná se o daleko větší modely a systémy, které využívají pro vytváření takto velkých rozsahů mimo ručního vymodelování také automatické generování objektů o obrazů a map.

Obrázek 5-7: Příprava na aktivní a interaktivní VR model (Ondřej Pilný, Lukáš Chuchma)

Bohužel, tím problematika využití aktivního VR nekončí. Jak musí být jasné z výše zmíněného, modely, které za sebou zanecháváme a chceme využívat jsou obrovským způsobem náročné na výpočetní techniku. Není tak s podivem, že pokud chceme ve vysokém rozlišení takového vizualizace procházet, musí tomu odpovídat počítačová sestava. Současně s tím musíme také předpokládat, že některé aktivní VR vizualizace je možné procházet pouze za pomocí příslušného

136


vybavení, kdy zejména headsety mohou být nákladnou záležitostí. Je také nutné mít vybavení na případné vizualizace ve většině případů s sebou. Zbývající případy mohou využívat opět smartphony, které po nainstalování příslušné aplikace slouží jako moderní headsety. Nevýhodou je však trochu problematičtější pohyb po takovýchto modelech, kdy jsme na rozdíl od dražších headsetů odkázání na jinou formu pohybu, než jsou ovladače, například pohyb dotykem displeje. Přesto jsou v dominantní většině aktivní VR vizualizace interpretovány přes dražší a moderní headsety, které jsou pro tato prostředí uzpůsobena a které na rozdíl od mobilů mají daleko vyšší rozlišení promítaného obrazu. Jednou z relativních nevýhod je také samotný pohyb ve virtuálním prostředí, který je nutné v některých případech odladit ještě před exportováním modelu do dalšího programu. Typickým problémem, se kterým se můžeme setkat je nemožnost procházet dveřmi. Jelikož se jedná o aktivní, nikoli interaktivní VR, tak je většina dveří tvořena jako model, který se však chová stejně jako například zeď. Není tedy možné jimi projít a je nutné je tak přednastavit jako otevřené. Dalším problémem může být nekonzistentnost modelu, kdy například výškové přecházení mezi jednotlivými patry může být spojeno s propadáním do textur a podobně. Jedná se o problém, na který se často zapomíná a také na problém, který se často odhalí až v okamžiku, kdy již není možné model snadno změnit. Přesto jde o menší z problémů, jež je možné do jisté míry ignorovat. Výhodou tohoto zpracování je však komplexní prostředí, do kterého případného diváka můžeme doslovně vypustit, aby si svou budoucí investici mohl zcela libovolně procházet. Díky zpracování všech míst a celkovému vzezření jsou takové studie podstatné zejména pokud chce investor přesně interpretovat či splnit své přání. Současně je však také možné takové studie využít jako prostředku, kterým se velmi rychle může odladit jakýkoli problém, který nemusí být v prostředí 2D dokumentace zcela patrným. Další výhodou, kterou aktivní VR vizualizace a pomocí ní zpracované studie přinášejí je daleko větší zákaznický servis, který může být v některých případech rozhodujícím, zejména pokud se jedná o velké zakázky. Stejně tak je možné díky vytvořenému prostředí získávat daleko větší spektrum názorů a připomínek, než je tomu u běžných či pasivních VR vizualizací. I přes zmíněné problémy a nutností mít adekvátní zařízení pro spuštění, se však jedná o nejvíce rozšířené využití VR při vytváření studií, které se stává díky integraci stále lepších enginů do rýsovacích programů velmi oblíbeným. V některých případech je totiž možné model pouze exportovat a rovnou ho

137


pro potřeby VR bez další editace využívat. Mezi aplikace, které lze k prohlížení aktivně vytvořené VR vizualizace využít patří například BIMx, Twinmotion, 3D Sketch a další.

5.3.3 Interaktivní využití VR při vytváření studií Poslední možností pro vytváření studií je interaktivní VR, tedy v prostředí, které dovoluje kromě procházení také manipulaci s okolním prostředím. Jedná se o jeden z nejnáročnějších přístupů, jak přistupovat ke tvorbě studií, avšak současně s tím o jeden z uživatelsky nejpříjemnějších přístupů, kterými k celkové problematice přistupovat. Co se týče úskalí a problémů, jedná se o téměř stejný výčet, jako tomu je u aktivního využití VR s drobnou odchylkou související s přístupem k úpravě ve virtuálním prostředí a k ovládání modelačních nástrojů samotných. Pokud jste již zkoušeli práci ve VR, potýkáme se často se stejným problémem a sice přesností, nebo nedostatečně ergonomicky přístupnými ovládacími prvky. Toto se také odráží v přístupech. Při úpravě existuje několik různých způsobů. Prvním ze způsobů je částečně interaktivní prostředí, které sestává z možnosti úprav textur jednotlivých ploch nacházejících se ve VR prostředí, úprav povětrnostních podmínek ve smyslu času, ročního období a také ovládání počasí. Jedná se o snazší z přístupů, který není závislý na přesnosti ovladačů. Jak můžeme vidět na následujícím snímku, viz Obrázek 5-8, je celý problém řešen pouze na jednom z ovladačů, kdy jsme odkázáni na posuvné lišty, ze kterých vybíráme nástroje, nebo již přímo materiály.

138


Obrázek 5-8: UI pro interaktivní VR v prostředí Twinmotion 2020

Je nutné si uvědomit o jak náročný úkon se v rámci programu často jedná a je nutné dodat, že pokud chceme dosáhnout stejné míry ovládání změn textur jako například měřítko apod., jako tomu je v normálním prostředí programu, musíme bohužel počkat. Jedná se však o možnost, jak rychle uvést investora do problematiky a umožnit mu vyšší míru kontroly než u předešlých možností. Současně s tím se jedná o efektivní nástroj sloužící pro rychlou změnu prostředí bez nutnosti jít do podrobných nastavení programu. Dalším ze způsobů, jak přistupovat k práci v interaktivním prostředí je upravování nejen textur, ale také tvarů a přidávání objektů pomocí rozhraní daného programu. Jak můžeme vidět na následujícím snímku, viz Obrázek 5-9, jedná se o přehledné menu, které je uzpůsobeno přímo pro práci v prostředí VR. Opět se však naráží na stejný problém, jako v předchozím odstavci, tedy na otázku míru ovládání.

139


Obrázek 5-9: UI pro interaktivní VR v prostředí VR Sketch [87]

Zde je však otázka ovládání daleko markantnější než u pouhé úpravy textur. Je nutné prvky ať už základních tvarů, nebo komplexních modelů při jejich umísťování pokládat a rozmístit polohově přesně, což je v některých případech v prostředí VR velmi těžko dosažitelné.

Obrázek 5-10: Ukázka práce v interaktivním VR prostředí VR Sketch [88]

Jak můžeme vidět na Obrázek 5-10, bavíme se o kombinaci nejen nástrojů, ale současně také pohybů ovladačů a samozřejmě také gest, které s ovladači provádíme. I přes prvotní zdánlivou náročnost úkonů jevících se jako komplikace, ve výsledku se jedná o relativně příjemné a zcela netradiční pracovní prostředí, ve kterém je však nutné myslet na přesnost práce a také na čas,

140


který do této práce vložíme. Takováto práce je docela srovnatelná s rýsováním či modelací ve 3D prostředí, ať už se jedná o jakýkoli program, který takovou práci podporuje. Tím, že uvedený program VR Sketch je nástavbou pro program SketchUP, který je určen primárně pro provádění vizualizací a návrhů, je možné i přes trochu obtížnější přístup k ovládání velmi rychle zhotovit libovolné tvary. Celkově se interaktivní VR pro vytváření studií a vizualizací i přes své jasné klady jeví spíše jako doplněk k provádění prací, a to ze zcela jasných důvodů, jimiž je zejména čas, přehlednost práce, komplikovanost pracovních postupů a komplikovanost ovládání spojená s nízkou mírou přesnosti úkonů. Je však velmi pravděpodobné, že se časem, zejména díky odladění ovládání a pohybu ve VR stane z interaktivního prostředí důležitý nástroj, který bude sloužit nejen pro vytváření vizualizací, ale také například pro vytváření dokumentací, viz následující kapitoly. Mezi aplikace, které lze použít k prohlížení a vytváření interaktivní VR vizualizace využít patří například Twinmotion, 3D Sketch, Vred a další. Ve výsledku se použití VR u vytváření vizualizací a studií v přípravných fázích projektů stává pomalu, ale jistě důležitou a v některých případech téměř neodmyslitelnou součástí, která dokáže ve většině případů nahradit tradiční podobu vizualizace. Jedná se tak o jedno z nejvíce rozšířených použití VR ve stavebním procesu všeobecně, kdy zejména díky integraci herních enginů do některých renderovacích programů, nebo do programů určených pro aktivní prohlížení virtuálního prostředí, je technologie VR dostupnější více než kdy jindy. Otázkou však zůstávají dvě věci a sice cena, na kterou takové zpracování vizualizace přijde a poté čas investovaný do jejího vytvoření. Pokud však půjdou technologie stejným tempem ve svém vývoji dále, je pravděpodobné, že můžeme očekávat stále častější nárůst využití VR na poli studií.

5.4 VR pro zlepšení uživatelské a zákaznické zkušenosti Současný trh se snaží a vždy se snažil zaujmout své zákazníky. Ať už jde o často neodbytné reklamy, reklamní kampaně, nejrůznější letáky, telefonáty či emaily. Je jasné, že reklama je důležitá. Jak v otázce reklam funguje ale trh s nemovitostmi? Pokud si otevřeme libovolné stránky s prodejem či pronájmem bytů, vyskočí na nás spousty fotek. V momentě, kdy narazíme na lepší realitní kancelář můžeme také očekávat nějakou tu panoramatickou fotografii, díky které se budeme moci, stejně jako například na Google

141


Streetview rozhlédnout kolem sebe. Jak by nám v tomto směru mohla pomoci VR?

Je

důležité si shrnout možné výhody, které by nám mohla VR přinést.

5.4.1 Zákaznická zkušenost Zde téměř plynule můžeme navázat na předchozí kapitolu. Řekněme, že místo výkresu nabídneme svým zákazníkům možnost si model projít. Rozšiřme tuto myšlenku dál a vztáhněme ji na produkt, nebo nástroj, který by měl zajišťovat například bezpečnost, nebo cokoliv jiného. Výhodou virtuální reality je, že nám může zprostředkovat téměř libovolný zážitek a mohou nabízet zkušenosti, které by za jiných podmínek buď stály velké množství finančních prostředků, nebo by nemohly díky své nereálnosti ani vzniknout. VR dovoluje překročit tato omezení a navýšit tak téměř exponenciálně jakoukoli zákaznickou zkušenost nejen v prodeji nástrojů, ale také v prodeji nemovitostí, nebo v návaznosti na minulou kapitolu ve vytváření budoucích stavebních objektů či prohlížení historických lokalit, které jinak není možné navštívit. Vše bez nutnosti cestovat. I když se v tomto případě bavíme o pasivní, nebo aktivní VR prohlídce, stále se jedná o mocný nástroj, který nelze přehlížet. Oslovení zákazníka a zákaznický servis Určitě víte, jak důležité je, když se Vám začne v obchodech někdo věnovat, zejména při výběru zboží, které vidíme poprvé, nebo se kterým nemáme zkušenosti. V dnešní době, kdy je na vzestupu online nakupování je toto oslovení přesměrováno na zákaznické linky, nebo na chat boty, které občas působí spíše otravně. VR však toto může změnit, zejména v kombinaci s následujícím bodem, tedy testováním produktu. Skutečnost, že klient/divák v tomto případě bude vidět další skutečnou virtuální osobu může razantně změnit pocit nakupujícího. Můžeme tak díky pohodlnosti VR prostředí zprostředkovávat lépe myšlenky, dotazy a také, při výskytu problémů, názorně a doslovně vysvětlit o jaký problém se jedná, vše bez nutnosti vážit cestu do příslušného obchodu. To vše za pomoci aktivního či interaktivního VR prostředí. Současně s tím Vám může výrobce či prodejce vysvětlit kde se nachází zdroj možného problému, nebo problém dokonce opravit bez nutnosti výjezdu servisního technika.

5.4.2 Testování produktů ve virtuálním prostředí Každý z nás, který si koupil nové zařízení, ať už jde o nástroj pro vykonávání činností, nebo o složité technologické zařízení, vždy musel investovat notnou dávku času do naučení se ovládání. Nejde však jen o teorii. Je jasné, že pokud jde o učení, je praxe klíčovou záležitostí. Kromě výuky,

142


která bude zmíněna v dalších kapitolách však můžeme použít v tomto případě interaktivní VR prostředí také pro zákazníky, kteří si tak budou moci otestovat libovolné výrobky, budou si moci prohlédnout to, jak skutečně vypadají a mimo jiné to, jak se s nimi zachází. I přes sebelepší a nejpřesvědčivější reklamu Vám pocit ozkoušení si výrobků na vlastní kůži nikdy nic nenahradí. Dostáváme se tak až téměř k pojmu gamifikace, tedy procesu učení hrou, který bude dále rozebrán. Faktem však je, že zákazník si může vyzkoušet různé produkty, aniž by si je musel pořizovat. Tím se také dostáváme k dalšímu bodu.

5.4.3 Zpětná vazba zákazníků a testování výrobků v reálném čase Ačkoliv je VR v široké veřejnosti stále relativně novou technologií, ve spojení s testováním produktů v tomto prostředí se téměř automaticky nabízí další možnost a sice zákaznická odezva. Využití rozhraní VR se k tomuto téměř nabízí. A nejen VR, ale zejména AR je v tomto ohledu již velmi napřed, jak můžeme zjistit z kapitoly 6.7. Díky tomu, že vše probíhá z pohodlí domova a celkové náklady na učební proces jsou menší se můžeme zaměřit na daleko větší míru ukázky, nebo výuky při zacházení s předměty. Jedná se jak o pasivní, tak aktivní, ale i interaktivní formu VR, kdy je divákovi prezentován možný budoucí, nebo již existující výrobek, který si každý potencionální zájemce může prohlédnout a otestovat. Představme si například možnost prohlédnout si nový mobilní telefon, auto, zařízení bytu apod. Co když se nám něco nelíbí? Při klasickém přístupu jsme odkázáni na návštěvu kamenného obchodu, nebo na garanci vrácení peněz při nespokojenosti s daným výrobkem. Těmto věcem by však mohlo navždy odzvonit. Současně s tím, že se jedná o obrovskou výhodu prodejce se také jedná o dosud nevídanou databázi dat. Každý subjekt, který si bude chtít prvek zájmu vyzkoušet totiž přináší výrobci další data, díky kterým bude možné lépe analyzovat požadavky a vhodněji tak optimalizovat další výrobky. I přes zdánlivé futuristické vyznění se můžeme na následujícím Obrázek 5-11 přesvědčit, že se jedná o skutečnost.

143


Obrázek 5-11: Testování výrobků v prostředí interaktivní VR [89]

5.4.4 Snížení nepředpokládaných a nevyžádaných výdajů Jak je jasné z předchozích kapitol a odstavců, výhody VR jsou jasné. Co však nemusí být zprvu jasné, zejména díky nutnosti prvotní investice do přístrojového vybavení a časové investice do vytvoření testovacího prostředí a funkčních modelů samotných, je obrovská úspora finančních prostředků jak výrobcům, tak zákazníkům. Jedním z problémů, které prostředí VR řeší je odstranění jazykové bariéry, kdy díky práci s modelem výrobků v reálném čase mezi zákazníkem a jednatelem výrobce mohou obě strany jasně a srozumitelně vysvětlit, kde je jaký problém bez nutnosti osobní návštěvy. Pokud toto vztáhneme na problematiku stavebního procesu, představme si například nerovnoměrné založení, špatně vyřešené prostupy, nebo například i nedostatečný prostor pro otevření dveří. Ačkoli se to může aktuálně zdát jako futurismus, komunikace, jak si řekneme v následujících kapitolách, je klíčovou. Každý historik nám může potvrdit, kolik informací se ztratí pouhým špatným překladem frází. Od použití VR lze však čekat, že díky spolupráci v reálném čase s pochopitelným zapojením například jednoduchých piktogramů bude v delším časovém horizontu odstranění jakékoli bariéry možné bez ohledu na rodné jazyky jednotlivých stran. Současně s tímto odstraněním jazykové bariéry s sebou přináší VR možnost, jak předejít nechtěným problémům například se vzájemným se nepochopením smluvních stran.

144


5.4.5 Úspora času a globalizace řešení Dalším bodem, který je jasným přínosem použití VR je kromě úspory financí také čas. Pokud někdo z Vás pravidelně cestuje za svými klienty ví, že čas takto strávený je značný. Díky použití VR se však už nemusíme o tomto problému nadále bavit. V možnosti okamžitého spojení se je však také další, na první pohled možná nepatrná, nicméně již sdělená, kladná vlastnost a sice globalizace. S rostoucí mírou zapojení různých mezinárodních tržních subjektů je často problém buď s prezentací výrobku, nebo i samotným uvedením na trh. Toto vše však VR nejenom řeší, ale také tyto bariéry odstraňuje. Použití pasivní, aktivní a interaktivní VR na poli reklamy, nebo za účelem zlepšení uživatelské a zákaznické zkušenosti může znít a popravdě trochu zní jako sci-fi. Faktem zůstává, že je nutné, ať již ručně, nebo například za pomocí 3D scanningu jednotlivé modely výrobků nejen nasnímat a domodelovat, ale v případě sofistikovaných zařízení vytvořit také jejich simulaci pohybu, nebo ovládání, což se v některých případech jeví jako velmi obtížné. Dalším faktem, před kterým stojí celý koncept je technologická zručnost a technická vybavenost zákazníků. Nejen že je vyžadováno v různé míře disponování moderními headsety a ovladači, ale také výkonným zařízením, na kterém celé VR bude spuštěno. Nesmíme také zapomenout na vytvoření online platformy, na kterou bude mít takový zákazník v případě zájmu přístup. Vracíme se tedy menší oklikou k otázce vynaložených financí a času, který je nutné investovat do odpovědi na tuto otázku. Pravdou však je, že se díky vývoji headsetů a také moderních smartphonů část těchto problémů začíná pomalu, ale jistě vytrácet. Jak také dokazuje průzkum společnosti Gartner z roku 2018, tak téměř 46 % obchodů plánuje do roku 2020 disponovat různými formami VR produktů, které plánuje nabízet. Což se v různé míře skutečně děje i u nás. Stačí se například podívat na firmu IKEA a její aplikaci IKEA Place, která, i když pro AR, je jen krok od toho převést model do prostředí VR. Většina výrobců, také díky otázce koncepce BIM, vytváří své modely ve 3D tak, aby co nejvíce odpovídali skutečnému hmotnému produktu. Pomalu, ale jistě se tak vytváří ona platforma i modely. Jedním z prvních obchodních gigantů, který pochopil význam VR pro své tržby byla čínská společnost a online shop Alibaba. Ta již dokonce k roku 2016 spustila první VR verzi online obchodu, kde mohl zákazník prohlížet a poté nakupovat zboží, viz Obrázek 5-12.

145


Obrázek 5-12: Nakupování prostřednictvím VR

Obrázek 5-13: Využití VR na trhu s nemovitostmi

Toto se však nevyhnulo ani trhu s nemovitostmi, kdy pomyslný „boom“ ve využití VR nacházíme jak u nových developerských projektů, tak také u současné zástavby. Zde v souladu s předchozí kapitolou můžeme postupovat obdobnými cestami, tedy jak pasivní formou VR, tak i aktivní a interaktivní. V případě využití digitálního světa tímto směrem však oproti vytváření studií ve VR máme možnost zvolit různé cesty, kterými se při vytváření vydáme. První křižovatkou, na které se ocitáme je způsob zpracování samotné prohlídky.

146


5.4.6 VR a modelace za pomocí programů pro zpracování 3D modelů Jak bylo zmíněno v předchozí kapitole, vše, co zákazník vidí a prochází si je vytvořeno plně za pomocí softwarů k tomu určených, ať už se jedná o novostavbu, nebo vytvoření stávajícího stavebního objektu v novém prostředí. Jelikož se jedná o již vysvětlené téma, více informací je uvedeno v předchozí kapitole. Jedná se však o jeden z nejčastějších způsobů zpracování.

5.4.7 VR a snímání za pomocí 3D scanningu I přes to, že toto téma bude dále rozebráno daleko podrobněji v kapitolách 3D scanning ve VR a 3D scanning v AR, je nutné i zde zmínit jasnou výhodu nasnímání prostoru pomocí laserových či častěji používaných fotogrammetrických metod, které společně s daleko dostupnějšími technologiemi začínají stále více pronikat i do světa trhu s nemovitostmi. Jak již název napovídá, jedná se o podrobné naskenování objektu v jeho různých místech, nejčastěji za pomoci fotografického 3D scanneru, ze kterého jsou následně vytvořeny podrobné modely, nebo model. Jistou formou nevýhody tohoto zpracování je, že se nejedná o interaktivní, ani v pravém slova smyslu o aktivní formu vizuální prohlídky. Jsme totiž odkázáni na místa, ze kterých byl sken pořízen. Typickým zprostředkovatelem takových modelů může být například firma se stejnojmenným programem Matterport. Tento systém, který se objeví také v dalších kapitolách, umožňuje zkombinování jednotlivých skenů. Následné skeny jsou poté spojeny do jediného interaktivního modelu, viz Obrázek 5-14.

147


Obrázek 5-14: Model programu Matterport pro trh s nemovitostmi

Jak si můžeme na snímku také všimnout, je možné model procházet buď formou procházky, 3D zobrazení, nebo také 2D zobrazení. Další možností, kterou modely nabízejí je odměření vzdáleností či ploch v modelu samotném. Funkcí, kterou nesmíme opomenout a kterou model nabízí je možnost připomínek, na snímku zobrazených pomocí modrobílého kolečka. Kromě toho, že jsou modely velmi kompatibilní s nejrůznějšími zařízeními, nabízejí také možnost procházet objekt ve VR. Rozdílem v použití je však omezenost pohybu, která je přímo dána počtem pořízených skenů, jež jsou reprezentovány v modelu body zobrazení. Při pořizování takovýchto modelů je zásadní použití kvalitních skenerů, které nám logicky umožní vytvoření detailních modelů. Není však nutné říkat, že cena takovýchto zařízení se často pohybuje v řádech statisíců. Současně s tím je nutné disponovat příslušným programem, který umožňuje ono spojení jednotlivých skenů. Novinkou, která se však začíná objevovat, zejména díky rozvoji na poli algoritmizace je možnost vytváření zmíněných skenů pomocí aplikace smartphonů. Mohlo by se tak jednat o levné řešení, které umožní téměř každému s příslušnou aplikací a mobilem vytvořit si sken, který následně bude moci převést na 3D model a dále s ním libovolně pracovat.

148


5.4.8 VR a modelace kombinací 3D scanningu a programů pro zpracování 3D modelů Poslední možností, kterou lze použít je kombinace nasnímaných modelů pomocí 3D scanningu, které jsou následně spojené v programu na 3D modelování, nebo je z bodů vytvořena tzv. mesh, kterou lze dále libovolným způsobem editovat, nebo upravovat. Existuje také alternativa, která využívá obdobných modelů, jako je například model programu Matterplan, do kterých jsou následně vkládány 3D vypracované modely. V obou případech se jedná o relativně složitou metodu zpracování, která vyžaduje čas a více vybavení. Výsledkem však může být velmi efektivní model, který pracuje se skutečným prostorem, a přesto ho vylepšuje o nové modely zpracované pomocí 3D vizualizačních programů. Příklad takového spojení můžeme vidět, viz Obrázek 5-15. Tento způsob zpracování se také nazývá VR inscenace, nebo virtuální inscenace. Jedná se v podstatě o doplňovací metodu, která je srovnatelná s editací fotografií například v programu Photoshop.

Obrázek 5-15: Metoda virtuální inscenace vytvářená spojením 3D skenu s modely [90], [91]

149


Je nám však jasné, že se vyjmenované metody nemusí nutně vztahovat pouze na nemovitosti, nebo stavební objekty. Koneckonců není problémem vzít stejné technologie a použít je například pro vytvoření modelů aut, nábytků apod. Možností je téměř nekonečno. Další křižovatkou pro rozhodování je styl, kterým má prezentace výrobků, nebo nemovitosti ve VR probíhat. Stejně, jako v předešlé kapitole i zde se jedná o pasivní, aktivní a interaktivní přístup k dané problematice. Vzhledem k faktu, že se jedná pouze o vizuální prohlídku modelu či místnosti, která je případně doplněná o interaktivní část, nejčastěji ve stylu změny barev apod., nebude dále uvedeno přesné popsání jednotlivých aspektů.

5.4.9 VR u prohlížení památek a turismu Je logické a z předchozího textu či kapitol jasné, že kombinací virtuální reality a snímání můžeme být jedním krokem na druhé straně zeměkoule v často vytížených oblastech, které ani často nemáme šanci navštívit, ať již z časového presu, nebo z nedostatku možností. Za tímto účelem se tedy rozmáhá nová forma využití umělé reality, a sice cestování s virtuální realitou (anglicky Virtual Reality Tourism). Je jasné, že s příchodem nových technologií se mění způsob, jakým lidé uvažují a také jak chtějí trávit svůj čas. Z toho důvodů se většina průmyslů zaměřuje na nové přístupy, aby optimálně vyšli zákazníkům vstříc, jak koneckonců dokazuje celá tato kapitola. Cestovní ruch zde není výjimkou a vývoj v tomto směru se zaměřuje na lepší předávání informací, marketing, vše za minimalizace času a nákladů ze strany dopravce, což společně dohromady podporuje vyšší spotřebu. Jenom díky internetu dostáváme přesné cestovní informace, rezervace online dopravy, ubytování apod. Dalším krokem je tedy propojení virtuální reality a vznik virtuálního turismu. Pokud chceme být dlouhodobě konkurenceschopní, přilákat širší publikum a současně naplnit požadavky a očekávání nových generací turistů, je nutné zlepšovat interaktivitu a implementovat nové technologie do vlastní strategie podniku. Díky VR tak získáváme nástroj, který kromě prezentace objektů či produktů můžeme stejnou mírou využít právě jako doplnění k zájmu o turisticky vyhledávané destinace velmi atraktivním způsobem, který má dva pozitivní přístupy pro případného uživatele a sice: 1. Lepší hledání informací a plánování 2. Lepší rozhodování

150


Kdo z nás cestoval, ví, že se často rozhodujeme podle krásy dané lokality, nebo podle toho za čím se danou lokalitu chystáme navštívit, tedy informací, které nám zde VR předává. Například už panoramatické fotky 360° jsou často rozhodujícím aspektem při výběru dovolené. VR je schopné více propojit uživatele a dané prostředí a vytvářejí daleko lepší prostředí pro uživatelskou zkušenost. Tím je tedy vytvářen nástroj jak přilákat turisty do zatím neobjevených destinací, nebo jak naopak vyzdvihnout již známé lokality do nových výšin. Logicky existuje strach, že toto povede naopak k úpadku turismu, nicméně opak je pravdou a jak můžeme vidět z různých dokumentárních seriálů, které zachycují už po mnoho desetiletí různé země a historicky významná města, děje se spíše opak, a sice cestovní ruch v takových lokalitách roste. Současně se můžeme ohledně takové problematiky přesunout například i do muzeí. Většina vyhledávaných muzeí má problém vypořádávat se s velkými nápory turistů, kteří z důvodů velké koncentrace jsou nuceni rychle prohlédnout exponáty, občas přečíst několik informací a přesunout se dál. Virtuální realita však umožňuje prohloubit turistický zážitek, jak můžeme vidět, viz Obrázek 5-16.

Obrázek 5-16: Virtuální interaktivní prohlídka muzea

Nejsme tak nadále nuceni čekat ve frontách a pokud nás něco zaujme, můžeme se na to při živé návštěvě přímo zaměřit. Současně jsme schopni předat diametrálně vyšší míru informací interaktivním a zábavným způsobem, který může přispět k pochopení historie, nebo například porozumění funkčnosti některých exponátů. Meze se zde téměř nekladou. Jak můžeme také vidět, viz Obrázek 5-17, první pokusy o toto již začaly, ať již jako aktivní prohlídka, k čemuž byl

151


mimo jiné použit právě 3D scanning a program Matterport, nebo jako interaktivní software, viz Obrázek 5-18.

Obrázek 5-17: Virtuální aktivní prohlídka muzea [92]

Obrázek 5-18: Virtuální interaktivní prohlídka muzea [93]

Virtuální realita je tedy velmi kvalitní náhradou tradičních způsobů, kterými lze oslovit zákazníka či turistu a nástup těchto technologií jak na poli prodeje nástrojů a výrobků, tak zejména na poli obchodu s nemovitostmi, nebo dokonce jako částečná náhrada cestování již započal a začal tak přetvořovat myšlení a přístup jednotlivých účastníků k celé problematice. Již dnes je součástí

152


téměř každé nabídky možnost si prohlédnout předmět zájmu buď pomocí 360stupňového snímku, nebo videa. Lze však čekat, že zájem o daleko lepší a podrobnější prohlídky bude stále stoupat, zejména díky míře gamifikace, která velmi pozitivně oslovuje téměř každého z nás. Koneckonců, pokud už se rozhodneme pro koupi čehokoliv, proč si to nejdříve nevyzkoušet tak říkajíc nanečisto.

5.5 Zpracování 3D projektové dokumentace pomocí VR a propojení s koncepcí BIM Koncepce BIM je v posledních několika letech téma, které se pomalu, ale jistě snáší do celého stavebního průmyslu, ačkoliv se mu mnozí aktivně brání. BIM, z anglického „Building Information Modeling“, nebo také „Building Information Management“ je digitální model, který plně reprezentuje skutečný, tedy fyzický objekt (libovolnou stavbu) se všemi jeho charakteristikami. Vzniká tzv. digitální dvojče, které si s sebou nese veškeré informace a slouží tak jako databáze informací o objektu samotném od fáze jeho navrhování, po výstavbu a provoz, tedy po celou dobu jeho životního cyklu od prvotního konceptu po rekonstrukci, renovaci, nebo odstranění stavby. Tato databáze je tedy tvořena ze vzájemně provázaných digitálně interpretovaných informací, které jsou v nejrůznějších formátech od 2D a 3D grafických modelů, fotek, videí, až po negrafická data o prvcích, tabulkové záznamy apod. Společně tak vytvářejí tyto informace prostorový, časový a nákladový virtuální model. BIM má tedy mnoho využití, ať už se jedná o technickou dokumentaci, náklady, čas potřebný na výstavbu, udržitelnost, provozní a výrobní údaje, tedy vše, co se týká stavby by mělo být součástí dobře vyhotoveného BIM modelu. Informace souvisí samozřejmě i s fyzikou a je tedy možné provádět nejrůznější analýzy, pokročilé fyzikální simulace, nebo propojit model samotný s GIS databázemi. Téma o využití BIM by samo o sobě vydalo na samostatnou knihu. Doslova jsme si tedy vyjmenovali vše, co nalezneme v předešlých, ale i následujících kapitolách ohledně využití virtuální reality. Zde však nekončíme, neboť totéž nastane i u reality rozšířené a také do jisté míry u 3D scanningu. Není to tedy náhodou, protože přesně za tímto účelem by měl být koncept BIM využíván. Jelikož jsme tedy vyjmenovali spoustu možností, jak VR využít, zaměříme se pouze na dílčí části, které přímo souvisejí s projektovou činností.

153


Před konkrétním použitím je však důležité zodpovědět na otázku, zda je možné v prostředí VR projektovat stejně, jako například v programech CAD. Odpověď je bohužel negativní. Jak musí být jasné z předchozích kapitol, nebo jak postupně vyplyne z kapitol následujících, prostředí virtuální reality nám umožňuje primárně bližší kontakt s 3D prostředím, které vytvoříme. Velice efektivně nám umožní umisťovat nábytek, hrát si s dispozicí a celou řadu dalších věcí, nicméně co se týče komplexního vytvoření dokumentace, tato schopnost je bohužel pro zatím zcela mimo dosah z jasných ergonomických problémů. Při vytváření musíme vidět veškeré souvislosti, používat různé nástroje, zadávat klávesami text, rozměry a další věci. Ačkoli by bylo teoreticky možné VR použít pouze jako náhradu za monitor, nedostatky z hlediska ovládání a ergonomiky se velmi rychle projeví. Z toho důvodu není možné VR v tomto směru použít a slouží tak jako nástroj pro úkony, které jsou naopak díky monitorům zbytečně složité a obtížné a kde je naopak kontakt uživatele s modelem nutný na co nejvyšší úrovni. V rámci BIM a VR se setkáváme s různě rozměrnými modely, kde tyto rozměry v našich případech reprezentují data, která jsou součástí těchto modelů. Rozlišujeme tak: • 3D BIM modely – Obsahuje a týká se procesu modelace všech oborů (architektonicko-

stavební část, stavebně-konstrukční část, ZTI, VTZ apod.). Je založen na parametrických objektech sestávajících z prostorové geometrie a jejich fyzických a mechanických vlastností. • 4D BIM modely – Obsahuje konstrukční plánování v čase, kdy jsou jednotlivé konstrukční

prvky uspořádány do sad/etap, které odpovídají časovému plánu. Dostáváme tím možnost koordinace prací a možnost plánovat posloupnost procesů, ať už při výstavbě, nebo jiné logistické činnosti, u níž je nutné spravovat a koordinovat činnost. • 5D BIM modely – Obsahuje finanční stránku všech objektů a entit, které vstupují do

modelu. Je tak možné takový model využít jako kontrolní nástroj pro finanční správu v každé etapě projektu. • 6D BIM modely – Podporuje zkoumání a optimalizaci energetické náročnosti společně

s udržitelností. Model tedy slouží jako analyzační nástroj pro odhad, měření a ověřování spotřeby před a během jejího užívání. • 7D BIM modely – Je model, který je vytvářen pro potřeby Facility Managementu za

účelem podpory činnosti údržby různých zařízení nutných k zajištění fungování objektu.

154


Technologie virtuální reality nám svým fungováním umožní zprostředkovat uživateli hned dvě klíčové charakteristiky typických BIM modelů a sice lepší komunikaci mezi dílčími profesemi a současně také zlepšení pochopení problematiky. To ve spojení s daty a parametry, které lze vhodně interpretovat, ať již samostatně graficky, nebo textem, vede k možnosti důkladné analýzy, alternativních řešení, nebo jen pouhé, ale možná nejdůležitější, lepší součinnosti. Není tak s podivem, že použití VR, jak musí být z této knihy jasné, ve stavebním průmyslu roste. Je také jasné, že VR je ve spojitosti s BIM pouhým logickým a přirozeným krokem fungování stavebního průmyslu, který již teď i bez různých zmíněných modelů funguje, ať již zcela, nebo jen částečně. VR bez problémů zapadá do celého procesu a všech dimenzí modelů a zlepšuje tak součinnost uživatele s projekty samotnými. Je však nutné, aby byly tyto modely kompatibilní s VR, což se často jeví jako problém. Je tak pro zatím kladen důraz zejména na možnost prozkoumávat modely a analyzovat či komentovat data, která jsou v takových BIM projektech obsažena, jak se přesvědčíme v následujícím textu. Předběžně je však možné dělit VR s propojením do BIM na několik kategorií, které se mohou a nemusejí vzájemně prolínat. Konkrétně se jedná o následující: • Prozkoumávání modelů • Konzultace modelu • Analýza dat

5.5.1 VR BIM pro detekci kolizí Jedním z nástrojů modelů koncepce BIM, který současně slouží k prozkoumávání, konzultaci a analýze dat a který má zajistit změnu ve stavebnictví, je tzv. detekce kolizí. Jedná se o nástroj, který po označení či kategorizaci/klasifikaci dvou různých entit, nejčastěji například různých potrubí ZTI, VZT apod., dokáže vyhodnotit, zda se takto označené prvky navzájem v modelu protínají. Je potřeba si uvědomit, že se nebavíme o malých rodinných domech, nýbrž o komplexních stavbách, které jinak není možné osobně kontrolovat, jak tomu tak bylo ještě několik let nazpět. Dodnes není neobvyklé, že kolize tvoří velkou část víceprací a mnohdy je obrovským problémem je odstranit a často se potýkáme s problémy, viz Obrázek 5-19. Současné nástroje se rozdělují do různých kategorií. V současnosti rozlišujeme tři přístupy [94]:

155


• Tradiční přístup – Ruční kontrola dokumentace a kót napříč profesemi a napříč

dokumentací. • Automatický přístup algoritmizací – Nástroje, které berou metadata o entitách,

konkrétně jejich prostorové vymezení. Následně data porovná a pokud dojde ke kolizi dat, vyhodí chybové hlášení. • Metoda LIDAR – Metoda dálkového měření pomocí laserového pulsu a doby jeho šíření

(anglicky „Light Detection And Ranging“) je variantou 3D scanningu, který je následně importován do modelů 3D-BIM, kde je provedena komparace. K této metodě si řekneme více v pozdějších kapitolách. Je jasné, že tradiční metoda a metoda LIDAR jsou časově velmi náročné. Současně s tím je automatický přístup algoritmizacemi, které jsou součástí programů jako Revit, ArchiCAD, Allplan Nemetschek a další jsou pouze tak dobré, jak dobré je nastavení kategorizace a jak znalý je uživatel. Následná aktivace nástroje je tak co se týče přesnosti odvislá od uživatele samotného. Není tak s podivem, že se něco opomene, nebo zcela vynechá. Stále jsme také závislí na zobrazení problematiky prostřednictvím monitoru.

Obrázek 5-19: Detekce kolize při využití BIM modelu

Hledáme se tedy najít optimální řešení, které bude nejlépe využívat automatizace v detekci kolizí, ale současně které nebude zcela samostatné. Opět se zde nabízí možnost využití virtuální reality. Ačkoli se může zdát, že se v problematice vracíme k počátku, tedy tradičnímu kontrolování dokumentace a provázanosti, není tomu tak. Detekce kolizí ve VR totiž kombinuje tradiční přístup s automatickou kolizí a současně s tím celý proces posouvá dále díky fyzické přítomnosti uživatele, či uživatelů, viz Obrázek 5-20, u

156


problému samotného. Dostáváme tak nástroj, který nás dokáže rychle přemístit do místa problému, ale současně který nám umožní si kritická místa důkladně prohlédnout z vlastní perspektivy, což se často stává kritickým bodem, ve kterém se objevují chyby.

Obrázek 5-20: Detekce kolizí prostřednictvím využití VR u BIM modelů [95]

Obrázek 5-21: Detekce kolizí prostřednictvím využití VR u BIM modelů [96]

Využití v tomto směru nám tedy přináší jednu z nejúčinnějších metod využití VR, které spojení těchto technologií s VR přináší. Co se týče softwarového vybavení, existuje celá řada programů, které umožňují spuštění tohoto nástroje. Mezi tyto programy tak patří například IrisVR, Vrex, InsiteVR, Navisworks VR a další.

5.5.2 VR BIM pro kontrolu projektové dokumentace a eliminace chyb Dalším směrem použití BIM modelů pro stavební praxi je kontrola a eliminace chyb ve smyslu správného umístění, zabudování a samotného výběru prvků. Tedy opět nástroj pro prozkoumávání, konzultaci a analýzu dat. Je logické, že zejména větší projekty trpí častým

157


nepochopením součinnosti jednotlivých profesí. Stává se tedy, že se do projektové dokumentace zanesou objekty, přístroje, nebo jiné entity, které byly špatně zvoleny, nebo které jsou špatně zabudovány. Není ani neobvyklé, že se zkrátka projektová činnost splete a oproti požadavkům investora, dozoru, nebo úřadů zanese do modelu něco špatně, co je v rozporu s požadavky výše zmíněných entit. Doposud eliminace a kontrola chyb dokumentace probíhala pouze tradičním způsobem, tedy ručním prozkoumáváním modelu, čtením zpráv a dat. Je tedy jasné, že při takovém přístupu jsou chyby téměř nevyhnutelné. Současně s tímto je nutné zapojit do kontroly také specialisty, nebo investory, aby tak mohli přesně specifikovat co konkrétně je v případné dokumentaci za chyby. Virtuální realita nám v tomto případě poskytuje dvě věci. Z předchozího odstavce nám poskytuje možnost, jak procházet model, kontrolovat individuálně a osobně veškerá zařízení a další vybavení objektu. Dále, co je důležité, nám poskytuje možnost případné neshody či odklon od dokumentace sdílet. Jak můžeme vidět na následujících obrázcích, je toto sdílení možné dělat dvěma cestami a sice přímou konzultací v prostředí VR s danou osobou zodpovědnou za určitou technologii, viz Obrázek 5-22. Tímto narážíme na následující kapitolu ohledně využití VR v kolaborativním prostředí, kde bude tato problematika vysvětlena víc. Další možností VR, jak sdílet problém a informaci, je provádět připomínkování přímo do modelu samotného, viz Obrázek 5-23.

Obrázek 5-22: Eliminace chyb a kontrola modelu ve VR s možností kolaborace [97]

158


Obrázek 5-23: Detekce, eliminace a katalogizace chyb prostřednictvím připomínkování do VR modelu [95]

Obrázek 5-24: Detekce, eliminace a katalogizace chyb prostřednictvím připomínkování do VR modelu [98]

Připomínkování do modelu nám umožňuje nejen daleko lépe detekovat případné nesrovnalosti a chyby, ale současně také lépe popsat a zaznamenat nedostatky. Zaznamenávání je možné stejně jako v normálních softwarech, tak i ve VR provádět textově a pořízením obrazu. Také, co je výhodou, je možné, viz Obrázek 5-24 přidávat přímo do modelu čárově či jinak zvýraznění daného problému. Překážkou, kterou je nutné často překonat, jak u detekce kolizí, tak u eliminace chyb projektové dokumentace je samozřejmě sdílení problému, jak už bylo zmíněno. V tomto případě tedy vytvoření kompatibilního modelového formátu, nebo jiného sdělovacího média, které bude možné aktivně sdílet i s osobami, které VR nevlastní. Je však možné říci, že tento problém se velmi efektivně daří překonávat. Mezi programy, které je možné k tomuto způsobu práce ve VR patří například Prospect, InsiteVR s programem BIM 360, Navisworks VR, a další.

159


Co se týče obyčejného procházení modelů, lze využít k řešení celou řadu již zmíněných softwarů, viz kapitolu o použití VR v přípravných fázích projektu. Nelze však očekávat, že v takových softwarech budeme schopni odhalit všechny chyby, které případný model bude mít, nebo takové chyby sdílet jiným způsobem než vypsáním na papír, nebo do dokumentace.

5.5.3 VR BIM pro analýzu dat BIM model disponuje ve svých vyšších dimenzích řadou dat, které jsou využívány ať již pro pochopení činnosti objektu, facility management, nebo pro nejrůznější analýzy. Analýzy mohou být různé, od jasných zastoupení, jako je například tepelná technika v podobě detekce tepelných mostů, optimalizace energetických ztrát, nebo akustika, nebo méně jasné jako je například finanční analýza. BIM model a program, který s tímto modelem pracuje, nám umožňuje se všemi těmito daty do různé míry pracovat. Jelikož pokročilá stavební fyzika ve spojitosti s VR bude probrána v následujících kapitolách, zaměříme se ve spojitosti s analýzou dat zejména na její interpretování samotnému uživateli. Jaká data tedy konkrétně vstupují do takové analýzy? Díky pokroku v informačních technologiích můžeme zachytit nárůst dat, ať již v jejich množství, nebo v jejich velikosti. Stejně tak můžeme pozorovat, že technologie, které slouží ke generování nejrůznějších dat jsou buď daleko více sofistikované, nebo daleko více dostupné než v letech minulých. Lze tak ve spojitosti s BIM modelem rozdělit data na 3 skupiny. První skupinou jsou data vstupní, která zadáváme přímo do modelu a přiřazujeme je jednotlivým entitám. Další skupinou jsou data simulovaná právě na základě dat vstupních. Poslední skupinou jsou data sbíraná pomocí čidel. Je hlavní si tedy uvědomit, že všechna tato data můžeme ve spojitosti s BIM modelem sbírat a dále je využívat. Díky takovému množství dat se jakákoliv analýza stává neuvěřitelně komplikovanou záležitostí. Nejde zde však jen o pouhá data a jejich sběr, ale o to se v datech zorientovat a pochopit, co obsahují, jinak postrádají smysl. Potřebujeme tak nástroj, který uživateli tyto věci zprostředkuje, ideálně co nejrychleji a nejefektivněji. Ačkoli takové nástroje existují a jsou vysoce výkonné, jejich použití pro daný problém závisí často na interpretaci dat ve smyslu jejich rozložení či geometrie v prostoru. Zde tedy opět přichází ke slovu virtuální realita a vizualizace dat samotných. Úzce zde tak narážíme například na problematiku využití virtuální reality ve spojitosti s GIS, nicméně tam, kde GIS využívá serverové, nebo online dostupné databáze, tam VR v BIM modelech pracuje pouze s lokálními daty. Dalším rozdílem je také samotná interpretace dat, kde

160


BIM vytváří vlastní model pro samotnou interpretaci a GIS využívá prokládání dat a následnou vizualizaci s mapami. Vizualizace je však v obou případech mostem mezi kvantitativními informacemi v datech a lidskou intuicí a porozuměním. Stejně jako tabulkové procesory jako Excel nám rychle umožní dívat se na data v grafech, tedy dvou dimenzích. Novější verze nám umožní i vizualizaci dat ve třech dimenzích, nicméně často za cenu nižší kvality zobrazení, která jde při velkých datových paketech velmi rychle dolů.

Obrázek 5-25: Využití VR k analýze dat BIM modelů [99]

Řešením je tedy opět virtuální realita, viz Obrázek 5-25, která nám umožňuje tato data nejen interpretovat ve třech a více dimenzích, ale současně velmi snadno s daty manipulovat, obcházet je, selektovat a vzájemně prolínat, což vede k pochopení vzájemné provázanosti. Současně je dokázáno, že díky pohlcení virtuální realitou vnímáme a zpracováváme data daleko lépe, snáze v nich hledáme spojitosti a s větší efektivitou jsme schopni případné vzorce selektovat a vyhledat. Zde však výhody využití VR k analýze dat nekončí. I když bude tato problematika dále rozvedena v samostatné kapitole, bavíme se také v této spojitosti o kolaborativní spolupráci jednotlivých uživatelů, kdy díky prostředí VR můžeme data společně sdílet, procházet a poskytovat tak daleko větší míru pochopení všem zúčastněným stranám, jak můžeme vidět, viz Obrázek 5-26.

161


Obrázek 5-26: Kolaborativní prostředí VR k analýze dat BIM modelů [99]

Využití VR je tedy stejně jako u předcházejících možností velmi rozšířené a populární. Mezi programy, které je možné k tomuto způsobu práce ve VR patří například 3Data Analytics, nebo také Virtualitics.

5.5.4 VR BIM a konstrukční plánování 4D BIM modely, které v sobě integrují fyzické 3D prvky s časem lze použít, kromě působivých vizualizací a korigování součinností jednotlivých profesí, mimo jiné i pro prostředí virtuální reality. Princip je obdobný jako například u detekce kolizí, nebo u eliminace chyb z projektové dokumentace. Největším rozdílem, který zde je, je však kladen na samotné informace tvořící 4D model, tedy čas/fázi/etapu, ve které je daná entita zhotovena. Společně s harmonogramem a technologií VR je tak za pomocí vizualizace možné simulovat objekt v jeho různých fázích výstavby. Kromě jasného přínosu v konstrukčním procesu, který uživateli přináší možnost se vyhýbat nepřesnostem, chybám při vytváření stavby a komunikačnímu ruchu, který může vznikat mezi jednotlivými profesemi nám toto využití VR slouží v podstatě jako vylepšená verze detekce chyb

162


a kolizí. Jak bylo opakovaně zmíněno, tyto nástroje jsou pouze tak dobré, jak schopný je uživatel a je snadné udělat chybu. VR v konstrukčním plánování nám však může pomoci pochopit jednotlivé fáze výstavby daleko lépe a současně je umožněno uživateli důkladně dbát při procházení modelu na správné seskupení entit do jednotlivých sad souvisejících s danou stavební etapou. Nejde však jen o jednotlivé etapy. Pokud máme například skryté prvky ve zdech, podlahách, stropech, či sendvičové konstrukce, tak je při procházení dokumentace ať už v daném programu, nebo ve VR, občas obtížné důkladně zkontrolovat všechny vrstvy, jelikož jsou zkrátka vzájemně překryté. Díky tomu, že však 4D BIM model operuje i s časem, kdy jsou jednotlivé komponenty zabudovány, můžeme tyto entity daleko lépe kontrolovat, ať už to bude pomocí rozdělení samotného sendvičového prvku v samotném VR, nebo podle etapizace jeho zabudování a následné filtrace zobrazených konstrukcí, viz Obrázek 5-27. Mezi softwary, které je možné ke konstrukčnímu plánování využít patří například Navisworks, Enscape, InsiteVR, Twinmotion a další. Celkově toto použití VR vede k odstranění častých chyb souvisejících s nevhodně sestavenými sekvencemi jednotlivých subdodávek a ke zlepšení a lepšímu pochopení harmonogramu, který je současně možné daleko lépe optimalizovat. Pokud k tomu přidáme také fakt, že toto využití VR je možné opět spojit s kolaborativním prostředím, dostáváme tak vysoce výkonný nástroj, díky kterému můžeme nejen optimalizovat harmonogram, ale současně také sledovat, zda jsou jednotlivé profese či entity prováděny včas a v logické posloupnosti. Zde také narážíme opět na problematiku 3D scanningu jako kontrolního systému stavebního procesu a vzájemného porovnávání skutečného mračna bodů s modelem ve VR. Tyto informace však budou probrány v následujících kapitolách.

163


Obrázek 5-27: Vyfiltrování zdravotechnických prvků ve VR BIM modelu [100]

Ačkoli je možné BIM modely a koncepci využít ve spojení VR téměř ke všemu, tato kapitola se zaměřila pouze na činnosti, které nejvíce souvisejí s problematikou vytváření samotné projektové dokumentace, nebo její kontroly. Z uvedeného textu je patrné, že kvalitní BIM model je sice obtížné vytvořit a jednotlivé dimenze jsou mnohdy pouze nedosažitelným snem, ale takto vytvořený model digitálního dvojčete nám ve spojení s VR dává možnost naprosté kontroly nad vším, co ve skutečnosti ve stavebním procesu proběhne, jak se také budeme moci přesvědčit v kapitole zabývající se využitím virtuální reality ve facility managementu. Je tedy logické, že využití bude pouze a jedině stoupat s rostoucí dostupností technologií.

5.6 Použití VR pro vytváření kolaborativního prostředí Sdílení informací. Komunikace. Porozumění. Ne nadarmo se říká, že pokud není nějaká informace sdílena, neexistuje. Pro stavební problematiku tento problém platí hned několikanásobně. Pokud se nějaká informace nedostane od projektanta ke zhotoviteli, není nutné říkat, jaké může mít toto zanedbání následky. Současně s touto problematikou se můžeme podívat, jak svět reagoval na vyhlášení karantény v roce 2020, kdy byly sdělovací služby, jako jsou online videokonference, webináře a další jiné formy kolaborace důležité pro zachování relativně normálního běhu věcí. Není tak s podivem, že můžeme čekat na poli těchto služeb další vývoj. Problém však nastává, když potřebujeme něco

164


protistraně ukázat, prezentovat, nebo jinak předat informace, které je možné sdělit pouze živě. Zde se tedy opět dostává ke slovu použití virtuální reality, tentokrát zejména ve své aktivní a interaktivní podobě.

Obrázek 5-28: Ukázka interaktivního kolaborativního VR prostředí [101]

Kolaborativní virtuální prostředí, anglicky označováno zkratkou CVE (Collaborative Virtual Environment) se, jak název napovídá, používá ke spolupráci a vzájemné interakci mnoha účastníků a stran, které jsou nezávisle daleko od sebe, často rozmístěny po celém světě. Typickým příkladem mohou být sdělovací prostředky ve formě diskuzních fór, nebo daleko častěji multiplayerové online hry, které jsou paradoxně na poli vytváření kolaborativního prostředí naprostými průkopníky. Jaké jsou však výhody a nevýhody tohoto prostředí? Výhody • Komfortnost – Uživatelé a jednotlivé strany už nadále nemusí nikam cestovat a mohou

se tak setkat v klidu a pohodlí svého domova. • Nové možnosti – Konference, schůzky, nebo porady jakéhokoli druhu a zaměření už

nemusí být omezena místem a velikostí expozice či počtem osob. Nejde jen velikost, ale také o výtvarné ztvárnění takového setkání. Není těžké si představit namísto tradiční konvenční schůzky v kanceláři například posezení na slunné pláži, na vrcholku hor a mnoho dalších. Jelikož také nejsme omezeni místem konání, můžeme na takových setkáním přivítat jednak daleko více osob a samozřejmě také již nadále neřešit například zahraniční hosty. • Zapamatovatelnost – Díky tomu, že prostředí VR je pro nás vždy něčím neobvyklým, je

prokázáno, že si automaticky zapamatováváme a dlouhodobě pamatujeme daleko

165


větší objem dat a informací, které se při schůzkách ve VR probírají. Současně s tím jsme také daleko méně rušeni vnějšími podněty okolního reálného světa. • Časová flexibilita – Díky tomu, že nejsme zatíženi cestováním je pro účastníky daleko

snazší si takovou schůzku naplánovat a zúčastnit se, byť je jejich časová vytíženost značná. Stejně tak nejsme nadále zatíženi faktem, že jsme na schůzce a pouze na schůzce. Díky VR headsetu, který můžeme kdykoli sundat a nandat již nejsme nadále fixováni pouze na jedno místo. • Úspora financí – CVE nám umožňuje nejen vynechat cestování, ale také umožňuje

ušetřit peníze, které jsou s cestováním a ubytováním spojené. Současně s tímto se také ušetření financí značně projeví na výdaji spojenými s místem například na fyzické výstavě či konferenci, které je často velmi značné. • Bezpečnost a ochrana – Schůzky a místa, kde se trvaleji shromažďuje větší počet osob

jsou vždy bezpečnostním rizikem. Jak nám opakovaně dokazuje dnešní svět, je potřeba na tento fakt myslet. Současně, jak nám ukázala situace v roce 2020 je nutné myslet nejen na bezpečnostní riziko, ale také na riziko zdravotní. Toto vše je však možné díky CVE obejít a vyřešit bez nutnosti vzdálit se z bezpečí svých domovů. • Úspora životního prostředí – Díky tomu, že nám odpadá nutnost na schůzky cestovat,

šetříme současně s náklady také životní prostředí. Další formou úspory životního prostředí je také snížení odpadů ve formě potencionálního přebytku reklamních prospektů a dalších. • Gamifikace – Díky tomu, že prostředí je velmi přívětivé, co se týče uživatelského

přístupu, nabízí se zde, stejně jako v kapitole ohledně využití VR jako vzdělávacího nástroje, technika gamifikace, tedy snaha zvyšovat zájem klientů pomocí herního designu a dalších principů spojených s herním průmyslem. Je tedy jasné, že využití VR pro vytvoření kolaborativního prostředí má naprosto bez problému své kladné stránky, které jsou v drtivé většině velmi kladně vítány. Bohužel se však, stejně jako v jiných případech, najdou i negativní stránky, které není možné přehlížet. Nevýhody • Nároky na výpočetní techniku – Stejně, jako tomu zazní v jiných kapitolách, tak i zde je

nutné si připomenout, že i když je VR na vzestupu, má do svého plného potenciálu ještě daleko. Je totiž nutné myslet na fakt, že každý účastník CVE je nucen vlastnit

166


headset a dostatečně výkonný počítač, nebo jiné zařízení mající podporu dané platformy. Nicméně, díky moderním headsetům, které již nevyžadují připojení k PC a také variabilitě zařízení, která podporují možnost VR se tento problém stává pomalu, ale jistě velmi snadno odstranitelným. Současně lze také celkem snadno odůvodnit koupení některého přístrojového vybavení, které velmi často vyjde levněji než cestovní náklady. • Internetové připojení a kvalitní servery – Ačkoli se opět jedná spíše o individuální

problém, je nutné myslet na fakt, že aby byla konference příjemná pro všechny zúčastněné strany, je nutné dostatečně rychlé internetové připojení. Současně s tím je problém v jednotlivých instancích VR, které na rozdíl od reálně se konajících schůzek nemusejí udržet stejný počet účastníků. Představa, že se najednou na jednu konferenci dívá například několik tisíc diváků je stále bohužel trochu mylná. • Limitace přístroji – Zde je myšleno zejména na výdrž baterie některých přístrojů a

headsetů. Současně s tím může být také problém ve faktu, že mít na sobě headset několik hodin v kuse není pro většinu lidí příjemným zážitkem. Je také nutné myslet na fakt, že přístroj sám o sobě něco váží, a i když většina moderních přístrojů již umožňuje mít na sobě současně headset a brýle, nejedná se zrovna o příjemný zážitek, který by každý s nadšením takto limitovaná osoba vyhledávala. • Chybějící osobní kontakt – Přestože se v některých případech jedná o možnou výhodu,

některé studie dokazují, že chybějící lidský kontakt vede ke snížení zájmu a také k pocitu odloučení. Může se tak jednat o potenciálně problémovou záležitost. • Vznik kinetózy – Jedná se o nežádoucí, ale relativně častý problém, který vzniká

z chybějícího podnětu reálného pohybu oproti pohybu imaginárnímu ve VR, označovaném také jako „Motion Sickness“. Ačkoli se problém dostavuje pouze u části účastníků a v různých měřítcích od bolesti hlavy až po nevolnost, není bohužel možné tento fakt při konání schůzek zcela opomenout. Je však možné, že se tento problém s rostoucí sofistikovaností moderních headsetů vyřeší zcela sám. Po přečtení výhod a nevýhod nám ze seznamu vyplývá, že CVE je nejen velmi výhodné, ale současně se dají jeho nevýhody v mnohých problémech snadno překlenout. Než přejdeme ke konkrétnímu využití, je nutné specifikovat funkčnost samotné aplikace, které pracují a vytvářejí CVE.

167


Abychom více pochopili další potenciální výhody a limitace a také abychom se dokázali lépe zorientovat mezi aplikacemi již existujícími, je nutno popsat způsob, kterým mezi sebou jednotlivé aspekty komunikují. Tyto aplikace podporující vznik kolaborace u různého počtu uživatelů současně jsou totiž založeny na různém modelu sdíleného virtuálního prostředí. Kvůli rozmístění jednotlivých účastníků se však často takové programy potýkají se vzájemnou komunikační latencí, tedy zpožděním přeposílání a obdržení dat jiné strany, nebo limitací ve smyslu výměny dat mezi jednotlivými stranami. Existuje tedy několik různých modelů, které řeší tuto konzistenci a výměnu dat tak, aby byly problémy spojené s latencí a vzájemnou komunikací minimální. Tyto modely dat přímo ovlivňují samotné fungování a programování aplikace. Jelikož vytvářejí konstrukci předmětného programu, říká se jim také architektura CVE. Vzhledem k tomu, že existuje velké množství různých architektur, byly vybrány čtyři nejčastěji používané, jejichž schéma je možné si prohlédnout, viz Obrázek 5-29.

Obrázek 5-29: Nejčastější architektury CVE

Centralizovaná primární scéna – Všichni uživatelé obdrží pouze repliky primárních dat každého prvku. Originál zůstává pouze na jednom počítači, který se tak nazývá server. Výhodou je

168


naprostá serverová kontrola nad CVE, nevýhodou však je, že je celé prostředí závislé na rychlosti tohoto počítače. Distribuovaná primární scéna – Všichni uživatelé obdrží primární repliku data každého prvku a systém tedy není závislý na serverovém počítači. Pokud dojde k výpadku jednoho počítače, nebo připojení dalšího uživatele, daný uživatel obdrží data od ostatních účastníků. Výhodou je vysoký výkon celého CVE a také možnosti kapacity uživatelů. Nevýhodou je však velmi problematické programování takového modelu a také konzistence, která je odvislá od dat zprostředkovaných jednotlivým účastníkům. Vlastnictví dat – Primární data každého prvku jsou stejně jako v předchozí architektuře distribuována mezi uživatele. Rozdílem však je, že tentokrát každý uživatel má vlastnická práva a data jsou originálem. Výhodou je, že architektura takového CVE vede ke stabilnějšímu systému, který je současně daleko flexibilnější a lépe programovatelný. Nevýhodou je, že čím vyšší je počet uživatelů, tím nižší je výkon celého programu a prostředí. Aktivní replikace – Tato architektura CVE používá peer-to-peer přístup, kde jsou si všechny repliky dat rovny. Díky metodě tzv. atomického multicastu, který má za úkol hromadně a bez výjimek aktualizovat veškerá data se udržuje systém synchronní mezi jednotlivými uživateli. Výhodou je kompletní synchronizace scény na všech počítačích a stejná míra dat. Nevýhodou je, že takové systémy jsou svou rychlostí odvislé od nejslabšího uživatele/počítače. Jak nám ukazuje architektura jednotlivých CVE, jedná se o téměř totožnou a často naprosto stejnou stavbu, jako lze nalézt u her, které mají podporu hry více hráčů. Pokud tedy chceme vybrat ideální kolaborativní prostředí, je nutné myslet na požadavky, které na takové prostředí vlastně máme a které ve většině případu vycházejí z počtu osob a účelu prostředí. Je tedy na tento fakt nutno při výběru platformy myslet. Jak již bylo zmíněno, setkáváme se primárně s využitím aktivní a interaktivní formy VR. Pasivní forma se v tomto případě, kdy je nutné vzájemně komunikovat či jinak jednat jeví jako nedostačující. Využití aktivní VR v CVE – Pokud se bavíme o aktivní VR pro účely schůzek, konzultací, nebo také konferencí, jedná se čistě o prostředí buď plně vytvářené pomocí simulace, nebo o prostředí, které má základ v naskenované realitě zprostředkované dále ve virtuální realitě. Uplatňují se zde veškeré předešlé výhody, které jsou uvedeny, viz výše. Jednotlivé aplikace jsou většinou určeny na různé platformy, aby tak byl maximalizován počet potenciálních uživatelů. Jak můžeme vidět

169


na následujícím snímku, viz Obrázek 5-30, lze CVE využít jak na konzultace, tak na online prezentace s možností komunikace, kdy je snímán mluvící i s okolím a ostatní jsou pouze diváky. Součástí je kromě samotného ovládacího UI další rozhraní sloužící jako textový chat mezi jednotlivými uživateli, u kterého je také důležitá funkce převodu mluveného slova do psaného textu. Můžeme tak velmi efektivně projednávat obsahy projektových dokumentací, problémy na stavbě, nebo společně kontrolovat výsledné projekty či jinak interagovat mezi jednotlivými subjekty. Je však podstatné sdělit, že aplikace se často prolínají z hlediska jejich aktivity a interaktivity a je možné je použít pro obě možnosti. Mezi aplikace, které lze v tomto směru využít patří např. Project Chimera, Foretell Reality a další. Lze také čekat, že díky problematice ohledně ochrany bezpečnosti osob čeká tuto problematiku rapidní vývoj.

Obrázek 5-30: Použití aktivní verze VR v CVE pro konzultace – Projekt Chimera [102]

Využití interaktivní VR v CVE – Stejně, jako u aktivního využití VR, i zde zůstávají pracovní prostředí totožná, tedy buď plně simulovaná, nebo naskenovaná. Na rozdíl od aktivní VR je interaktivní využití daleko rozšířenější a logicky také náročnější na ovládání. Pokud půjdeme do detailů, je nutné vytvářet totiž nejen prostředí, ve kterém se jako diváci pohybujeme, ale také modely. Co se týče modelů, narážíme zde na stejný problém, jaký řešíme i u použití VR u vizualizací a sice jejich nedostatek. Pokud tedy chceme prezentovat některé konkrétní problémy, je nutné problematiku předem připravit ve smyslu nasnímání, namodelování, nahrání apod. Současně s tím je nutné počítat, že modely musí být v dostatečné kvalitě a zejména že jsou interaktivní, aby bylo možné je náležitě využít. Jak můžeme vidět viz Obrázek 5-31, existují různé možnosti, k čemu lze využít toto prostředí. Od čehokoli od interaktivní konzultace, po názornou ukázku určitého typu modelu až po interaktivní prezentaci před investory, nebo jinými subjekty.

170


Opět je na místě připomenout, že lze tak to daleko vyšší míry řešit libovolné záležitosti na zcela originální a neopakovatelné úrovni. Mezi aplikace, které lze v tomto směru využít patří např. Spatial, RUMII, Worldviz a další.

Obrázek 5-31: Použití interaktivní verze VR v CVE pro konzultace [103], [104], [105]

Z uvedených informací je přínos CVE naprosto jedinečnou záležitostí. Kde pro zatím dominují světu videohovory a videokonference, tam lze časem čekat nástup těchto zcela jedinečných technologií. Tento typ kolaborativního světa je také jistým předchůdcem budoucího pracovního prostředí pro tvorbu vizualizací a dokumentací všeobecně, kdy právě zmíněné vlastnosti a výhody převáží konvenční přístup k řešení projektů a problémů. Ačkoli se jedná o dalekou budoucnost, cesta je připravena a jak jsme se mohli přesvědčit v předchozí kapitole Zpracování 3D projektové dokumentace pomocí VR a propojení s BIM, je nejen očekávána, ale s nástupem koncepce BIM a dalších nových technologií také velmi vyhledávána.

5.7 VR jako nástroj pro vzdělávání 5.7.1 VR a vzdělávání v oblasti stavebního průmyslu Výuka a výukové nástroje se v průběhu celého vývoje lidstva mění. Z předávání informací ústy jsme se posunuli k hliněným destičkám, papyrům, pergamenům, papíru a dnes k PC obrazovce.

171


Stejně tak je tomu však s vývojem názorných ukázek a praxe, kdy se zejména v posledních několika desetiletích objevují například letecké, či dopravní trenažery simulující nejrůznější situace, které mohou nastat. Těžko však najdeme trenažer na správné zapojení potrubí, správné zhotovení překladů, správné umístění výztuže a mnoho dalších. Vše spojuje fakt, že jde o těžko simulovatelné pracovní úkony, které je nutné ukazovat osobně na konkrétním případu. Je však jasné, že jde takto ukazovat například pouze část úkonů. Jak však budeme ukazovat například montování krovu ve výšce? Co poté například práce v hlubokých výkopech? Co evakuace ze zakouřené budovy? Buď tedy musíme ubrat z realističnosti takového nácviku, nebo musíme vystavit uživatele částečnému nebezpečí. Je také zřejmé, že nácvik a výuka není levnou záležitostí. I základní výuka bez pomůcek nás stojí čas a peníze. Jděme o krok dál a posuňme se na názornou výuku, kde je nutné dodat například výukový materiál. Jděme o krok dál a chtějme simulovat reálné prostředí s názornou ukázkou. Finančně se tedy dostáváme zcela na jinou úroveň. Nemusíme ani mluvit také o náročnosti na místo a počasí. Čím více se má taková výuka přiblížit reálnému prostředí, tím větší finanční nároky jsou s ní spjaté. I přes jakékoliv množství finančních prostředků však nejsme schopni napodobit veškeré situace, které mohou v reálu nastat a vždy jsme limitováni, kromě financí, také bezpečností. Těžko můžeme ohrozit lidské životy. Jsme tedy chtě nechtě limitováni. Virtuální realita a použití virtuálního prostředí nám však umožňuje mnohé věci a nabízí mnohé možnosti, mezi které patří právě vytvoření libovolného prostředí bez ohrožení lidských životů za téměř nulové náklady. Nejde však jen o tyto výhody. Realismus, kombinace náhodných faktorů a mnoho dalšího, to vše lze ve VR vytvořit a umožnit tak daleko lepší výuku či nácvik, jak bylo mimo jiné i zmíněno v předchozí kapitole ohledně vytvoření kolaborativního prostředí. Zde se však bavíme o VR jako o konkrétní učební pomůcce. Jaké jsou tedy konkrétní výhody použití VR jako nástroje pro vzdělávání? 5.7.1.1

Výhody

Poskytnutí bezpečnosti uživatelům Stavba, stavební proces a všeobecně stavební průmysl je často nebezpečné prostředí. Nejenomže jsou zejména pokročilé aktivity a technologie riskantní – pohyb desítek tun materiálů

172


po stavbě, lití tisíců kubických metrů betonu mezi bednění, těžká mechanizace apod. – toto je pouze část úloh, se kterými se setkáváme. K tomuto dále přidáváme nutnost umístit pracovníky na vysoká lešení, žebříky, to hlubokých výkopů a poté po nich chceme, aby ještě k tomu všemu byli opatrní. Je jasné, že dodržení bezpečnosti není jednoduchým úkolem a je tedy jasné, že penalizace je v lepších případech pouze otázkou peněz. Není nutné připomenout tedy, jak kritický je tréning a nácvik či výuka, ať už se toto týká nástrojů, přístrojů, nebo samotných situací. Stejně tak není nutné říkat, jak důležité je vytvořit co nejvíce realistický výcvik, který co nejvíce simuluje skutečnost. Odvedení pozornosti ať už vlastním rozpoložením, vnějšími podněty, nebo čímkoli dalším. Vše může vést k nebezpečným situacím a následnému ohrožení lidského života. Pokud se podíváme na historický vývoj, bylo dříve nutné vytvářet bezpečné prostředí, které velice hrubě simulovalo skutečnost, avšak s dostatečným přesahem do reality, což s sebou neslo také vytváření umělého nebezpečí, aby byl nácvik alespoň částečně realistický, což opět vedlo k ohrožení uživatelů a samozřejmě velké finanční investici. S nástupem virtuální reality jako nástroje pro výuku a vzdělávání, ať už s nástroji, BOZP, nebo mimořádné situace, se však otázka bezpečnosti uživatelů a finančních výdajů stává velmi pozitivní. Prostředí VR totiž nabízí 100 % bezpečnou možnost vzdělávání, a to vše pouze za zlomek ceny. Není tak s podivem, že se spousta společností uchyluje k této možnosti, jak vzdělat své zaměstnance napříč téměř jakýmkoli úkonem či situací. Možnost vytvoření a simulace nebezpečného a více realistického prostředí Jak již bylo zmíněno, vytvoření přesvědčivého prostředí stavby, nebo mimořádné situace je náročné a nese s sebou řadu omezení. Těžko najdeme výcvik, ve kterém jsme na vrcholu paneláků, lijeme hektolitry betonu, nebo se kolem nás skutečně vznáší tuny stavebního materiálu zavěšené na jeřábech. Limitace reality, finanční náročnost, ohrožení účastníků, to vše jsou problémy, se kterým se musíme při výcviku potýkat, často však na úkor vzdělání. Tréning virtuální realitou nám však dovoluje právě tyto problémy odstranit a umožňuje nám tak simulovat skutečné nebezpečí, které uživatele čeká, což s sebou nese jasné benefity. Můžeme tak zkoušet téměř všechny nebezpečné úkony, se kterými uživatel může přijít do styku, vše v daleko přesvědčivějším prostředí, které může být naprosto totožné s reálnou stavbou. Díky VR jsme schopni velmi úspěšně simulovat výšky, distrakci uživatele, stres, plus nebezpečí. Tedy vše,

173


co skutečně uživatel na stavbě zažije. Získáváme tím tedy značný náskok oproti dosavadním přístupům. Repetitivnost simulace Opakování je velmi důležitou součástí vzdělávání a je jasné, že čím víckrát si daný úkon zopakujeme, tím snáze si ho v budoucnu vybavíme, nebo ho budeme zvládat. Je však jasné, že v oblasti stavebnictví každé takové opakování vede na složité a finančně náročné řešení. Dále jen těžko zopakujeme naprosto stejné podmínky mezi jednotlivými výukovými běhy. Virtuální realita nám však umožňuje tento problém velmi snadno odstranit. Díky nízké finanční náročnosti spojené pouze s počáteční investicí je možné do nekonečna opakovat naprosto stejné simulace a tím tak lépe vzdělat svého uživatele, dokud nebude úroveň jeho vědomostí na dostatečné a uspokojivé úrovni. Vytvoření tzv. „perfektní bouře“ Perfektní bouře, tedy kombinace okolností, které dohromady drasticky zhoršují danou událost, nebo situaci. Ačkoli se jedná o velmi ojedinělý fenomén, do kterého vstupuje spousta neznámých, občas s velmi malou pravděpodobností může nastat. Je logické, že vytvoření takové situace je v reálném prostředí nemožné. Ve světe virtuální reality je toto však velmi snadné a není tak problém vytvořit extrémní situace, či dokonce katastrofické selhání. Virtuální realitě, stejně jako fantazii, se meze nekladou a celá problematika je tak problémem programu, který k takovému účelu používáme. Možnost nečekaných událostí Realita je složena z nečekaných událostí, které jsou často následkem neočekávaného aspektu. Přesto se však při plánování výuky konvenčními metodami právě tyto nečekané události, jako je vyrušení, odvedení pozornosti, počasí apod., z výuky odstraňují, aby tak bylo možné se zaměřit na předávání informací a na celistvost výuky, což vede ke snížení realismu a výuka tak do jisté míry ztrácí kontakt s realitou. Vše je otázkou peněz a generovat nečekané události vede k logickému prodražení. Když vezmeme v potaz i fakt, že chceme například vyzkoušet více než jednu takovou událost, často narazíme. Virtuální realita nám v tomto případě opět pomáhá odstranit tento problém a umožňuje uživateli vyzkoušet si právě tyto nečekané události v dostatečně reálném prostředí. Díky tomu

174


tak jakýkoli výukový přístup bude směřovat na předávání komplexních znalostí a tím tak připravit uživatele právě na často kritickou situaci rozhodující o správném výsledku. Bonusem je poté finanční nenáročnost a fakt, že je uživatel do výuky zcela ponořen. Možnost analýzy a zkoumání výuky Sestavit optimální výukový program, nebo správnou simulaci pro nácvik kritických situací je obtížné a často zdlouhavé. Je tedy logické, že po značné časové a peněžité investici nechceme, ideálně, už nic měnit. Často však zapomínáme na otestování a analýzu samotného programu, na jeho vhodnost a na to, zda je vše dobře koncipováno. Velice často při sestavování výuky spoléháme pouze na zprávy z různých incidentů, historických zkušeností, nebo subjektivní zážitky zúčastněných osob. Toto však může vést zejména u výuky BOZP, nebo u použití VR v mimořádných situacích, k problémům, protože tento přístup je v mnohých ohledech neefektivní. Obě zmíněné disciplíny jsou totiž ve skutečném světě dynamicky se vyvíjejícími ve smyslu rozdílné dostupnosti vybavení, různého rozložení staveb, nebo různých povětrnostních podmínek. Nikdy tedy nevíme, zda konkrétní program výuky je skutečně vhodným. Díky virtuální realitě je však možné proniknout do výsledných dat a je možné analyzovat nejrůznější jevy, které je nutné často odladit. Mezi tyto jevy může patřit reakční doba, zkoumání vnějších vlivů a jejich dopad na rozhodování, doba potřebná ke splnění dané situace, toto vše je pouhý zlomek informací, které díky takové simulaci můžeme zjistit, vše společně s videozáznamem, který můžeme z každého individuálního běhu dostat. Z nástroje VR se tak stává nejen výuková pomůcka, ale současně analyzační nástroj, díky kterému je možné odladit jeho další použití a tím se zaměřit na kritické skutečnosti vedoucí často k negativnímu výsledku. Zvýšení pozornosti uživatelů Každý, kdo prošel výukou ví, jak je těžké udržet dlouhodobě pozornost. Když jde o novou látku, jsme schopni vnímat mluvicího relativně dobře, nicméně je prokázáno, že pokud jde o opakování již probrané látky, pozornost diváka klesá téměř geometrickou řadou. Ať už jde o vnější podněty, nezajímavost a nepoutavost probírané látky, setkáváme se často s problémy. Stejně tak má spousta uživatelů zkušenost s nekomfortností výukových prostor, kdy sezení v lavici, nebo čekání na úkon výuky. To vše vede ke ztrátě pozornosti.

175


Virtuální realita má však výhodu v tom, že navozuje svému uživateli pocit skutečnosti a pohltivosti vlastního prostředí. Díky snaze plně replikovat fyzický svět se všemi jeho nedokonalostmi je každý uživatel nucen plně věnovat takovému prostředí svou pozornost. Toto realistické a pohlcující prostředí tak pomáhá účastníkům zapomenout, kde se skutečně nacházejí. Současně s tím je možné využít účastníka, který má aktuálně na sobě takový HMD využít jako samotnou výukovou pomůcku. Je logické, že není možné poskytnout například 30 lidem současně hardwarové vybavení. Nicméně, díky možnosti přenosu obrazu tak mohou ostatní účastníci pasivně sledovat co se v prostředí VR děje a proměnit tak čekání v další výuku. Lepší evaluace a analýza uživatele V předchozím odstavci již byla zmíněna výhoda VR jako nástroje pro analýzu úspěšnosti samotného výukového programu. Nicméně je jasné, že nejde jen o program, ale také o analýzu a evaluaci samotného uživatele a míru znalostí, kterými disponuje, což se při konvenčních metodách výuky stává značným problémem. Pozorování, testy, otázky, to jsou nástroje, které jsou dnes k dispozici. Často však není možné je použít. Jak můžeme například objektivně zhodnotit situaci, kdy se uživatel snaží proplést simulací napodobující zřícenou budovu, když nejsme ve stejné pozici? Virtuální realita nám opět přináší v tomto směru výhodu, díky které může trenér či operátor přesně pozorovat průběh dané simulace a díky zaznamenávání dat do detailu zhodnotit stav výuky daného uživatele. Připojme k tomu také možnost snímání pohybu a biometrik a dostáváme tak unikátní nástroj, jež dokáže objektivně zhodnotit připravenost. Možnost vytvoření přesného a specifického scénáře a prostředí Každá práce, firma či společnost operuje ve specifickém a unikátním prostředí. Stejně tak každý projekt vytváří nové, unikátní a specifické podmínky, ať už se jedná o komplexnost, rozsah, nebo počasí. Celkově je tak problematické odladit normální výuku přesně pro konkrétní práci, nebo firmu a potýkáme se tak s problémem nedostatečného vzdělání zaměstnanců. VR a simulované prostředí je tedy jedním z možných řešení, jak tuto problematiku obcházet. Tréninkové prostředí sice může být překonfigurováno dle potřeb, ale málokdy máme skutečnou možnost přiblížení se skutečnosti a současně prostředí staveb může být málokdy uzavřeno pro potřeby takové výuky. Logicky jsme tak co se týče skutečnosti opět tlačeni na otázku finančních

176


prostředků, což dohromady se zaváděním nových postupů, materiálů a nástrojů bývá často zlomové. Díky VR jsme však doslovně jedním kliknutím připravení změnit celé výukové prostředí na přesnou problematiku, anebo přesný nástroj.

Větší výkonnost Virtuální realita nám umožňuje se všemi zmíněnými benefity samozřejmě zvyšovat účinnost a efektivnost samotné výuky. Ať už se jedná o přesnost výuky, frekventovanost, opakovatelnost, nebo snížení časových a finančních nároků, VR přináší benefity, které není možné zpochybňovat. Jak dokazují některé studie, nebo již aplikované přístupy, prostředí virtuální reality dokáže zkrátit téměř o dvě třetiny čas potřebný k pochopení problematiky a zapamatování různých pracovních postupů. Zlepšení zapamatovatelnosti V návaznosti na poslední větu minulého odstavce narážíme na zapamatovatelnost, tedy zlomový bod každé výuky. I když je VR a jeho použití relativně nové a je nutné věnovat této problematice mnoho výzkumu, již teď je jasné že benefity, které s sebou nese, jsou nezanedbatelné a pomáhají, jak dokazuje např. tato studie. Ve většině případů se dostáváme na hodnoty o několik desítek procent lepší, než je tomu u tradičního přístupu. Současně, jak můžeme vidět, viz Tabulka 5-1, jsou případy, kdy je VR naopak horší, než tradiční postup. Celkově je tedy nutné použití VR vylepšit ve smyslu gamifikace, či jiného optimálnějšího přístupu k jednotlivým uživatelům.

Tabulka 5-1: Výsledky úspěšnosti použití VR pro výuku [106]

177


Snížení finanční náročnosti simulace, tréninku Zcela jasný a v minulých kapitolách a odstavcích mnohokrát zmíněný benefit virtuální reality, snížení finanční náročnosti tréninku je pro mnoho společností obrovským lákadlem. Většina společností ročně utratí až statisíce za důkladné proškolení svých zaměstnanců. Platí zde, že čím specializovanější výuka, tím více finančních prostředků je nutné vynaložit. Díky virtuální realitě by však tato cena mohla značně poklesnout a ušetřit tak zaměstnavateli a firmám velké náklady. Z výše uvedených je tedy patrné, že virtuální realita, podobně jako v předchozích či navazujících kapitolách, přináší obrovské výhody. Každá mince má však dvě strany a je tedy nutné zmínit kromě výhod i nevýhody použití VR jako nástroje pro výuku, které je nutné vzít v potaz. 5.7.1.2

Nevýhody

Nutnost velké plochy pro potřeby a účely simulace VR potřebuje pro účely jakékoli simulace velké, a hlavně prázdné prostory, které umožní onu ideální implementaci výuky. Ačkoli jsou nároky daleko menší než v případě, kdy bychom vytvářeli obdobnou tréninkovou místnost ze skutečných rekvizit, stále nejde o nikterak zanedbatelnou plochu. Současně také musíme myslet na to, že pokud chceme plně využít možnosti VR, musíme zajistit dostatečnou úroveň snímání externích senzorů.

178


Obrázek 5-32: Prostorové nároky na VR a ukázka při výuce [107]

Motion sickness Bohužel i zde si musíme připomenout jeden z problémů implementace VR a sice vznik kinetózy a s ní související problémy, jako je nevolnost, bolesti hlavy a další. Ačkoli se jedná o relativně ojedinělý problém vycházející z individuálního zdravotního stavu každého uživatele, jsou tací, kteří trénink ve VR nemohou bez různých zdravotních problémů podstoupit. Zvýšení finančních nákladů na technické vybavení Ačkoli je míra finančních nákladů VR diametrálně odlišná od klasického přístupu, stále je nutné myslet na celkem nezanedbatelné vstupní investice související s pořízením HMD headsetů, dostatečně výkonných počítačů a dalšího nezbytného hardwaru. I přesto, že finanční výhodnost byla v minulých kapitolách uváděna jako výhoda, počáteční cena kompletního hardwarového a softwarového vybavení bude často dosahovat stovek tisíc korun. Implementační a ergonomické problémy Přes vyjmenování všech možných výhod implementace stále narážíme na problematiku simulace některých úloh. Ať už se to týká simulace, nebo problémů s ovládáním takové simulace, nejedná se o zanedbatelné problémy, spíše naopak, jedná se o zcela kritické vymezení použití VR. Při simulaci jsme často odkázáni na délku kabeláže HMD headsetů, přesnosti snímání senzorů, přesnosti ovladačů, tvaru ovladačů, časovou latencí mezi pohybem uživatele a zaznamenáním

179


PC. Také, co nesmíme zapomenout, je nutnost připojení na samotný hardware, tedy PC nebo jinou konzoli. Stejně tak je těžké kromě vyjmenovaných ergonomických problémů napodobit některé skutečné podněty reálného tréninku, jako je například působení gravitace, vody, větru apod. I když je tedy použití VR velmi výhodné, stále je nutné myslet na jasnou a často nepřekonatelnou limitaci, která v mnohém brání opuštění tradičního přístupu k výuce. Je však pravděpodobné, že s vyvíjejícími se technologiemi jako je haptika, stále lehčí HMD a výkonnější senzory bude implementace i ergonomie časem na takové úrovni, která bude skutečně nerozeznatelná od reality. Generační rozdíly v možnostech použití VR Stejně, jako s implementací jakýchkoli moderních technologií, i zde narážíme na problém s použitím u různých věkových kategorií. Ačkoli se jedná o problém, který časem bude logicky lepší, zejména u generací, které vyrůstaly s moderními technologiemi, není tato nevýhoda opomenutelná a často se tak použití VR setká spíše s odporem. Dalším problémem je jistá nedůvěra v použití VR, která souvisí s dalším bodem. Pokud se také bavíme o generačních rozdílech, je nutné zmínit, že množství zdravotních komplikací a celkového diskomfortu s použitím VR vzhledem k věku uživatele/účastníka stoupá. Jedná se o simulaci, nikoli skutečnost Je jasné, že uměle vytvořená realita stále naráží na fakt, že je pouze umělá a v některých případech snadno rozeznatelná. Stejně tak narážíme na fakt, že pro vytvoření dokonalé iluze nám chybí externí vlivy, jako je vítr, gravitace, déšť, haptické podněty, pocit tepla/zimy a další podněty, které bychom v reálné situaci očekávali. I když jsou tedy výhody VR naprosto jasné, stále narážíme na fakt, že i nejmodernější hardware a software nám neposkytne stejný zážitek, jako realita. Nicméně lze však očekávat, že tato hranice bude stále více smazávána, jak nám mohou prozradit například nejmodernější full-body obleky podporující vliv haptiky a tím simulující gravitaci. Stejně tak je možné, že pro vytvoření lepšího dojmu ve VR lze kombinovat podněty, tedy vytvářet například vítr, mrholení, vystavět konstrukce, které následně budou použity jako kulisy a podobně. Nicméně, takto sofistikovaný výcvik opět vede na značné vynaložení finančních prostředků.

180


Z vyjmenovaných kladů a záporů je patrné, že virtuální realita a její použití ve výuce je více než ku prospěchu všech zúčastněných. Proto není s podivem, že se jedná o velmi rozšířený a populární způsob výuky, který nachází uplatnění v celé řadě aspektů ve stavebnictví, mezi které patří výuka bezpečnosti a ochrany zdraví osob při práci, nacvičování jednání a postupu při mimořádných situacích a poté samozřejmě trénování nejrůznějších pracovních postupů, úkonů a ovládání strojů. Co se týče BOZP a mimořádných situací, jsou na toto téma vymezeny kvůli rozsahu problematiky samostatná témata. Dále se tedy v této kapitole zaměříme na každodenní úkony, se kterými se na stavbě, či ve stavebním procesu můžeme setkat.

5.7.2 VR jako součást trenažerů a vzdáleného ovládání mechanizace Jako jedním z dominantních zastoupení v použití VR jako výukového nástroje nacházíme uplatnění, u již existujících trenažerů, kdy nejsme nadále odkázáni na LCD displeje a monitory, ale na HMD headsety. Díky tomu jsme tedy schopni simulovat lépe prostředí, ve kterém uživatel následně funguje. Lze tak simulovat cokoliv od pojezdu nákladními vozy, ještěrkami, zvedací plošiny, po jeřáby, lodní jeřáby apod., viz Obrázek 5-33. Za zmínku zde stojí, že například software ITI VR dodává k softwaru pro větší možnost tréninku také kompletní trenažer, viz Obrázek 5-34, nebo celou řadu dalších možností, jak co nejlépe propojit uživatele s virtuální realitou. Čím dál více se také setkáváme s tím, že samotné trenažery mohou fungovat jako vzdálené pracovní prostředí. Ačkoliv se jedná o již starý koncept, který můžeme z historie znát díky projektům NASA a řízení roverů apod., pomalu se z této technologie posouváme také do každodenního života, kdy například medicína v tomto směru je oproti jiným technologiím napřed. Stále

častěji vzniká

také problémem

související

s nedostatkem dostatečně

kvalifikovaných osob, zejména u velmi specifických profesí. Díky VR a sofistikované technologii přenosu dat společně s dostatečně dobře postaveným a konfigurovaným trenažerem tak není nutné pro případného operátora opustit domov. Nejde však jen o nedostatek kvalifikovaných osob. Stavba může být velmi nebezpečným prostředím a díky VR vzdálenému ovládání prostřednictvím trenažerů tak lze chránit lidské životy.

181


Obrázek 5-33: Ukázka VR při výuce ovládání jeřábů [108]

Obrázek 5-34: Trenažer pro operování s jeřábem [108]

Ačkoli se nejedná přímo o výuku ve VR, je propojení s touto kapitolou právě díky trenažerům a simulování skutečného prostředí pro uživatele zřejmé. Jak můžeme vidět na následujících obrázcích, viz Obrázek 5-35, je použití velmi snadné a lze očekávat, že v budoucnu bude používání VR jak u trenažerů, tak u vzdáleného přístupu stále častější a častější. Již teď je možné dokonale připravit případného uživatele téměř stejně dobře, jako kdyby reálně absolvoval výcvik na stavbě.

182


Obrázek 5-35: Trenažer pro operování s vysokozdvižným vozíkem [109]

Obrázek 5-36: Ukázka VR při výuce exkavátoru [110]

Je také celkem snadno představitelné, že si pro účely VR v otázce trenažerů můžeme představit jakýkoli dostatečně sofistikovaný software, který umožňuje současně integraci joysticků, volantů, pedálů apod. dohromady s VR. Není tak s podivem, že zejména v herním průmyslu najdeme nepřeberné množství nejrůznějších her, které využívají naprosto stejný přístup, možná pouze se zjednodušeným ovládáním.

183


5.7.3 VR jako výuková pomůcka u složitých konstrukčních a technických detailů Konstrukční a technické detaily jsou naprosto klíčovou součástí každé stavby. Ať už se jedná o jednodušší detaily, jako je například osazení oken, po problematičtější, jako je například řešení odvodnění plochých střech, až po nejproblematičtější detaily, jako jsou například zaatikové žlaby a mnoho dalších. Stavební průmysl je v tomto směru unikátní ve smyslu toho, že každá stavba disponuje jinými technologiemi či materiály a není tak ve většině případů lehké se s některými technickými úkony snadno vypořádat. Ačkoli se snažíme používat detaily již vymyšlené, je nám jasné, že ve většině případů je nutné vymyslet provázání konstrukcí stavby doslova na míru. Současně je poté nutné hlídat veškeré požadavky, ať už se jedná o řešení tepelných mostů, provázanost hydroizolací a mnoho dalších. Když se zaměříme na současnou výuku a současný přístup k řešení této problematiky, jsme odkázáni nejčastěji na pouhé 2D schémata, na kterých se vysvětluje vše. Současně s 2D schématy se čím dál tím více, zejména díky propojení s problematikou koncepce BIM, objevují 3D detaily, které už jsou vymodelované tak, aby byla jasně řešená jejich návaznost na zbývající konstrukce. Stále jsme však odkázáni na prostřednictví monitoru k tomu, aby nám co nejlépe sdělil informace. Dohromady s faktem, že málokdy operujeme v 3D prostoru se skutečným měřítkem jsme tak stále značně v nevýhodě. Jistou odpovědí na toto mohou být full-scale, nebo semi-scale reálné modely. Těžko však můžeme postihnout celou komplexitu stavebního průmyslu a existující reálné modely je problém zhotovit, nebo dlouhodobě skladovat. Odpovědí na toto je tedy opět nasnadě díky VR, která nepotřebuje pro modely fyzický prostor a je možné si projít cokoliv. Limitace je dána pouze stupněm rozpracovanosti detailů. Pokud se však bavíme o detailech v koncepci BIM, stále častěji se lze setkat s modely, které jsou vytvořeny v měřítku 1:1 samotným výrobcem a následně namodelovány tak, aby jejich úroveň byla srovnatelná se skutečností. Není tak problém si takové modely následně procházet a vysvětlovat si na nich nejrůznější uspořádání či problematiku, jak můžeme vidět, viz Obrázek 5-37.

184


Obrázek 5-37: Ukázka prohlížení konstrukčního detailu ve VR [111]

Výhodou VR je také fakt, že kdykoli můžeme odstranit část detailu, a tak ukázat části, které mohou být jinak zcela skryty. Ve smyslu použití se však jedná o částečně interaktivní detaily. Pro účely práce s modely je možné použít téměř jakýkoli prohlížeč či aplikaci, která pracuje s prostředím VR a která umožní nahrání předmětných modelů. Současně, pokud software umožňuje práci s modelem ve smyslu poznámkových textů, vypínání/skrytí jednotlivých dílčích částí, je to pouze výhodou. Díky velkému zastoupení softwarů, které toto umožňují zde nebudou jednotlivé možnosti uvedeny.

5.7.4 VR jako výuková pomůcka u interaktivních modelů Logickým navazujícím krokem je vytvoření plně interaktivních modelů, které uživateli umožní s modelem samotným pohybovat, nebo ho jinak dále editovat. Editace může být různá. Jak můžeme vidět na následujícím obrázku, jedná se například o VR model, který slouží jako pomůcka při výuce osvětlení vnitřních prostor a interakce tak spočívá zejména ve změně okrajových podmínek a času. Současně však umožňuje uživateli změnit rozměry oken či stěn, definovat jiné materiály apod. Současně s tím je možné zjišťovat věci jako je cena údržby, způsob údržby apod., což je bez použití VR možné pouze po složitých výpočtech, které jsou v případě VR automatizovány.

185


Obrázek 5-38: Ukázka interaktivního modelu VR u denního osvětlení [112]

Další ukázkou může být například interaktivní model sestavení stěny od základů, přes zdění, osazení oken a dveří, překladů až po finální dokončení a provedení zateplení, omítek a nátěrů. Jedná se o velmi komplexní model odpovídající BIM modelům 400 až 500. Díky míře takto zanesených detailů jsme schopni rozeznávat jednotlivé pruty výztuže, apod., viz Obrázek 5-39.

Obrázek 5-39: Ukázka interaktivního modelu VR konstrukce zdi [112]

Díky těmto modelům je také možné velice snadno klást důraz na logickou návaznost jednotlivých stavebních etap. Ačkoli se nám toto zdá jako naprosto jasná záležitost, není problémem, aby se nedostatečně edukovaná osoba ve stavebnictví spletla. Díky propojení s nezměrnými

186


databázemi nejrůznějších stavebních výrobků také můžeme operovat přímo s výrobky, které se skutečně používají, a ne pouze se zjednodušenými a často nedodělanými modely. Samozřejmostí je logicky propracovanost. Jak můžeme vidět na předchozích obrázcích, jedná se pouze o konkrétní konstrukci. Není však problémem tuto problematiku rozšířit na maximum a udělat i z celého staveniště interaktivní model, který může sloužit pro nejrůznější účely, viz Obrázek 540, ať už jde o posloupnost prací, samotné provádění, výcvik těžké techniky, BOZP a další. Opět se tedy dostáváme k předchozím kapitolám, zejména ke kapitole o vytvoření kolaborativního prostředí.

Obrázek 5-40: Interaktivní VR staveniště [113]

Díky tomu, že interaktivních softwarů je celá řada, je otázka jejich vyjmenování odvislá od potřeb, ke kterých chceme software samotný využít. Současně se otázka interaktivních modelů týká také zpracování modelů samotných, což nás vede na celou další řadu softwarů. V současné době však neexistuje program, který by bylo možné použít bez složitého naprogramování k veškerým potřebám vzdělávání ve stavebním průmyslu a stejně tak neexistuje dostatečné množství důkladně propracovaných modelů, které by bylo možné bez problémů použít. Stejně tak se i propojení a vytvoření komplexního kolaborativního prostředí, kdy je možné interagovat s modely, potýká s problémy souvisejícími se samotným fungováním. Ačkoli tedy není použití komplexních interaktivních modelů ještě zcela běžné, lze čekat jeho rychlý vývoj a nástup, jak nám například dokazuje kapitola použití VR v BOZP, kde jsou interaktivní modely naprosto běžné a programy, které jsou k dispozici, jsou zaměřené již přímo na konkrétní problémy. Dobrým příkladem softwaru, který lze pro tyto potřeby využít je program s názvem SimLab Soft, nebo

187


program Talespin který právě jednotlivé aspekty velice vhodně spojuje. Dalším softwarem je také například Construction VR/MR, který slouží jako další názorná pomůcka interaktivity s velkým přesahem do BOZP.

5.7.5 VR jako analyzační výukový nástroj u rekonstrukcí a novostaveb Ačkoli se v tomto odstavci velmi blížíme některým jiným, zejména předchozím, kapitolám, je vhodné si i zde připomenout edukativní možnosti, které VR v rámci různých dispozic nabízí. Nejedná se však pouze o různé dispozice, ale také rekonstrukce. Jak tedy můžeme pochopit z kapitoly VR u přípravných prací, jedná se o jednoduchou analýzu provozů. Nezůstáváme však pouze u analýzy, ale o osobní prožitek, který je často v projekci zcela zkreslen. Logicky se tak díky 2D dokumentaci často nezamýšlíme nad řešením dílčí problematiky, jako je optimální poloha místností, dveří, oken, nábytku apod. Díky VR je však možné si jednotlivé modely komparovat mezi sebou a dospět tak k optimálnějšímu řešení. Dostáváme tak efektivní nástroj, který užijeme nejen v praxi, ale zejména při výuce, kdy je častou problematikou vysvětlení právě typologických nároků. Jak můžeme vidět na následujících obrázcích, viz Obrázek 5-41, je možné použít VR u novostaveb v různém rozsahu, od kompletně celé budovy, po vymodelování a následnou optimalizaci i konkrétní budovy. Výhodou je možnost vidět problém jako celek a ocitnout se na místě, což nám oproti tradičním přístupům 2D modelů i 3D modelů nabízí daleko větší pochopení dané problematiky.

Obrázek 5-41: Použití VR modelů pro analýzu, optimalizace a výuku typologie [111], [112]

188


I když se to může zdát v dané problematice až úsměvné, jde doslovně o prožití vlastních návrhů, kdy se tak uživatelé stávají jakousi figurkou, která může v rámci VR model užívat. Narážíme tedy téměř až na herní prostředí, které, jak nám některé průzkumy opakovaně dokazují, je více než prospěšné a dokáže nám poukázat již ve fázích výuky na problémy, které by jinak byly objeveny s postupem času a často až metodou pokus/omyl. Do této kategorie také spadají rekonstrukce, které v mnohém mohou sloužit obdobně jako novostavby zmíněné v předchozím odstavci, tedy jako výuka pro typologii. Současně s tím VR nabízí možnost, jak lépe porozumět stávajícím konstrukcím, kdy je možné, zejména po spojení s komplexními 3D skeny, se daleko lépe a v daleko větším měřítku zaměřit na jednotlivé nasnímané konstrukce. Můžeme tak po prozkoumání lépe odhadnout stav konstrukcí, pozoroval jejich strukturní stav a také daleko lépe upravit jejich budoucí dispozici, kdy stejně jako v předchozím odstavci můžeme model opětovně procházet a zkoušet různé varianty, jak můžeme vidět, viz Obrázek 5-42.

Obrázek 5-42: Použití VR modelů jako nástroj pro analýzu rekonstrukcí

Obrázek 5-43: Použití VR modelů jako nástroj pro analýzu rekonstrukcí

189


Díky propojení s konceptem BIM je samozřejmě také možné nasnímané historické stavby opatřit vloženými informacemi a můžeme tak například výuku architektury ukazovat na reálných ukázkách a ocitnout se na jakémkoli místě na světě. Pro využití VR v tomto směru je opět možné použít téměř libovolný software, který umožní prohlížení modelů. Mezi ideální programy patří například Twinmotion, který disponuje možností nejen zcela libovolně procházet a umísťovat poznámkový text kamkoli do modelu.

5.7.6 VR a výuka činností, postupů a pracovních úkonů Po vyjmenování nejrůznějších možností použití VR nám logicky zůstávají možnosti spojené s různými pracovními činnostmi, postupy a úkony. Jelikož se toto téma velmi úzce dotýká využití VR u BOZP, nebo u mimořádných situací, je další využití v nácviku čistě pracovních úkonů. Jak můžeme vidět na následujících obrázcích, jedná se o možnost ovládání nejrůznějších nástrojů, od vrtaček, řezaček apod., po komplexní přístroje. Dalším využitím může být také nácvik prací vyžadujících obětování materiálů, jako je například svařování. Co se tedy týče záběru, pro který lze VR využít, meze se téměř nekladou a jediné, co zbývá vyřešit je lepší implementace, ergonomičnost a samozřejmě také software, který jednotlivé úkony umožňuje uživateli zprostředkovat.

190


Obrázek 5-44: VR při výuce pracovních postupů a úkonů [114], [115]

Dobrou ukázkou programu, který můžeme použít pro účely výuky jsou tak opět programy jako SimLab Soft, nebo program Talespin, který, stejně jako u interaktivních modelů, nachází uplatnění i zde, kde je naopak možné interaktivitu použít na komplexní pracovní úkony. Jak je z předchozích odstavců jasné, využití VR jako výukového prostředku je nanejvýš vhodné napříč všemi obory, které nám stavební průmysl nabízí. Jak je také patrné, jedná se o levnou náhradu klasického přístupu k tréninku, který však mnohdy tento přístup překonává a nabízí tak, jak je patrné na výhodách vypsaných na počátku kapitoly, rozsáhlé benefity, které jsou díky velmi nízkým nákladům spojených s pořízením hardwaru a softwaru, to vše ve spojení s repetitivností takové výuky, obrovským lákadlem a není tak s podivem, že softwary, které pracují s těmito myšlenkami se zejména v posledních letech ve velkém množství objevují na trhu. Jak se také přesvědčíme v následujících kapitolách o BOZP a o mimořádných situacích, je použití této moderní metody výuky již nejen v běhu, ale za hranicemi České republiky rozšířené a populární.

5.8 VR a BOZP Školení zaměstnanců je nedílnou součástí jejich vzdělávání. Znalost bezpečnostních postupů je potřebné nejen pro jejich vlastní bezpečí, ale i pro jejich kolegy na pracovišti. Pro zaměstnavatele

191


platí povinnost u každého nového zaměstnance provést školení bezpečnosti práce a následně periodicky provádět proškolení. Školení BOZP a PO (požární ochrany) je nutné provést ze zákona když: • Nastoupí nový zaměstnanec do práce. • Zaměstnanec změní ve firmě pracovní pozici. • Firma změní pracovní zařazení zaměstnance. • Při změně výrobních postupů.

V zahraničí je školení BOZP s využitím VR aplikováno v mnohem větším měřítku než v ČR. Důvodem jsou nejen finanční náklady nutné vynaložit pro vytvoření příslušných videí a problematických situací. Jaké jsou tedy zkušenosti v zahraničí? Jako přínosné se jeví využití VR pro vyzkoušení si práce, pracovního postupu nebo nacvičení nouzových postupů u práce s vysokým bezpečnostním rizikem. Jedná se především o práci s těžkými stroji, práci ve výškách nebo obecně práci v rizikovém prostředí. Moderní zahraniční firmy, které VR pro výcvik svých zaměstnanců využívají, jsou zejména BMW, Verizon, United Rental, 3M, KFC, BP atd. V České republice se nejčastěji těchto postupů využívá v oblasti jaderné energetiky. Pozitiva BOZP s využitím VR: • Kurz účastníky mnohem více baví. • Kurz je pro účastníky zajímavější, poutavější a odnesou si z něj mnohem více než

z klasického testu. • Možnost vyzkoušení si práci se strojem, v rizikové oblasti bez nutnosti vystavení se

nebezpečí. • Nazkoušení si bezpečnostních postupů v případě havárie.

Negativa BOZP s využitím VR: • Finanční a časová náročnost pro vytvoření nových výcvikových metod. • Nutnost pořízení speciální VR techniky pro výcvik.

192


Obrázek 5-45: BMW Group Production Academy [116]

5.9 VR a bezpečnost staveb při mimořádných situacích Navrhování staveb je zdlouhavý a často velmi složitý proces, při kterém vstupuje do samotného procesu mnoho profesí, které se často musí podřídit jedna druhé v závislosti na jejich důležitosti. Přesto lze však snadno říci, že jim je jedna zcela nadřazena a sice jejich bezpečnost při užívání. Ať už se jedná o statickou stránku stavby, nebo o požární bezpečnost stavby, obě dvě jsou zodpovědné za ochranu životů budoucích uživatelů. Je zcela jasné, že bez dobře vyřešené statické části něco můžeme postavit a stejně tak bez vyřešené požární bezpečnosti stavby (dále jen PBŘ) něco zkolaudovat. Jak statická část, tak i část PBŘ tedy často přímo utváří konečný tvar objektu, zejména u PBŘ se toto týká vnitřního dispozičního uspořádání. Je také důležité zmínit, že Česká republika je v oblasti PBŘ jedním z nejpřísnějších států a není tak s podivem, že v rámci dodržení nařízení příslušných norem je často nutné celý projekt přizpůsobit všem požadavkům. Jak však do tohoto problému vstupuje technologie virtuální reality? Oba vzniky takzvaných mimořádných situací definovaných „škodlivým působením sil a jevů vyvolaných činností člověka, přírodními vlivy a také haváriemi, které ohrožují život, zdraví, majetek, nebo životní prostředí a vyžadují provedení záchranných a likvidačních prací“ lze však v reálném světě jen těžko napodobit. Ať už jde o simulaci například zemětřesení, výbuch, možnost výbuchu, požár, únik nebezpečných látek, evakuaci, vše spojuje právě problém obtížného simulování v reálném světě. Zde se však přímo nabízí možnost simulace prostřednictvím virtuální reality. Obdobně jako v předchozí kapitole i zde se jedná o v podstatě tréning v prostředí VR, avšak se zcela jiným záměrem. Použití VR nám tedy přináší následující výhody, které jsou stejné, jako u VR ve

193


spojitosti s BOZP, nebo u využití VR jako nástroje pro výuku. Jednotlivé výhody i nevýhody, které se přímo dotýkají tématu bezpečnosti staveb při mimořádných situacích tedy nebudou více rozepsány a jsou k nalezení v předchozích kapitolách. Přesto si je zde připomeneme ty nejzásadnější: • Poskytnutí bezpečnosti uživatelům. • Repetitivnost simulace. • Vytvoření tzv. „perfektní bouřky“. • Možnost analýzy, zkoumání výuky a evaluace uživatelů. • Snížení finanční náročnosti simulace, tréninku.

Z uvedených odrážek je jasné, že výhody jsou zde opět nesporné. Zejména zde narážíme na bezpečnost uživatelů, která je při nácviku důležitá, stejně jako možnost repetitivnosti. Analýza je zde například jednou ze zcela kritických záležitostí, která ještě více umocňuje použití VR v tomto směru. Je tak možné daleko lépe evaluovat každého účastníka a zajistit tak, že jeho připravenost je optimální. Také je jasné, že možnost vytvoření nejhorší možné situace za současného snížení finančních nároků je velmi lákavou záležitostí. Pokud jde o nácviky těchto situací, jedná se totiž o značnou finanční částku, kterou je nutno vyčlenit a současně není možné zkoušet například takovou evakuaci u provozů průmyslových hal, kde by došlo k částečnému, nebo plnému zastavení provozů. Stejně tak jsou jakékoli sofistikované komplexy pro nácvik nákladné na provoz, či pronájem. Toto nás také vede na poslední výhodu VR a sice vytvoření nejhorších možných scénářů, které nás jen napadnou. Ať už se jedná o cenu, nebo nebezpečí, některé věci zkrátka nemůžeme v reálu provést. To ovšem neznamená, že VR je takto limitována. Celkově vzato, VR nám tedy přináší opět spoustu výhod. Samozřejmě, kde jsou výhody, bývají také i nevýhody. Ačkoli jsou jednotlivé odrážky rozepsány v předcházejících kapitolách, uvádíme je opět zde a pouze v rozsahu, který je daný touto kapitolou a samozřejmě, stejně jako u výhod, podle nejzásadnějších: • Implementační a ergonomické problémy • Jedná se o simulaci, nikoli skutečnost

Z uvedených bodů můžeme jasně odvodit problémy, které brání plnému využití potenciálu VR, mezi což patří zejména implementační a ergonomické problémy. Pokud potřebujeme simulovat s dostatečnou přesností kritické a mimořádné situace, je nutné v plném rozsahu umožnit pohyb

194


osob v takové míře, která je neomezuje a současně jim poskytuje co nejlepší splynutí se simulací. Stejně tak je nutné myslet i na přesnost simulace dohromady s ovládacími prvky, což se jeví jako problém. V současné době je nutné, jak je již uvedeno v úvodu této knihy, myslet zejména při komplexních simulacích na výkonnost sestavy, na které simulace samotná běží, což si často vyžaduje výkonné PC sestavy. Tudíž je nutné opatřit účastníky přenosným počítačem, který má samozřejmě své limity a vysokou cenu. Současně je velmi omezující v pohybu, obzvláště pokud trénink cílí na co největší přesnost. To dohromady s dalším vybavením vede k problémům, které však díky nejmodernějším HMD headsetům postupně mizí. Co však nemizí je problém s přesností simulace a tím, že je to pouze simulace, jakkoli může přesvědčivá. Těžko napodobíme stres, gravitaci, stísněné prostory, teplo, chlad, vítr, prach, kouř a mnoho dalších naprosto zásadních jevů, se kterými je nutné se při nácviku vypořádat a které vedou často k selhání případného účastníka. Jedná se však o jevy, které je možné imitovat a doplnit jimi takovou simulaci. Nejedná se však už pouze jen o technologii VR. I přes uvedené nedostatky je však jasné, stejně jako v jiných kapitolách, že VR je velmi výhodné a přináší nejen možnost, jak si nanečisto vyzkoušet jinak život ohrožující situace, ale zejména jak tyto situace evaluovat, analyzovat chování uživatelů a jak poté na základě výsledků zlepšovat další budoucí projekty a stavby. V následujících odstavcích se tedy zaměříme na použití VR u těchto extrémních případů.

5.9.1 VR při mimořádných situacích vyvolaných ztrátou stability konstrukcí Ačkoli se použití virtuální reality při mimořádných situacích způsobených ztrátou stability neboli zřícením, může zdát extrémní, nebo dokonce až nadbytečné, ve skutečnosti se jedná o velmi důležitý aspekt, který přímo souvisí s bezpečností uživatelů, avšak který je velmi těžké jakkoli nacvičovat. Jak bychom cvičili bez ohrožení uživatel padající omítku, kusy konstrukcí, třes konstrukcí podlah a další. Odpovědí je velmi těžko. Přestože se ztráta stability, nebo zřícení u konstrukcí objevuje na území České republiky díky celé řadě bezpečnostních součinitelů a opatření velmi zřídka, téměř vůbec, mnoho zahraničních států s rozsáhlou tektonickou aktivitou takové štěstí bohužel nemá.

195


Virtuální realita v tomto případě tedy nastupuje jako interaktivní simulace, která umožní svým uživatelům prožití této jinak extrémní situace a pomůže jim pochopit chování, které by měli v takového situaci adoptovat, viz Obrázek 5-46. Současně s tím jim pomůže se na situaci připravit v podobě sestavení balíčku, který je v případě možnosti výskytu takové situace vhodné mít a dodatečně jim umožní také vypořádat se s následky takové situace, ať už půjde o hašení požáru, odstranění potencionálních hrozeb (odkryté vedení elektriky, porušený plynovod apod.) a s tím související osvojení potřebných znalostí pro přežití, viz Obrázek 5-47. Využití může být různé, jak pro kanceláře, domovy, ale také např. pro školy.

Obrázek 5-46: Použití VR při ztrátě stability a zemětřesení [117]

196


Obrázek 5-47: Použití VR při ztrátě stability a zemětřesení [117]

5.9.2 VR při zdolávání požáru a jiné mimořádné situace Povolání profesionálního hasiče patří mezi jedno z nejnebezpečnějších povolání, které zahrnuje náročný trénink sestávající z fyzické a mentální přípravy, stejně tak jako z nácviku nejrůznějších činností od optimálního hašení požárů, lezení po žebřících, přípravou a stěhováním těžké techniky a mnoho dalších. Není tak s podivem, že připravenost na jakoukoli situaci je základním kamenem úspěchu a ochrany ztráty na životech. Zde, jak již bylo zmíněno, se objevuje použití VR, které může sloužit k relativně velmi efektivní přípravě uživatele na různé situace. Jak můžeme vidět, viz Obrázek 5-48, existují specializované softwary a ergonomické nástroje, které umožní nejvyšší integraci VR pro své nositele. Ačkoli se tedy zaměříme na konkrétní program s názvem FLAIM Trainer od firmy FLAIM Systems, existuje celá řada dalších softwarů, které lze pro výuku použít. Tento software se však díky své sofistikovanosti řadí mezi nejvíce pokročilé. Současně, jak můžeme také vidět, viz Obrázek 5-49, poskytuje software, kromě nejvyšší možné integrace VR pro uživatele, také operátorovi naprostou kontrolu nad simulací, kdy může náhodně měnit úkoly, ztížit průběh, nebo přidat různou nečekanou událost. Ačkoli toto přímo nesouvisí se stavebním průmyslem jako takovým, může tento nástroj vést k optimalizaci požárně bezpečnostního řešení, což se, jak můžeme vidět v následující práci, zabývající se přímo využitím tohoto softwaru, skutečně děje. Současně s tím je realismus simulace velmi vysoký a pomáhá tak skutečně dobře připravit uživatele na kritickou situaci.

197


Obrázek 5-48: Použití VR při výcviku HZS

Obrázek 5-49: Použití VR při výcviku HZS – vybavení uživatele

Virtuální realita je tedy v těchto případech zdolávání požáru využívána primárně v souvislosti s výukou profesionálních hasičských jednotek. Nicméně to neznamená, že obdobné softwary není možné využít i k nácviku pro běžného uživatele, v tomto případě primárně zaměstnance. Systém je téměř obdobný, ačkoli vybavení užívané při nácviku je velmi ochuzené oproti modelům nástrojů zmíněném v předchozímu odstavci a vystačíme si tedy s obyčejnými ovladači, které máme běžně k dispozici.

198


Obrázek 5-50: Použití VR při nácviku zdolávání požáru pro zaměstnance [118]

Obrázek 5-51: Použití VR při nácviku zdolávání požáru pro zaměstnance [119]

Softwary, které je k tomuto účelu možné použít se dají rozdělit do dvou skupin a sice herní a profesionální, které se však vzájemně doplňují a je tedy spíše na uživateli samotném, kterému přístupu dá přednost. Důležité je říci, že ani jeden z nich není oproti jinému znevýhodněn a jde tak spíše o zaměření na jiné situace, jiné postupy, jiný přístup a samozřejmě jiné UI. Mezi herní softwary lze zařadit například Fire Safety Lab VR, Fire Safety VR a další. Mezi profesionální softwary, se kterými je možné se setkat poté patří například VRSENSE Fire Safety, EHS VR Fire Protection Training, PASS Fire VR a další. Z množství uvedených softwarů je tedy naprosto jasné, že se VR v této kategorii nejen daří, ale že je také žádaná a hojně využívána. Lze tak tedy čekat další rozvoj nejen v otázce zdolávání požáru, ale také například výcviku dalších jednotek IZS, což už se také skutečně děje, jak můžeme vidět na následujících obrázcích.

199


Obrázek 5-52: Použití VR pro další složky IZS [120]

Obrázek 5-53: Použití VR pro další složky IZS [121]

5.9.3 VR při evakuacích Evakuace jsou jednou z nejdůležitějších otázek, se kterými se dnešní požárně bezpečnostní řešení, tedy bezpodmínečná a velmi důležitá součást každé stavby či areálu, potýká. Ať už se jedná o evakuaci v případě požáru, bezpečnostního ohrožení, úniku nebezpečných látek apod., připravenost osob a s ní vypracované krizové plány jsou nezbytným prvkem, který zachraňuje životy. V současnosti stále častěji narážíme na krizové situace, často související s terorismem, při kterých se projevuje právě nedostatek dvou věcí, konkrétně připravenosti osob a informací ohledně chování účastníků takové situace. Stejně tak se pokusíme rozdělit tuto podkapitolu.

200


VR při nácviku evakuace Jedná se o rozšířenější použití VR ve vztahu k evakuaci. Použití je zcela jednoduché a slouží k nácviku úniku uživatelů z prostorů postižených mimořádnou situací. Nejčastějším použitím je tak zakouření prostoru, požár, teroristický útok, nebo únik nebezpečných látek, ale také například nouzové přistání letadla, evakuace dětí a nemohoucích pacientů z nemocnice, evakuace dolů apod. I přes jasné výhody, které sahají od pochopení kudy utíkat, jak se rozhodovat, jakým místům se vyhýbat apod., je aplikace VR však značně problematická. Tento problém souvisí primárně s tím, že abychom využili VR v maximální možné míře, je nutné nácvik provádět pro konkrétní situaci a zaměřit tak simulaci na konkrétní objekt. I když tedy existují softwary, které evakuaci zajišťují, potřebujeme vše napasovat pouze na určitou stavbu, ve které se trvale vyskytujeme. I přes tento nedostatek se však použití VR pro nácviky evakuace těší obrovské popularitě a lze tedy čekat, že se časem objeví softwary, které nám umožní po integraci vlastního modelu předmětné stavby přímo zkoušet a nacvičovat evakuaci pro jakoukoli stavbu, nebo jakýkoli komplex. Dohromady s programy simulujícími plnou dynamickou evakuaci všech osob, např. Pathfinder, viz Obrázek 5-54, tak do rukou dostáváme nástroj, který bude zachraňovat nespočet lidských životů. Současně se zde plně uplatňuje možnost nasnímání objektů pomocí 3D skenování.

201


Obrázek 5-54: Použití VR při evakuaci [122]

Obrázek 5-55: Použití VR při evakuaci [123]

Díky integraci pokročilé stavební fyziky tak dohromady s evakuací můžeme simulovat také například postupný vývoj požáru a s ním související zakouření prostoru. Jak také dokazuje množství odborně zaměřených prací a článků, jedná se o velmi rozšířené a vědecky zajímavé téma.

202


Zajímavostí může být například využití tohoto principu evakuace u sestavení optimálního plánu úniku z prostor urychlovače částic CERN, viz Obrázek 5-56.

Obrázek 5-56: Použití VR při evakuaci CERN [124]

Co se týče softwarů, dobrým příkladem může být například firma Immerse, která se zabývá vývojem softwarů, které jsou přímo určené pro různé situace. Dalším příkladem může být také firma The Virtual Dutch Men, která řeší problematiku obdobně, tedy přímo sestaveným softwarem. Samozřejmě existují i další různé programy, například některé z již dříve zmíněných, které kromě nácviku zdolávání požáru umožňují také nácvik evakuace.

5.9.4 VR při analýze evakuace Modelace evakuace je pouze tak dobrá, jak dobré jsou vstupní informace. Logicky lze využít nejrůznějších metod od odborných prací zabývajících se touto problematikou, po normové přístupy, statistiky a podobně. Dalším krokem však může být například analýza obrazu z videa, kdy každé jednotlivé osobě je přiřazeno sledování a je možné tak dostat informace související s rychlostí pohybu, reakční dobou a podobně. Virtuální realita nám však umožňuje nesledovat pouze dav, ale zejména jednotlivce. Ať už se jedná o individuální reakční dobu, rychlost pohybu, dostáváme daleko přesnější informace. Na rozdíl od předchozích metod však dostáváme také přehled o tom, kam se takový evakuující člověk kouká, dle čeho se rozhoduje, na co se například zaměřuje a konkrétně jak přesně se odvíjí evakuace. Dostáváme tímto daleko přesnější vzorce chování, které nám dále umožní efektivněji a lépe sestavovat simulaci samotnou a lépe tak pomoci při pochopen toho, co se skutečně děje při vypuknutí mimořádné situace.

203


Jedním z příkladů použití virtuální reality právě pro pochopení a analýzu evakuace je tak například práce zaměřená na zkoumání incidentu požáru v Brazilském nočním klubu ve městě Santa Maria, při kterém zemřelo celkem 234 lidí a dalších 622 bylo zraněno. Virtuální realita byla v tomto případě použita pro kompletní vybudování simulovaného prostředí, do kterého byl následně umístěn uživatel, jenž byl obklopen počítačem vytvořenými a simulovanými účastníky, kteří tak umožnili plně simulovat dav a následnou davovou psychózu, viz Obrázek 5-57. Podle chování jednotlivých uživatelů před, během a po vypuknutí požáru byla zaznamenána velmi cenná data, která dále vedla k pochopení celého incidentu a k tomu, aby se podobné situace ideálně nikdy neopakovaly.

Obrázek 5-57: Použití VR k analýze požáru v nočním klubu města Santa Maria v roce 2013 [125]

Obrázek 5-58: Použití VR k analýze požáru v nočním klubu města Santa Maria v roce 2013 [125]

204


Tato analýza však nemusí, jak již bylo zmíněno v předchozích kapitolách, zaměřena pouze na evakuace, ale také na jiné mimořádné situace. Dobrým příkladem může být silniční bezpečnost. Vzhledem k tomu, že se jedná o velmi specializované použití VR, je pro účely analýzy nutné mít optimálně program, který je sestaven přímo na daný problém. Nicméně, pokud chceme zkoušet evakuaci či jinou situaci a evaluovat to, co jednotliví účastníci simulace dělají, je možné k tomuto využít pouhou analýzu videa, nebo sledovat účastníka pomocí monitorů a zaznamenávat tak jeho rozhodovací proces. K tomu nám tedy poslouží každý program, který umožní pohyb osob ve VR a interakci s modelem samotným. Z výše uvedených odstavců je tedy přínos VR v mimořádných situacích naprosto zřejmý. Dovoluje nám nejen si vyzkoušet v reálném světě jinak zcela problematicky realizovatelnou situaci, ale současně nám dovoluje tuto simulaci důkladně zanalyzovat. Tyto aspekty vedou k velkému zájmu nejen veřejnosti, ale také odborných organizací, které tak mohou zjištění produkovaná výzkumem ve VR zakomponovat do nových technologií, technických standardů a norem a vytvářet tak tedy bezpečnější stavby, ať už občanské vybavenosti, nebo pozemních komunikacích.

5.10

VR Facility Management a využití VR po dokončení

stavby Facility management neboli zkráceně pouze FM, je dle normy ČSN EN 15221-1 definován jako multioborová disciplína, která se zabývá řízením podpůrných činností, ať už firmy, nebo také stavby. Mezi zmíněné podpůrné činnosti zařazujeme například správu ploch, správu a údržbu budovy či areálu, provozy související s údržbou a investicemi, řízení energií, revize, evidenci majetků a mnoho dalších. Cílem FM je tedy integrované řízení všech služeb a činností, které souvisejí s provozem, v našem případě konkrétně s provozem budov. I když jsme si vyjmenovali některé z činností, lze FM z hlediska působení rozdělit do několika nejzákladnějších odvětví a sice se jedná o:

205


• Provoz, údržba a servis technologických zařízení – FM zde zajišťuje provoz a údržbu

objektu z hlediska ZTI, VZT apod., jak u rozvodů, tak i u technických zařízení. Jedná se o místo jejich umístění, kapacity atd. • Revize a odborné technické prohlídky – FM zajišťuje v součinnosti se servisem

technických zařízení také jeho revidování a zprostředkovává jeho prohlídky certifikovanými osobami dle norem a vyhlášek. • Dálkový monitoring – FM zajišťuje napojení objektu či komplexu na systémy pro měření,

regulace, eliminaci poruch, hlášení poruch a monitoring vnitřního stavu. Současně, kromě tohoto napojení zajišťuje předání informací klíčovým osobám. • Havarijní a bezpečnostní služby – FM zajišťuje napojení na systémy zajišťující zamezení

vzniku škod na majetku apod., včetně případného odstranění problému. • Činnosti PBŘ a BOZP – FM zajišťuje činnosti související s revizí, kontrolami a činnostmi

požárně bezpečnostního řešení v podobě revizí samozhášecích systémů, hydrantů, hasících přístrojů, větrání chráněných únikových cest a dalších. Současně také zajišťuje dodržení BOZP na pracovišti, školení zaměstnanců atd. • Údržba objektu – FM zajišťuje činnosti související s úklidem objektu samotného, nebo

jeho údržbou. • Operativní činnosti, změny a alokace – FM zajišťuje využití pracoviště v podobě

koordinace využití místností, nábytku, vybavení apod. Současně kontroluje jeho změny a jeho alokaci v areálu. FM dále zajišťuje optimální operativní činnosti související s welfare zaměstnanců, tedy optimální osvětlení, výměnu vzduchu, teplotu interiéru a další. Z uvedeného výčtu nám tak může být patrných hned několik věcí. Prvním je množství dat a informací, se kterými FM pracuje. Jedná se o obrovské datové pakety, které je nutné neustále aktualizovat, nebo s nimi pracovat. Druhou věcí je zprostředkování jednotlivých informací uživateli. Je logické, že facility management je součástí stavebního průmyslu a následné údržby velmi dlouho. Postupně tak přechází z jeho papírové podoby do podoby elektronické. Mnohdy ale pouze vyměníme jeden formát za druhý bez jakéhokoliv dalšího lepšího využití. Třetí věcí je způsob, jakým se informace a zprostředkování všech informací provádí. Většina systémů se v dnešní době postupně překlápí do elektronických podob.

206


Čtvrtou věcí je formát samotných informací. Z předchozí kapitoly ohledně koncepce BIM a jejího využití musí být jasné, že modely zejména o vyšších dimenzích najdou své uplatnění právě tady. Platí zde zásada, že čím lépe sestavený a podrobný model, tím lepší systém FM můžeme vytvořit. Z uvedeného je tedy patrné, že celý systém a koncept Facility managementu přímo vybízí k jeho kompletní digitalizaci, což už se právě s nástupem technologií pracující s BIM modely děje. Jak do této problematiky ale zapadá virtuální realita? Ačkoli se výhody umělé reality daleko více projevují u rozšířené reality, virtuální realita se v závislosti na FM stává jednou z klíčových záležitostí, díky kterým je plně využíván potenciál často pasivního uschovávání dat BIM modelů. Díky vizualizaci dat a daleko efektivnější práci tak opět dostáváme spojením technologií versatilní nástroj, který lze využít pro různé aspekty.

5.10.1 VR FM a vytváření inteligentních objektů Inteligentní objekty jsou tématem 21. století, které souvisí zejména s propojením měřících zařízení a dalších systémů s objekty budov. Jak bylo zmíněno v jiných kapitolách, dostáváme tím spoustu dat k další práci, nebo zkoumání. Pokud dodatečně tuto problematiku propojíme s koncepcí BIM, dostáváme ideální platformu, která slouží přímo pro využití virtuální reality ve facility managementu. Virtuální realitu je u inteligentních objektů možné využít různými způsoby. Mezi nejběžnější je vytváření různých map, prohlídek, designů apod., které jsou následně propojeny s vnitřní infrastrukturou a managementem vybavení, jak před samotným dokončením objektu, tak i během jeho užívání. Virtuální realita tedy opět slouží jako vizualizační nástroj pro interpretaci dat a jejich další analýzu. Současně je také možné využít VR jako evaluační kritérium před i po dokončení objektu za účelem optimalizace vnitřního vybavení a provozů objektů. Ačkoli zde narážíme na využití VR v přípravných fázích projektů, toto propojení nám dále nabízí ještě další možnost. Díky procházení modelu pro tyto účely můžeme vzdáleně kontrolovat a ovládat celé vnitřní prostředí objektu a máme tedy možnost daleko vyšší míry kontroly nad celým objektem, viz Obrázek 5-59.

207


Obrázek 5-59: VR FM u vytváření inteligentních budov

5.10.2 VR FM monitoring vybavení a prostředí Ačkoli je toto primárním využitím rozšířené reality u FM, VR není v tomto směru vůbec zanedbatelné, a dokonce v některých ohledech, zejména bezpečí uživatele a komfortu, předčí AR. Vizualizace dat je, co se týče umělé reality všeobecně, jedním z obrovských přínosů. Je tedy snadné si představit různé situace, kdy tyto benefity budou využity právě pro monitoring jak vybavení, tak i prostředí. Jedná se především o možnost, jak si objekt virtuálně procházet a revidovat tak případné technologie na dálku. Pokud k tomu připojíme i propojení reálného informačního toku, stává se s VR nástroj, kterým lze kontrolovat například průběh instalací ZTI, které jsou skryté ve zdech či podlahách, nebo se nacházejí v místech, kde hrozí případnému uživateli nebezpečí. Díky VR a senzorům, které je v takovém případě nutné nainstalovat, tak můžeme snáze revidovat tyto skryté instalace a jiné systémy, viz Obrázek 5-60. Je však jasné, že nelze na takové systémy plně spoléhat a je i tak nutné navštívit případné zařízení osobně, nicméně benefit, který takový přínos zajišťuje nám pomůže daleko snáze předvídat a detekovat problémy, nebo navést revizního technika již na konkrétní místo. Nejde však pouze o systémy, ale téměř jakoukoli takto propojenou informaci.

208


Obrázek 5-60: VR FM u vytváření inteligentních budov

Můžeme také obdobný přístup využít k monitoringu vnitřního prostředí budov, nebo jiných technologických zařízení a soustředit tak veškeré informace na jednom jediném místě. Pomocí dat ze senzorů tak můžeme reálně vidět skutečný stav uvnitř místností, který je díky VR zprostředkováván uživateli v podobě, která je daleko více interaktivní a nabízí tak, viz Obrázek 5-61, nebo která například simuluje různé řídící místnosti, viz Obrázek 5-62. Je tak možné vytvořit komplexní řídící a monitorovací místnosti bez ohledu na reálnou velikost takové místnosti.

Obrázek 5-61: VR FM u monitorovacích a řídících místností

209


Obrázek 5-62: VR FM u monitorovacích a řídících místností

Zde se zejména v otázce monitoringu dostáváme také opět ke kolaborativnímu prostředí. Není tak problematické si představit, že takové VR kontrolní místnosti mohou najednou využívat veškeré profese. Současně s tím se však dostáváme k další možnosti využití virtuální reality ve Facility managementu.

5.10.3 VR FM při odstraňování problémů na dálku Stejně jako u předchozí kapitoly i zde se dostáváme k využití sofistikovaných modelů BIM o vyšších dimenzích společně s propojenými senzory nejrůznějších druhů. Opětovně nám zde virtuální realita pomáhá vizualizovat, kde jsou nejrůznější instalace, nebo zařízení. Současně nám pomáhá využít technologií z předchozí kapitoly, tedy monitoringu, avšak tentokrát za jiným účelem, který nám pomůže řešit problémy, naplánovat přesné pracovní příkazy a případně vzdáleně nasměrovat daného technika, čímž bude vytvořeno bezpečnější prostředí a také se zvýší efektivita práce, či rychlost, se kterou bude daný problém odstraněn. Problémy, ať už jakéhokoli technického rázu, jsou téměř nevyhnutelné a je nutné s nimi počítat. Veškeré technické či revizní prohlídky jsou však často náročné na čas, nebo také finance. Je často nutné částečně, nebo plně omezit provoz dílčích částí objektů. Nemluvíme zde například ani o tom, že je nutné některé konstrukce odkrýt a vynaložit tak opět další finance. Pokud jde o mimořádné situace až havarijní stavy jak u technologických zařízení či rozvodů, je toto nevyhnutelné. Často se však jedná o pouhé softwarové problémy, neefektivnost systémů, nebo

210


nejasný původ problému, kvůli kterému by bylo nutné zcela demontovat například sádrokartonové podhledy apod. Díky využití virtuální reality je však hledání takových problémů a nedokonalostí v systémech či zařízeních jednoduché. Jediný pohled totiž umožní pochopit a vidět systém jako celek, včetně naprosto všech skrytých konstrukcí a technologických zařízení. Při výskytu problému tak můžeme, za předpokladu inteligentních systémů zakomponovaných do celkového řešení objektu, vidět konkrétní místo či problém, který je možné následně ihned odstranit, nebo dle rozsahu problému naplánovat jak preventivní, tak i revizní údržbářské práce a strategizovat tak lépe řešení, jak předcházet případným problémům. Co také VR a zejména poté AR nabízí je možnost navést uživatele servisním technikem při případně opravě, viz Obrázek 5-63, avšak toto využití bude více rozvedeno u kapitoly AR.

Obrázek 5-63: VR FM u vzdálené opravy technického zařízení [126]

5.10.4 VR FM při efektivním a strategickém plánování využití vnitřních prostor Strategické plánování vnitřního prostoru objektů z hlediska typologie, efektivnosti apod., je jedním z klíčových přístupů k dobře organizovanému vnitřnímu fungování každého objektu. Ať už se bavíme o zdravém prostředí pro uživatele, maximalizaci produkce, snížení nákladů, plánování je důležité. Ačkoli je možné vytvářet a optimalizovat naslepo takové prostory, přichází

211


zde opět k využití moderní technologie, tentokrát tzv. IWMS softwarů (aglicky Integrated Workplace Management System), které tomuto zefektivnění pomáhají. Virtuální realitu je však v tomto směru také možné využít. Je důležité si uvědomit, že celková problematika není důležitá jen při prvotním plánování budov, ale také po celou dobu jejich životnosti, kdy objekt projde různými rekonstrukcemi, přístavbami, ale zejména výměnami či přidáváním technologií či jiných zařízení. Modely VR tedy pomáhají při plánování místa tím, že poskytují simulace změn zařízení virtuálně, ještě než budou zabudovány. Ve spojení například s 3D scanningem, který nám pro prostředí VR a modely zde využité poskytne reálný model skutečnosti v měřítku 1:1, je tak možné naprosto přesně naplánovat způsoby zabudování, průběh rekonstrukcí apod., čímž dostáváme bezkonkurenční plánovací nástroj. Je možné tak vidět, jak bude vypadat aktualizovaný prostor, nebo zda neexistují lepší způsoby, jak optimalizovat prostor vhodněji. Současně je také možné využít prostor VR modelu pro návrh takového zakomponování nových technologií a jejich cesty po vnitřním prostoru, jak můžeme vidět, viz Obrázek 5-64.

Obrázek 5-64: VR FM u plánování využití vnitřních prostor se zaměřením na dopravu zařízení

Obrázek 5-65: VR FM u plánování využití vnitřních prostor se zaměřením na dopravu zařízení

212


Kromě toho, že je tato metoda využití VR při strategického plánování využití vnitřních prostor celkově velmi proaktivní, je také neuvěřitelně finančně výhodná. Provádění jakýchkoli rozsáhlých změn v prostorovém uspořádání je nákladné a mnohem dražší, současně pokud jdeme metodou pokus/omyl. Současně je také jasné, že jakékoli přemístění objemných, těžkých, nebo na přepravu choulostivých zařízení je problém. Proto je zde využití VR, kde můžeme libovolně upravovat a měnit dispozice pouhým pohybem myši či gestem skutečně výhodné. Virtuální realita tak může, co se týče této problematiky, znamenat revoluci v plánování vnitřních prostor a správné organizaci technického a technologického vybavení a zařízení a přeměnit tak obtížný a časově i finančně náročný proces na elegantní a velmi efektivní činnost, která povede k rychlejšímu výsledku, který bude i finančně méně náročný.

5.10.5 VR FM při predikci a analýze V závislosti na propojení všech technologií senzorů, IWMS softwarů a virtuální reality je možné pro potřeby Facility managementu možné nejen využít všechny zmíněné technologie k monitoringu, řízení či optimalizaci, ale současně také veškerá data využívat k predikci problémů a analýze současného, či budoucího stavu. Abychom totiž efektivně zprovoznili propojení VR a FM, jak již bylo zmíněno, je nutné dodat obrovské množství podkladů a dat. Pokud však veškeré náležitosti dodáme a propojíme, dostáváme prostředí natolik reálné, že je možné s ním simulovat jakékoli problémy a predikovat tak budoucí vývoj. Současně je také možné tutéž sadu dat vzít a využít jí pro analýzu současného stavu. V obou případech se jedná o velmi výhodný nástroj, který při správném využití může pomoci k čemukoli. Použití virtuální reality, obdobně jako rozšířené reality, jak se dozvíme v následujících kapitolách, je v problematice Facility managementu jednou z hlavních složek, které v posledních letech způsobují velké a rozsáhlé změny, které souvisejí zejména s rozvojem moderních HMD headsetů a softwarů, které pracují s VR. FM v poslední době spoléhá při svém fungování specializované softwary a další technologie. Tyto technologie a jejich použití se různí od jednoduchých, až po velmi složité a komplexní nástroje sloužící pro zjednodušení denních úkonů, ale také pro zajištění bezpečnosti při úkonech nebezpečných pro případné osoby, které tyto činnosti mají na starosti. Mají však společné to, že

213


mají na starost zefektivnění, zrychlení a vylepšení bezpečnosti, vše současně se snížením finanční a časové náročnosti. Propojení s virtuální realitou je tedy velmi výhodné. Možnosti využívající spojení těchto technologií ve správě a facility managementu všeobecně je bohužel stále velmi málo a ty, které jsou dostupné, jsou ve velmi raných fázích. Nicméně při pohledu do budoucnosti je už teď jasné, že propojení VR a FM bude důležitým a velmi očekávaným skokem pro správu objektů. Není problém si tak například představit, že by veškeré revize mohly probíhat bez nutnosti toho, aby se technik skutečně ocitl na stavbě a případné údržbářské práce by tak mohly být provedeny ve virtuálních vykresleních pomocí interaktivních modelů. Je jasné, že přítomnost skutečné a fyzické osoby bude vždy nutné a že toto propojení, jakkoli sofistikované, bude mít své limitace. Nicméně je již teď patrné, že jakýkoliv posun v integraci spojení VR a FM povede k rozsáhlým změnám, které budou provázet značné benefity.

5.11

VR a GIS

Virtuální realita zasahuje opravdu do všech spekter stavebního odvětví od návrhů, přes projektování a BIM, až po systém GIS neboli geografický informační systém. Tento počítačový systém (z anglického Geographic Information System) umožňuje ukládat, spravovat a analyzovat prostorová data, vše prostřednictvím internetu, nebo serverů. Většina stavebních objektů, objektů jiného rázu, nebo jevů má přesnou geografickou polohu na některém místě zemského povrchu, ať už se jedná o dům, cestu, vodní tok, nebo vzrostlou zeleň, nebo má k dané geografické poloze právní, nebo jiný vztah, například trvalé bydliště, místo výroby apod. Je tak současně logické, že se tyto informace v daném prostředí společně vzájemně doplňují a ovlivňují. Z toho vyplývá, že znalost těchto souvislostí a informací je velmi významná jak pro správu dat v nejrůznějších řadách oborů lidské činnosti od návrhů stavebních objektů vzhledem ke vhodnosti jejich umístění v krajině, bezpečnostní rizika související například se vzniky požárů, analýzy úspěšností umístění občanské vybavenosti apod. Pro úspěšné interpretování dat v takovém systému je však nutné definovat obě sady informací, tedy data geografická (tzv. geodata/geoobjekty) a k nim navázat další údaje o předmětné entitě. Tímto vznikají tzv. prostorová data, která, po následné organizaci, tvoří informační databázi systémů GIS. Díky tomuto organizovanému souhrnu dat, softwarů, počítačové techniky a lidského personálu jako nezbytného mediátoru je možné efektivně ukládat, aktualizovat, analyzovat a extrahovat veškeré druhy dat, které jsou v těchto systémech uloženy a které je

214


možno geograficky vztáhnout. Mezi příklady využití takových systémů může patřit veřejná správa (územní plány, kamerové systémy, katastr nemovitostí apod.), vytváření systémů pro IZS (vybavení pracovišť, analýzy časových dostupností apod.), kartografie, dopravní infrastruktura (znalosti sítí, monitoring hustoty dopravy apod.), monitoring inženýrských sítí (poloha vedení, dimenze, kapacity apod.), geologické systémy, optimalizace nejrůznějších průmyslů a mnoho dalších. Je tedy jasné, že systémy GIS jsou velkým způsobem výhodné a jejich použití může být zcela klíčové. Jak do takové problematiky však spadá virtuální realita? Před vysvětlením propojení VR a GIS je nutné definovat také dimenze používaných pro tyto systémy. Jedná se celkem o 4 kategorie, které jsou rozděleny podle dimenzí, které obsahují. Konkrétně se tedy jedná o: • 0D geoobjekty – Bezrozměrné objekty ve formě bodů nesoucí si s sebou pouze

informace o své poloze. • 1D geoobjekty – Čáry (hrany, linie apod.) s daným rozměrem (nejčastěji délka) a nulovou

plochou. • 2D geoobjekty – Plochy či polygony s konečným obvodem a plochou, která je jasně

stanovena vzájemně spojeným 0D geoobjekty. • 2,5D geoobjekty – Jedná se o povrchy polygonů, které jsou spojeny topologickými

plochami, které jsou napasovány na jinak 2D grafické projekce. Vytváří se tak dojem, že se jedná o trojrozměrnou konstrukci. • 3D geoobjekty – Geometrická tělesa, která jsou, byť v systémech GIS velmi málo

používaná, klíčová pro integraci VR. Je důležité si uvědomit, že se všemi těmito daty systémy GIS pracují a také fakt, že VR si dává za cíl tyto data použít a vhodně interpretovat. Tímto vzniká nástroj s názvem VRGIS, což je zkratkou anglických slov Virtual Reality Geographic Information System. Mezi nástroje VRGIS je možné zařadit například softwary Esri CityEngine, GIS Lounge a další, které je možné použít nejen pro prostředí VR, ale také pro prostředí AR, čímž vzniká naopak nástroj ARGIS (zkratka Augmented Reality Geographic Information System), ke kterému si řekneme něco v budoucích kapitolách. Nástroje VR GIS tedy v kontextu GIS slouží k práci s daty a zejména poté procházení, které je zde klíčové. Dle nástinu vědecké práce Ricka Germse a dalších s názvem „A multi-view VR interface

215


for 3D GIS“ můžeme dodnes dělit toto procházení na následující části, které úzce souvisí s kategoriemi geoobjektů. Jedná se jmenovitě o zobrazení: • Plan View – Geografická data jsou vizualizovány pomocí konvenčních kartografických

map, tedy za pomocí 0D až 2D geoobjektů (body, čáry, polygony). Jedná se o nejstarší vyobrazení dat v GIS systémech, ale současně o stále nejvíce používanou variantu, se kterou se setkáme u všech systémů. • Model View – Geografická data jsou prezentována formou ptačí perspektivy, která

umožňuje zobrazovat 2,5D a 3D geoobjekty a data. Tento typ zobrazení pomáhá uživateli nastínit rozsah oblasti zájmu. Současně s tím slouží k úpravě celku bez ztráty přehledu. • World View – Geografická data jsou prezentována pomocí zobrazení z pohledu první

osoby. Je tedy vytvářen dojem realistického procházení dané scény a modely v takovém modelu jsou v měřítku 1:1. Tato data jsou kombinována dohromady s vizuálními a audio podněty pro vytvoření co nejlepšího dojmu skutečného pohybu v daném modelu. Modely je nutné dodávat s kvalitními texturami a v dostatečně vysokém stupni detailů. Tyto zobrazení je možné také najít i u dalších technologií, mezi něž patří systémy CAD pracující s 3D prostředím. Vzhledem k tomu, že VR v tomto případě slouží zejména jako finální nástroj pro efektní prezentaci dat či výsledků, setkáváme se zejména s modely zobrazení Model view a World view. V čem přesně tedy VRGIS nachází své uplatnění?

5.11.1 VRGIS jako nástroj pro Smart Cities, urbanismus a dynamické plánování urbanistických celků Smart City, česky chytré město je koncept využívající digitální, informační a komunikační technologie za účelem udržitelného rozvoje, zvýšení efektivity kvality života svých obyvatel, snížení energetické a emisní stopy, optimalizace dopravy a sdílení dat pro veřejné účely. Je tedy jasné, že systémy GIS zde mají díky svým možnostem velké slovo. Jedním z již zmíněných softwarů, jmenovitě Esri CityEngine, který propojuje VR a GIS, je možné v tomto konceptu efektivně vytvářet přesvědčivé simulace/vizualizace modelů městských ceků i s jejich dopravním zatížením, nebo s kterýmkoli dalším problémem. Jeden z příkladů můžeme vidět, viz Obrázek 5-67.

216


Obrázek 5-66: Postupné vytvoření World view modelu pomocí nástrojů VRGIS pro koncept Smart City [127]

217


Obrázek 5-67: VRGIS vyobrazený softwarem CityEngine [128]

VRGIS lze tak využít právě pro celý koncept Smart Cities, a jak můžeme vidět, viz Obrázek 5-68, velmi efektivně interpretovat cokoliv. Nejedná se však pouze o urbanistické plánování, ale také o správu, management, cestovní ruch, vytváření virtuální komunity, geografickou výuku, správu inženýrských sítí a další.

Obrázek 5-68: Použití VRGIS u vyobrazení dat metra a městské energetické sítě [129]

Díky kapacitě 3D zobrazení dohromady s VR lze tak uživatelsky otestovat různé druhy řešení například dopravních uzlů a zastavovacích studií a získávat, kromě jasných dat také například uživatelskou odezvu a spokojenost s daným řešením. Společně s integrací dat v reálném čase tak ve VR můžeme prohlížet různé vrstvy informací a zároveň tak získávat, díky analyzačním

218


nástrojům GIS, také jistou míru předpovědí, jak daný problém může v budoucnosti fungovat, či jak takový problém odstranit, případně se mu zcela vyhnout. Vše daleko rychleji a efektivněji. VRGIS a jeho širší použití však trochu brzdí jeden zásadní nedostatek a sice generativní vytváření 3D modelování bez nutnosti ručně modely editovat či vytvářet. Ačkoliv se v posledních letech začínají objevovat příslušné automatizace, je nutné, zejména pro režim World view, stále takto vytvářené prostředí dále editovat. Celkově však lze říci, že VRGIS nám v konceptu urbanismu a územního plánování přináší obrovské množství pozitiv a výhod oproti tradičnímu přístupu. Mezi tyto výhody patří velký uživatelský zážitek, efektivita, účinnost předávaných informací, míra předávaných informací jednoduchost užívání systémů, uživatelská spokojenost, okamžitá zpětná vazba a poté také úspora finančních prostředků.

5.11.2 VRGIS jako výukový a analyzační nástroj Ačkoli pro zatím vyjmenované platformy VRGIS a jejich aplikace byly zaměřeny na zkoumání urbanistických dat, nebo práce s urbanistickými celky, je možné VRGIS také použít pro edukativní účely, kde je díky VR HMD headsetu obrovským přínosem právě vytvoření interaktivního prostředí, které díky své komplexnosti daleko lépe dovolí uživateli řešit danou problematiku. Ačkoli se nejedná o tak rozsáhlé užití, jako je tomu u urbanismu, nejedná se ani o nepodstatnou část. Jednou z oblastí, které jsou pomocí VRGISu zkoumány jsou například hydrometeorologické jevy, kde je celkový mechanismus, který by se blížil reálnému modelu/vzorci chování nutné složit z obrovského množství dat.

219


Obrázek 5-69: Kombinace klíčových dat pro hydrometeorologické jevy v prostředí VRGIS [130]

Je tak možné prostředí VRGIS využít pro zkoumání komplexních a navzájem propojených dat. Díky různým proměnným je pochopení funkce celkového mechanismu, jak již bylo zmíněno, velmi náročné a možnost prohlížet si, kombinovat a přidávat data je zcela klíčová. VRGIS je tak považován za velmi efektivní způsob, jak snadněji vizualizovat jinak složitě interpretovatelná vědecká data a naměřené hodnoty v daných prostorových regionech. Díky této možnosti interpretace v prostředí VR, viz Obrázek 5-69 a také díky možnosti vzájemně prolínat jednotlivé vrstvy dat je pro uživatele daleko snazší zkoumat jednotlivé možnosti, které by jinak mohly uniknout jeho pozornosti a rozklíčovat tak skryté informace v regionálním až globálním měřítku, viz Obrázek 5-70.

220


Obrázek 5-70: Prezentace hydrometeorologických dat VRGIS v prostředí VR [130]

Obrázek 5-71: VR Analyzační nástroj Virtualitics [99]

Obrázek 5-72: VR Analyzační nástroj Virtualitics [99]

221


Přestože VRGIS dosáhl v posledních několika letech obrovského pokroku a integrace do plánování urbanistických celků a dalších disciplín, několik hlavních problémů v jeho širším používání stále přetrvává. Jedním a hlavním problémem je totiž samotná integrace virtuální reality do systémů GIS. Kde totiž rozšířená realita a systémy ARGIS (viz následující kapitoly) jsou velmi rozšířené, je použití VR problémem souvisejícím zejména s konstrukcí a technickými možnostmi samotných platforem VR a headsetů. Současnou výzvou, kterou má VRGIS před sebou je tak vývoj levnějších a lépe dostupných HMD či platforem, které budou však stejně výkonné, jako například počítače určené pro VR. Díky online přístupu k obrovskému množství dat je to však spíše hudbou minulosti, a přestože v této oblasti během posledních let došlo k pokroku, není stále dostupné vhodné VR zařízení, které by zvládalo zpracování dat stejně, jako desktopové platformy. Dalším problémem je nedostatek softwarů, které by toto velmi výhodné propojení umožňovaly. V současné době totiž existuje jen velmi malé množství, které by splňovaly požadavky a současně které by byly dostupné alespoň v anglickém jazyce. Přes tyto problémy je však jasné, že propojení virtuální reality a geografického informačního systému je více než přínosným aspektem, který nám dovolí rychle a efektivně vytvářet komplexní a propracované uzemní celky, analyzovat jinak složité mechanismy sestávající z desítek až stovek tisíc dat a také vytvářet optimalizované uzly infrastruktur.

5.12

VR ve spojení s pokročilou stavební fyzikou a statikou

Virtuální, rozšířená a umělá realita nejsou jedinými technologiemi, které do světa stavebního procesu daleko více pronikají. Jak již název této kapitoly napovídá, bavíme se také o pokročilé stavební fyzice, která nejen že je v mnoha ohledech závazná díky vyhláškám, normám a některým zákonům a nařízením, ale je také podstatná z hlediska správného fungování stavebního objektu jako celku. Samozřejmě, není nutné zmiňovat zde naprosto jasnou důležitost statiky, která je nejdůležitějším aspektem jakékoli výstavby. Abychom se mohli bavit konkrétně, jednáme tak v našem případě například o tepelné technice ve smyslu vzniku a eliminace tepelných mostů, přenosu tepla v konstrukcích, chování konstrukcí a interiéru z hlediska vlhkosti, tepelné stabilitě vnitřního prostředí, akustice, ale také stavební mechanice, roznosu sil a napětí, dotvarování konstrukcí apod. Není nutné zmiňovat, jak důležitou součást stavebního procesu a návrhů hraje fyzika a její podobory, stejně jako statika a

222


jí podřazené vědy. Náš problém se ale nemusí nutně vztahovat pouze na stavební proces, ale také vývoj výrobků v něm užívaném, jako například návrh a optimalizace potrubí VZT a jednotlivých dílců apod. Jak do celé problematiky však zapadá virtuální realita a její využití? Pokud jste měli někdy možnost držet v ruce například statický posudek, není nutné říkat, že jediné, co Vás ve skutečnosti zajímá jsou dvě věci a sice jestli konstrukce vyhoví či nevyhoví a také co máte udělat pro to, aby konstrukce vyhověla. Totéž platí pro případ tepelně-technického posouzení. Toto se však začalo měnit s příchodem moderních technologií, které přestaly být problematikou pouze výpočtů a textů, ale kterým začínají pomáhat v předávání informací 2D a 3D obrázky řešené problematiky. Jak můžeme vidět na následujících obrázcích, můžeme dnes dostat výstupy, které jsou i naprostému laikovy jasné a díky kterým se celá problematika stává přehlednou i pro naprostého laika.

Obrázek 5-73: Ukázka stavebních programů – DEKSoft [131]

Obrázek 5-74: Ukázka stavebních programů – SCIA Engineer [132]

223


Je nám tedy jasné, že míra a způsob sdělování informací je velmi podstatnou záležitostí, která se v oblasti stavební fyziky a statiky. Co je také důležité říci, že tyto programy i přes míru své komplexnosti poskytují díky snadné interpretaci velmi dobrý přehled nad výsledky. Vracíme se tedy myšlenkově do předešlých kapitol a je nám jasné, že díky sdělování informací vizuálními podněty se dokážeme nejen velmi rychle v problematice zorientovat, ale také ji daleko snáze pochopit, upravit a celkově tak přispět k vhodnému řešení. Virtuální realita nám tedy stejně jako ve všech předchozích případech umožňuje udělal pomyslný krok k uživateli a zprostředkovat tak daleko vyšší míru pochopení, než tomu bylo doposud. Vzhledem k technologiím, kterými je většina výsledků dnešní pokročilé stavební fyziky počítána, lze tedy rozlišovat dvě základní větve využití a sice VR u modelů CFD a VR u modelů FEM.

5.12.1 VR u modelů výpočtu metodou CFD CFD (zkratka Computational Fluid Dynamics), česky výpočetní dynamika tekutin je odvětvím mechaniky tekutin, které využívá numerické analýzy a datové struktury k řešení a analýze problémů zahrnující nejen toky tekutin samotných, ale také například plynů. Díky tomu je možné použít tuto metodu na řešení na nejrůznější problémy spojené s problematikou optimalizace designu VZT zařízení, návrhu historických budov apod. Jedná se o velmi efektivní nástroj, který při správném použití dokáže snížit například energetickou náročnost stavebních objektů a tím tedy ušetřit finance. Z historického hlediska bylo použití CFD simulací spojeno s výstupy ve formách 2D obrázků a animací. Časem se však začínají objevovat také samozřejmé 3D obrázky a vizualizace. V dnešní době se propojením VR a CFD dostáváme zejména k uživatelské přehlednosti. Jde tak zejména o lepší porozumění výsledkům simulace a intuitivní převod dat zejména laikům tak, aby nebylo pochyb o pochopení problematiky. Díky spojení tak pomáhá VR interpretovat snáze výsledky a poskytovat dále informace, které umožní efektivně detekovat problémy s návrhem, pracovat se simulací a modelem a zejména daleko důsledněji procházet výsledky. Spojením VR a CFD tak dostáváme nástroj sloužící zejména k vizualizaci, která disponuje několika funkcemi, mezi něž patří: • Řezací roviny modelu a simulace. • Translace a editace prvků CFD v modelu samotném. • Přiblížení/oddálení modelu ve 3D.

224


• Pohyb v prostředí CFD modelů a simulací. • Přepínání režimů zobrazení. • UI pro přehrávání.

Bohužel, v současnosti existuje pouze několik platforem, které takové propojení dovolují, stejně tak jako několik softwarů. Mezi tyto platfomy patří například HTC VIVE a mezi možné softwary, kterými lze data z programů (např. ANSYS, WUFI apod.) interpretovat, patří multiplatformní software pro vizualizaci dat s názvem ParaView, jenž je vyvinut speciálně za účelem právě vizualizace dat prostřednictvím VR. Dalším softwarem, který stojí určitě za zmínku je také Autodesk CFD simulation, který ve spojení s podprogramem Stingray opět umožňuje vhodnou prezentaci ve VR, nebo také program FetchCFD, který umožňuje propojení také s AR. Všechny vyjmenované programy a aplikace umožňují kromě metody CFD také interpretaci dat metodou FEM. Tímto spojením vzniká nástroj sloužící pro vizualizaci proudnic, teplotních obrysů a vektorů, jak můžeme vidět, viz Obrázek 5-75. Současně s tím může uživatel model libovolně procházet a dodatečně editovat zobrazení např. v barevné škále, filtraci výsledků apod.

Obrázek 5-75: VR vizualizace výsledků získaných formou metody CFD [133]

225


Obrázek 5-76: VR vizualizace výsledků získaných formou metody CFD [134]

Jak také dále můžeme vidět, spojením těchto technologií si můžeme důkladně prohlédnout v tomto případě proudění vzduchu uvnitř stadionu a tím velmi rychle detekovat kritická místa. Díky tomu je tak možné daleko efektivněji a s téměř diametrálním rozdílem navrhovat účinnější VZT řešení. Jednou z otázek je samozřejmě další použití VR a CFD problematiky v budoucích letech, kdy zejména vytváření nových metod zpracování, zakomponování těchto metod pre-processingu a post-processingu a vytváření meshe za účelem vyvinutí nových a více robustních metod je předmětem mnoha diskuzí. Tradiční metody již totiž v dnešní době přestávají díky komplexnosti řešení některých úloh stačit a je tedy jasné, že metody, které se efektivně používají v některých případech i přes 15 let přestávají poskytovat onu míru informací, která je často vyžadována. 2D kontury modelů, ISO plochy, cesty toků ve 3D, izotermy apod., to vše jsou informace, které metoda CFD vytváří a se kterými pracuje. Lze tak říci, že celá tato metoda je o komplexních 3D datech a je tedy více než logické, že nástroj a technologie VR, které primárně slouží k prohlížení 3D prostředí, jsou v tomto spojení obrovskou výhodou, která umožní na zcela nové a prozatím nevídané úrovni komunikovat s modelem. Právě díky plnému ponoření uživatele do 3D zážitku, který mnohdy naprosto vymaže pomyslnou hranici mezi prací a zábavou lze čekat, že v budoucnu uslyšíme o celé problematice daleko více, než je tomu doposud.

226


5.12.2 VR u modelů výpočtu metodou FEM FEM (zkratka Finite Element Method), česky poté metoda konečných prvků je numerická metoda pro řešení problémů techniky a matematické fyziky, která má velké zastoupení mino jiné vědní obory ve stavebním průmyslu. Typickými problémy, které lze metodou FEM řešit jsou strukturní analýzy, přenosy tepla, proudění tekutin apod. Díky tomu je tak možné velmi efektivně zmíněnou metodu výpočtů použít pro vytvoření složitých modelů pro pochopení vzniku tepelných mostů, eliminaci energetických tepelných úniků konstrukcí, optimalizaci rozložení napětí v konstrukcích do takové míry, že s ní lze předpovídat s velmi vysokou pravděpodobností chování konstrukcí v čase nekonečno a stejně tak s ní simulovat, při dokonalé znalosti okrajových podmínek, reálné chování konstrukcí. Stejně, jako je tomu u metody CFD, i zde se setkáváme z historického hlediska s postupným vývojem z 2D obrázků a animací do 3D. Je tedy logické, že virtuální realita i zde nachází velké uplatnění. Abychom se neopakovali, lze říci, že využití VR s FEM je téměř totožnou záležitostí, jako je tomu u zakomponování metody CFD a VR. Opět se tedy dostáváme zejména k lepšímu interpretování výsledků uživateli, než tomu bylo doposud. Setkáváme se tedy s obdobnými funkcemi, mezi které patří: • Řezací roviny modelu a simulace. • Translace a editace prvků CFD v modelu samotném. • Přiblížení/oddálení modelu ve 3D. • Pohyb v prostředí CFD modelů a simulací. • Přepínání režimů zobrazení. • UI pro přehrávání.

Jedná se tedy o stejné funkce, které jsou k dispozici i u metody CFD. Jak můžeme také vidět na, viz Obrázek 5-78, uživatelské rozhraní je velmi přehledné. Stejně jako u všech aplikací VR je kladen důraz zejména na jednoduchost, přehlednost a uživatelskou přívětivost, která je v celé problematice zcela klíčovou.

227


Obrázek 5-77: VR vizualizace výsledků získaných formou metody FEM [135]

Obrázek 5-78: VR vizualizace výsledků získaných formou metody FEM – uživatelské rozhraní [135]

Spojením tedy vzniká stejně efektivní nástroj, jako je tomu u CFD, který umožňuje téměř naprosto stejné funkce. Není tedy nutné opakovat ani programy, které je možné využít nejen pro CFD metody, ale také pro metody FEM. Totéž se také týká dalšího vývoje propojení těchto technologií, který je totožný s předchozí metodou, tedy lze očekávat další propojení těchto metod. Je důležité si však povšimnout, že použití VR v problematice pokročilé stavební fyziky je po většinou zejména v interpretaci výsledků, jejich úpravy, procházení a kontrole. Toto platí jak pro metodu výpočtů CFD, tak pro FEM. Obě problematiky však spojuje stejný problém, jako většinu dalších integrací, tedy nemožnost přesně, dopodrobna a skutečně pracovat pouze v prostředí VR. Tato kapitola použití ve spojitosti s tímto problémem je dále umocněna nutností zestručnit, zjednodušit, či spíše lépe uživatelsky připravit prostředí VR nejen na samotnou editaci, jež je zde

228


naprosto klíčovou, ale také pro definování okrajových podmínek, které, jak musí být každému kdo pracuje v programech zabývajících se pokročilými simulacemi, jsou alfou a omegou celého zdárně provedeného výpočtu, či simulace. Jak se shoduje většina vědeckých prací, nebo jak konstatuje spousta článků, které se problematikou zabývají, je nutné jakékoli UI uzpůsobit co nejvíce samotnému uživateli, což se však zde bude jevit jako problematické. Jak tedy může být patrné z předchozích obrázků, simplicita a přehlednost jsou faktory, na které je kladen velký důraz. Dalším problémem, který bude překážkou VR ve spojení s pokročilou stavební fyzikou je samotná náročnost výpočtu. Jak jsme si nastínili v předchozích kapitolách, VR a prostředí je relativně náročné na hardware daného PC, nebo platformy, která VR uživateli interpretuje a zprostředkovává. Zde tedy narážíme na další požadavek a sice obrovské zatížení systému, které při spuštění výpočtů simulace a jejich následných iterací nastává. Bohužel, tento problém je jen těžko řešitelným. Lze však všeobecně do budoucna očekávat nárůst nejen softwarů, které s VR a fyzikou pracují, ale také samotné poptávky po těchto možnostech. Ať se již jedná o uživatele z řad investorů, projektantů, specialistů, vědců, nebo studentů, virtuální realita je v této otázce naprosto unikátním nástrojem.

229


6 Rozšířená realita (AR) 6.1 AR a inovace automobilové dopravy 6.1.1 Rozšířená realita a inovace aut Důvod, proč automobilový průmysl začal AR technologii využívat, je velmi jednoduchý. Automobily ve své podstatě poskytují velké množství průhledných ploch, které jsou pro AR technologii rozhodující. Průhledné plochy potlačují těžkopádnost implematace AR do samotné jízdy. Mohou v reálném čase poskytovat informace řidiči z navigace, rychlost jízdy, geolokační funkce a další užitečné pomůcky potřebné pro jízdu. Automobilové společnosti investovali již nemalé peníze na implementaci AR technologie do samotného jádra vozidla nejen za účelem zvýšení samotné bezpečnosti silničního provozu, ale také se zájmem zvýšení komfortu a pohodlí z jízdy.

Obrázek 6-1: Příklad využití čelního skla automobilů technologií AR [136]

230


6.1.1.1

AR a technologie samo řiditelných vozidel

Trendem poslední let v automobilovém průmyslu je vytvoření technologie řízení automobilu bez řidiče, tzn. autonomous driving technologies. Tohoto pokroku je dosahováno právě díky rozšířené realitě a umělé inteligenci. Průkopníkem v této oblasti je ředitel společnosti Tesla CEO Elon Musk. Samotná technologie vozidel bez řidiče naráží na několik potíží a to hlavně z pohledu její integrace do silničního provozu. Dokud nebudou odstraněny, je jejich implementace značně ztížena. Jedná se hlavně o vyřešení problematiky odpovědnosti za škody způsobené při dopravní nehodě. Je odpovědnou osobou posádka vozu, tvůrce systému či samotný výrobce automobilu. Tento problém s sebou nese mnohé další otázky týkající se právní a finanční zodpovědnosti. Jak si lze fungování samo ovladatelných vozidel představit? Pro ukázku lze použít systém společnosti Civil Maps. Nejprve je vybrána základní mapa v podobě mřížky, na jejímž základě jsou generována výsledná data typu voxel pro ovládací systém vozidla. Vstupní data jsou odeslány na mapové cloudové uložiště. Ve výsledku jsou bodové mapy z cloudu převedeny a datově redukovány na základě principu snímkování. Takto si lez představit fungování jednoho vozidla. Ostatní samo ovladatelná vozidla využijí systém snímkování nejprve k samotné lokalizaci v prostoru. Jakmile je snímkování kompatibilní dojde k propojení vstupních mapových mřížek ostatních vozidel. Následným procesem snímkování jsou porovnávány data odeslané do databáze od jiných vozidel a zpětně použita pro ovládání dalších vozidel.

231


Obrázek 6-2: Civil Maps AV Routing SDK [137]

6.1.1.2

Využití AR pro navigaci

AR je možno využít jako podpůrný navigační systém, který řidiče informuje o situaci kolem vozidla. Švýcarská společnost WayRay vyvinula systém holografického předního skla Navion, který nevyžaduje žádné další doplňky, které by si řidič musel nasazovat. Výhodu lze spatřit zejména v tom, že umístění navigace právě do předního skla eliminuje nutnost řidiče dívat se na palubní desku na navigaci a tím ztrácet koncentraci od řízení. Řidič obdrží přesné informace o jeho poloze a to v reálném čase. Grafické provedení skla je barevné s širokým pozorovacím úhlem. Smělým plánem společnosti WaRay je využít tento systém u samo ovladatelných vozidel pro zvýšení komfortu z jízdy posádky vozidla jako filmové plátno. 6.1.1.3

AR pro automechaniky

Samozřejmě nejde opomenout ani oblast vybavení pro automechaniky. Typickým příkladem je společnost Porsche, která v roce 2018 vybavila své zaměstnance ve výrobě technologií Tech Live

232


Look založené na software AiR Enterprise. Jedná se v podstatě o brýle s malou, ale výkonnou kamerou. Ta je schopná přiblížit i nejmenší detaily, např. závity na šroubu. Součástí vybavení je i LED osvětlení. Výhodou je možnost využití videokonferenci s vývojářským týmem, případně pořizování screenshotů. Automechanici společnosti Porsche uvádí zkrácení času na řešení technickým problémů cca o 40 %.

Obrázek 6-3: Příklad využití AR pro automechaniky Porsche [138]

233


Obrázek 6-4: Příklad propojení automechanika a konstruktéra přes AR u Porsche [138]

6.1.2 Využití rozšířené reality u motocyklů Existuje několik systémů pro využití AR technologie u motocyklů. Jednotně si je lze pojmenovat jako chytrá helma. Otázkou vždy zůstává cenová dostupnost. Současné chytré helmy využívají přední a zadní kameru a jsou také přes Bluetooth spojeny s aplikací v mobilním telefonu. 6.1.2.1

Head-up display

Využití rozšířené reality u motocyklů je ukázkou praktického využití displejů typu head-up (HUD), které jsou známé především z hráčského prostředí. Jedná se o systém zobrazování informací a dat hráči (v tomto případě řidiči motocyklu) pomocí grafického uživatelského prostředí. A to takovým způsobem, že není nijak ovlivněna jeho pozornost vůči samotné jízdě. Řidič motocyklu musí bezprostředně vnímat své okolí bez palubní desky, a proto technologii HUD lze považovat za výraznou pomůcku v oblasti bezpečnosti silničního provozu. Praktickou ukázkou je např. duální kamera The Argon Transform od firmy Whyre, která využívá nejen AR, ale i přední a zadní kameru v součinnosti před aplikaci v mobilním telefonu. Spojení je zajištěno pomocí Bluetooth. Protože je systém propojen přes mobilní telefon, umožňuje samozřejmě na displeji zobrazit informaci o volajícím, GPS, rychlost, hodiny atd. Spojení přední a zadní kamery pomáhá eliminovat slepé úhly a tím zvýšit samotnou bezpečnost motocyklistů.

234


Obrázek 6-5: Argon Transform GPS, ovládání hudby [139]

Obrázek 6-6: Argon Transform HUD, pohled z přední kamery [139]

Dalším z příkladů může být chytrá helma společnosti Jarvish, Jarvish X-AR Helmet. Navazuje na předchozí helmu Jarvish –X, která umožňovala hlavně prostorově vnímat zvuk HD a byla

235


vybavena pouze přední kamerou. Helma X-AR využívá také HUD displej např. pro ovládání map přes Jarvish aplikaci i s hlasovým zadáváním cíle jízdy.

Obrázek 6-7: Jarvish X-AR helma s HUD displejem [140]

236


6.2 AR a železniční stavitelství 6.2.1 Oblasti použití AR u železnic Školení zaměstnanců Využití AR v této části je stejné jako i v jiných odvětvích. Jedná se zejména o proškolování zaměstnanců z různých částí provozu. Údržba a monitoring stavby AR technologie nabízí úsporu času vynaložené v oblasti údržby. S použitím speciálních brýlí jsou navzájem spojeni pracovníci v terénu a techničtí specialisté v pohodlí kanceláře u počítače. V online čase jsou schopni takto projednat a vyřešit spoustu problémů souvisejících nejen údržbou tratě, ale i obecně s kteroukoliv fází výstavby tratě. Řešení přeplněnost jízdních souprav a na nástupištích Typickou ukázkou je využití této technologie v místech, kde se předpokládá či očekává v jistých situacích velká fluktuace osob. Spojení chytrých brýlí a kamerového systému umožňuje obsluze stanice odhalovat potencionálně riziková místa s pohledu dopravní zácpy. Upravovat proud osob a zajišťovat tak plynulost dopravní obsluhy železniční stanice. Pokud toto zařízení propojíme např. se systémem rozeznávání obličeje, naskytne se nám sofistikovaný aparát pro bezpečnostní kontrolu. Jako příklad může sloužit China International Import Expo, 11/2019. Zde na železniční trati v Šanghaji aplikovali uvedený systém. Vizualizace návrhů Nedílnou částí pro využití je i oblast prezentace či vizualizace projekčních návrhů. Propojení AR technologie a projekčních návrhů se hojně využívá ve Velké Británii, Portugalsku, Švédsku a mnoha jiných zemích Evropy.

237


Obrázek 6-8: Příklad využití AR ve fázi návrhu projektu [141]

6.2.2 AR a bezpečnost na železniční trati Bezpečnost na železniční trati musíme vnímat zejména z pohledu pasažérů. Otázka: „Jak rychle jsme schopni detekovat blížící se vlakovou soupravu?“. Dnešní vlakové soupravy představují soubor nejmodernější technologie, která klade důraz nejen na kvalitu jízdy, ale především na snížení hlukové zátěže. Pro cestujícího (obecně i zaměstnance dráhy), který se pohybuje kolem trati, je pak těžké detekovat blížící se vlak. Zvláště pokud je dotyčný zamyšlený, či má dokonce sluchátka. V zahraničí (zejména v Kanadě a Velké Británii) je rozjeto několik výukových programů, které nabádají zaměstnance železnice, pasažéry i lidi pohybující se v blízkosti dráhy k větší opatrnosti. Pomocí videí s VR jsou jednotlivé zájmové skupiny informovány o realitě hrozícího nebezpečí. Práce v kolejišti nebo pohyb v blízkosti železniční dráhy je nebezpečný a je třeba být si vědom hrozícího rizika střetu s vlakovou soupravou. Mnohdy si zejména děti neuvědomují toto nebezpečí a chovají se velmi nezodpovědně. VR se svou vrozenou „surovostí“ může těmto lidem

238


poskytnout zážitek, který by je mohl dostatečně varovat. Vždyť střet člověka a vlaku je nerovný boj a málokdo má potom ještě šanci se poučit ze svých chyb.

6.3 Zpracování 3D projektové dokumentace pomocí AR a propojení s BIM Stejně jako je vývoj BIM v posledních letech významným milníkem, který má potenciál výrazně rozšířit možnosti kolaborace profesí a snižení chybovosti ve stavebnictví, tak i vývoj rozšířené reality vzbuzuje naději, že by množství neodhalených kolizí a nedostatků projektu mohlo nadále klesat. Meža a kol. v roce 2015 publikovali článek shrnující potenciál AR ve stavebnictví. V té době se zdálo, že není snadno možné, aby v dohledné době AR nahradila konvenční zobrazovací metody, a to především kvůli nárokům na technologie. V případě tohoto článku šlo o mobilní zařízení. O interakci s modelem, jeho úpravě v reálném čase, nebo o kolaboraci založené na této technologii se psaly vizionářské texty, nicméně prototypy neposkytovaly příliš velkou útěchu. Situace se od té doby výrazně posunula a na trhu již existuje řada použitelných aplikací. Stále ale nejsme svědky nějakého velkého boomu. Proč? Machalo a Vilela (2020) v závěru svého článku shrnujícího publikační činnost na téma AR ve stavebnictví mezi lety 2008 a 2018 vyjadřují názor, že pro rozšíření AR v tomto sektoru je nutné dále prohloubit spojení s BIM. A s tím nelze nesouhlasit, neboť na nedostatečnou provázanost těchto dvou světů budeme narážet v následujícím textu poměrně často. Přitom z hlediska zpracování dokumentace je díky AR dále rozvíjena jedna z hlavních předností BIM, kterou je bezesporu rozšíření možnosti vizualizace projektu včetně podrobných informací a vzájemné provázání jeho jednotlivých částí. Také pokud budeme na zpracování dokumentace pohlížet jako na proces komunikace odborníků, jehož cílem je připravit podklady ke zhotovení stavby, už v dnešní době může AR sehrát pozitivní roli. Hned takto z úvodu je dobré trochu blíže popsat limity spojené s BIM a způsob, jak se s nimi je možné vypořádat. Problém je prostý: Rozšířená vývojová prostředí nativně nepodporují BIM formáty. To znamená, že např. IFC do Unity nedostanete jinak, než pomocí nějaké specializované aplikace (jako např. té od společnosti Tridify) a také, že je tím značně ztížena obousměrná výměna souborů, protože je zapotřebí konverze před i po využití modelu v rámci AR. Těm, kteří někdy zažili, jaký problém může být jenom konverze mezi dvěma BIM formáty, je asi jasné, že

239


tato meta je během na dlouhou trať. Možný způsob konverze BIM modelu pro účely AR je vyobrazen na Obrázek 6-9. V praxi podobný algoritmus většinou funguje pouze jednostranně a vypadá tak, že uživatel nahraje svůj model na specializovaný cloud, který ho konvertuje na formát použitelný přidruženou AR aplikací. Ve vzduchu stále zůstává otázka: Může i takové řešení být užitečné a efektivnější než současná praxe?

Obrázek 6-9: Možný scénář provázání AR a BIM (Pour a kol., 2019)

6.3.1 Zobrazení „na stole“ Nejjednodušší a zároveň nejvíce dostupnou variantou využití AR ve smyslu názvu této kapitoly je manipulace modelem ve zmenšeném měřítku po namapování libovolného povrchu. Existuje množství aplikací, které touto funkcí disponují – vlastně většina z těch, které jsou v kapitolách souvisejících s AR zmíněny. Navíc zde bude uvedena jen jedna: mobilní aplikace augin, a to z jediného důvodu. Je totiž jako jedna z mála poskytována zdarma včetně obslužných pluginů umožňujících konverzi modelu z běžných BIM a modelačních softwarů.

240


Obrázek 6-10: Ukázka AR s využitém mobilního telefonu [142]

Není třeba příliš zdůrazňovat, že tato funkce je sama o sobě praktická hlavně z hlediska názornosti a bez možnosti úprav nebo komentování se příliš daleko nedostaneme.

6.3.2 Zarovnání modelu s reálným prostředím Zvětšením modelu do reálného měřítka se dostáváme k trochu zajímavější variantě, která může být použitelná třeba při rekonstrukcích. Pokud takto zvětšený model zarovnáme s reálnou konstrukcí, snadno odhalíme například chyby při zaměření, nebo můžeme přemýšlet ještě o něco názorněji nad variantami návrhu. Jako zástupce aplikace s touto funkcí uveďme Dalux TwinBIM přiblíženou obrázkem X.

241


Obrázek 6-11: Ukázka zobrazení AR v prostředí Dalux [143]

6.3.3 Zanechávání poznámek Předchozí funkce mohly působit v jistém ohledu novátorsky a působivě, nicméně při bližším pohledu nebyly příliš rozptýleny obavy z omezené použitelnosti mimo oblast prosté prezentace. Pokud se ale k předchozím zmíněným přidá funkce komentování modelu, situace se začíná proměňovat. Možnost přidávat poznámky totiž následně otevírá i možnost systematicky je zapracovat do projektu a BIM modelu.

Obrázek 6-12: Prostředí mobilní aplikace GAMMA AR [144]

242


Jednu z variant této funkce představuje aplikace GAMMA AR, viz Obrázek 6-12, která ve spojení s cloudovým rozhraním pro sdílení dokumentace (např. CDE) a aplikací pro organizaci práce na staveništi umožňuje každý z prvků importovaného BIM modelu opatřit komentářem, popřípadě fotografií nedostatku. Tato data je pak možné nahrát na GAMMA BIM Portal umožňující další jejich organizaci. To se jeví nejen jako efektivní možnost vzdálené komunikace, ale také jako vhodná prevence informačního šumu při předávání dokumentace.

6.3.4 Zobrazení zvolených částí modelu Jakmile je nutné pracovat s komplexnějším modelem zahrnujícím data pro různé profese, stane se nutností zobrazovat pouze specifické části tohoto modelu. BIM modely standartně umožňují členit objekty do různých kategorií, je tedy pouze otázkou konverze do AR, zda se je podaří zachovat. Dnešní aplikace, i ty nejjednodušší, toto zpravidla umožňují. Jak takové filtrování prvků může vypadat ukazuje Obrázek 6-13.

Obrázek 6-13: Aplikace AR Mapper

243


6.3.5 Synchronizace s cloudem Díky BIM se v posledních letech dostává do popředí snaha vymýtit prodlevy způsobené výměnou podkladů mezi jednotlivými profesemi. To v ideálním případě znamená, že všichni zúčastnění pracují na jednom modelu umístěném na lokální síti firmy nebo v intenetovém cloudu. V pozdstatě stejnou ideu se pokouší implementovat i některé AR aplikace, a to především tím způsobem, že odesílají data spojená s užíváním aplikace na cloudové úložiště. Může jít právě o zmíněné poznámky, nebo upravená metadata objektů v modelu. Takovým případem je i GAMMA BIM Portal zmíněný v předchozím odstavci.

Obrázek 6-14: Ukázka portálu GAMMA AR [145]

Benefity synchronizace jsou evidentní a shodné s BIM samotným – snížení chybovosti a výskytu kolizí, zrychlení komunikace, ušetření času spojeného se shromažďováním informací od kolegů. Je až skoro úsměvné, že technologie tímto směrem pokročila do té míry, že například aplikace Dalux TwinBIM nebo VisualLive se pyšní naopak možností fungovat bez přístupu k internetu.

244


6.3.6 Kolaborace Posledním z bodů našeho výčtu je otázka spolupráce v rámci prostředí AR. Jak bude popsáno v dalších kapitolách, pro různé účely může být AR nápomocná i ve sdílení obrazu, zakreslování do něj nebo vzdálené instruktáži. V souvislosti s BIM je tu ale ještě jedna možnost, která se na první pohled může jevit až příliš ambiciózně. Jde o práci více osob současně na jednom modelu. V této možnosti je jistě nádech senzačnosti, není ale nereálná. Například společnost Trimble již tuto funkci prezentovala ve své aplikaci Trimble Connect for HoloLens. V propagačním videu k této aplikaci je zobrazeno, jak mohou dva lidé rovnocenně přistupovat k témuž modelu a používat další funkce aplikace, jak je ostatně možné spatřit i na Obrázek 6-15.

Obrázek 6-15: Ukázka použití řešení od Trimble Connect

Možným limitem této jinak nadmíru užitečné funkce je nutnost přenosu velkého množství dat, pokud jde o vzdálený přístup, nebo naopak synchronizace obrazu, pokud jde o náhled na témže místě. Překonání obou problémů je ale pouze otázkou času a v některých případech dokonce minulostí.

245


Neexistuje samozřejmě zařízení, nebo aplikace, které by se specializovalo pouze na tu či onu funkci zmíněnou v této kapitole. To by nemělo příliš velký význam. Obecný způsob práce s touto technologií může vypadat spíš tak, že procházíme modelem, ať už na stole, nebo v reálném měřítku třeba i přímo na stavbě, zobrazujeme jeho části a zapisujeme do něj poznámky a komentáře, které můžou být následně sdíleny a zapracovány do modelu v počítači. Kritik přirozeně namítne, že tím vlastně přidáváme krok, kterého se s pomocí BIM pracně snažíme zbavit – dělání jedné práce dvakrát a nemožnost kooperace více profesí na jednom modelu. Zatím to tak z větší části opravdu je, možnost přímé úpravy modelu není známa (mimo úpravy metadat), zatím se setkáváme pouze s propojením více zařízení pro zarovnaný náhled na týž model. Výrazným benefitem ale zůstává snížení kognitivních nároků, tedy snížení nároků na představivost, rozpoznávání, a tedy i snad snížení množství chyb vedoucích k nadbytečným výdajům. Aplikace uvést ve výčtu: AR Mapper, GAMMA AR, Dalux TwinBIM, VisualLive, BIMserver.center, Trimble Connect for HoloLens, Trimble SiteVision

6.4 AR pro nácvik BOZP BOZP bychom mohli chápat jako kompaktní celek a ne jako soubor jednotlivých částí. Zásadní rozdílnost v těchto dvou rovinách, nám dává možnost uchopit BOZP jako celek a tak také k němu přistupovat. Podstatou je dodržovat zásady organizace BOZP s ohledem na všechny ostatní aspekty, jež souvisejí s prací, a to zejména: •

Kvalitní pracovní podmínky.

Pohoda při práci.

Sociální zabezpečení zaměstnanců.

Ochrana pracovního a životního prostředí.

246


Obrázek 6-16: Schéma holistického přístupu k BOZP [146]

Podle EU-OSHA (the Euripean Agency for Safety and Health at Work) se v evropské unii každoročně stane několik tisíc smrtelných pracovních úrazů a miliony lidí jsou zraněny (lehce či těžce). Je důležité, aby si zaměstnanci byli vědomi rizika, kterému se při práci vystavují a jak v krizové situaci zareagovat. Efektivně nastavený program školení BOZP může snížit počet pracovních úrazů, škod na majetku, právní odpovědnosti a nároků na odškodnění. Tradičně nastavené školení BOZP je zaměřeno především na souhrn pravidel a právních předpisů, což není vnímáno jako nudné školení. V této souvislosti se angažovalo evropské výzkumné konsorcium ANGELS (Augmented Network GEnerating Learning on Safety) v oblasti výzkumu financovaného z Programu celoživotního vzdělávání Leonardo da Vinci (518015-LLP-1-2011-1-IT- LEONARDO-LMP), projekt byl realizován v letech 02/2012 – 01/2014. Toto konsorcium je tvořeno skupinou veřejných i soukromých organizací z Itálie, Francie, České republiky a Španělska. Hlavním posláním ANGELS je vytvořit vzdělávací systém na principu AR, který by obsahoval zejména školící program BOZP i např. rekvalifikační kurzy. Projekt ANGELS se zaměřuje na bezpečnost a ochranu zdraví na pracovišti. Tato problematika má strategický význam zejména pro organizace v mezikulturním rozměru. Projekt si kladl za cíl využít AR jako nástroj, který pomůže překonat předsudek o tradičním způsobu vzdělávání. Na základě prvotní analýzy byly vytipovány pracovní rizika na pracovišti, konkrétně v nemocnicích. Následně se stanovily scénáře obecného charakteru. Tedy o jaké pracoviště se jedná, profil

247


pracujících osob a jejich činností. Důležitou součástí projektu bylo vytvoření a definování předmětu učení a hodnotící metodologii na základě priorit potřeb definovaných v analýze potřeb (na začátku projektu). V dalších fázích bylo třeba vyvinout účelný software umožňující uživateli přístup k informacím snímaných v reálném čase a doplněným o virtuální informace. Následujícím krokem bylo testování, které proběhlo v partnerských zemích (Francie, Česká republika, Itálie a Španělsko). 1.1.1. Digitalizace a pracovníci BOZP Digitalizace nabízí potenciál pro inovativní řešení bezpečnosti práce. Předvídáním rizik při práci zvyšujeme účinnost BOZP a zároveň maximalizujeme bezpečné pracovní prostředí. Je-li tato posloupnost dobře nastavena, pak samotná digitalizace může snížit potencionální pracovní rizika a napomoci vytvořit bezpečné pracovní prostředí. Tyto úkoly si předsevzala Evropská agentura pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (EU – OSHA). Nelze říci, že by byla digitální technologie jen špatná nebo dobrá. Je třeba vždy hledat rovnováhu mezi výzvami, které samotná digitalizace přináší. Dále také ve správném využívání samotné technologie a to i v kontextu sociálních, ekonomických či politických trendů. Příklady strategie BOZP, které mohou pomoci zmírnit změny související s digitalizací: • Zapojení pracovníků do návrhu a provádění veškerých strategií digitalizace. • Spolupráce akademické sféry a průmyslu. • Vyjasnění si rámce odpovědnosti ve vztahu k nově zaváděným postupům a způsobům

práce. • Na míru upravený vzdělávací systém pro pracovníky.

EU – OSHA zpřístupňuje rozsáhlý soubor prací o digitalizaci a BOZP, diskuse, přehledy výzkumu, politiky a postupů prováděným mezi lety 2020 – 2022 v rámci kampaně Zdravá pracoviště (Healthy Workplaces Camping) startující v roce 2023. Předvídáním nových výzev v oblasti BOZP spojené s digitalizací lze identifikovat klíčové trendy, které výrazně změní pracoviště.

248


6.5 AR v kontrolních činnostech stavebního procesu Mohlo by se zdát, že zde stačí pouze zopakovat, co už bylo napsáno v předchozích kapitolách, především té o zpracování projektové dokumentace nebo té o provádění stavebních konstrukcí. Ve vztahu ke kontrole stavebního procesu se ale můžeme dostat ještě o kousek dál. Zaměříme se především na dvě otázky: Jak může AR přispět k efektivnosti řízení stavebního procesu? A za druhé: Jakým způsobem je možné pomocí AR dohlížet na kvalitu provádění stavebních prací, případně zhotovení výrobků?

6.5.1 Štíhlé stavebnictví Pokud v odborných článcích narážíme na AR při kontrole stavebního procesu, je to často ve spojitosti s pojmem „štíhlé stavebnictví“ (dále LC podle anglického „Lean Construction“). Ke všem požadavkům na AR ve stavebnictví se tak připojuje ještě potřeba propojení s tímto konceptem zacíleným na efektivnost řizení stavby. Nejčasstěji skloňované jméno v souvislosti s LC je pravděpodobně Lauri Kostela, který na toto téma publikoval množství statí a který LC definuje jako „způsob návrhu výrobních systémů tak, aby bylo minimalizováno plýtvání materiálem, časem a úsilím za účelem generování maximální možné hodnoty“. Vkrádá se přirozeně myšlenka, že tento přístup nebude mít daleko k dnes tak mohutně skloňované udržitelnosti stavební výroby. Zní to vše skvěle, jak do tohoto vlaku ale může přistoupit rozšířená realita?

6.5.2 Spolupráce Prvním z polí, ve kterém má AR co nabídnout, je spolupráce. Žádná velká věda, zdálo by se – jeden z pracovníků prochází staveništěm a komunikuje v reálném čase s ostatními kolegy, s nadřízeným, sdílí obraz, media, plány. Zásadním benefitem je zde zkrácení odezvy pokynů a také zlepšení názornosti komunikace. Všem nám je známo, kolik problémů vzniká jenom kvůli její nedostatečnosti. Technologie v tomto může být cenným pomocníkem, ale samospásná samozřejmě není.

6.5.3 Srovnávání modelu s realitou Druhou metou je možnost použití reference v podobě aktuálního modelu. Podobně jako u předchozího odstavce i tato funkce je již součástí mnoha aplikací zmíněných v předchozích kapitolách a je jednou z těch, které člověka hned napadnou. V souvislosti s LC je ale nesmírně

249


důležité slůvko „aktuálního“ použité v úvodu odstavce. Pro opravdu výrazný posun v efektivnosti řízení stavby si tedy opět nevystačíme pouze s vyladěným zobrazovacím zařízením. Je nutné se dotknout dalšího z témat: Provázanosti.

6.5.4 Provázanost Jedním z důležitých faktů souvisejícím víc s LC než s AR je, že všichni zúčastnění musí disponovat aktuálními informacemi. Tuto potřebu se snaží vyřešit BIM a je možné říct, že v době před začátkem výstavby se mu to mnohdy daří. Během výstavby už ne tak často. Zde lze vidět další možné pole působnosti AR. Sám odstavec o spolupráci v tomto směru slibuje jistý posun, my se ale můžeme odvážit jít ještě o trochu dál a to dvěma, v ideálním případě souvisejícími, směry. Jedním je zahrnutí harmonogramu, tedy časové osy, do BIM modelu, druhým pak možnost přímé úpravy BIM modelu. Zatímco první směr už je dneska proveditelný a hezkým příkladem je třeba aplikace Bentley Synchro XR, okolo druhého stále panuje spíše skepse spojená, která je ale spojena s očekáváním, protože odblokování tohoto směru by znamenalo zásadní mylník v potenciálu využití AR. Jednou z aplikací, která se pokouší propojit výše zmíněné principy je Synchro XR společnosti Bentley. Povědomí o této společnosti není v českém prostředí příliš rozšířené. Obecně lze říci, že jde o dalšího dodavatele softwaru pro profese související se stavebnictvím. Pro tuto kapitolu je důležitý rok 2018, kdy proběhla akvizice společnosti Synchro Software, která již v té době byla lídrem ve 4D modelování s důrazem na plánování a řízení stavby. A právě díky ní přichází Bentley se Synchro XR, aplikací pro MS HoloLens, která umožňuje pracovat se SYNCHRO 4D modelem, v téměř reálném čase zaznamenávat změny, aktualizovat harmonogramy a synchronizovat projekt s cloudovým úložištěm Synchro Workgroup Project.

250


Obrázek 6-17: Ukázka SYNCHRO XR pro HoloLens 2

Shrnutím předchozích odstavců může být apel spojit AR, BIM a LC takovým způsobem, aby bylo možné přehledně pracovat s časovými plány, porovnávat aktuální stav s plánovaným pokrokem, měnit model. AR se pomalu stává schopna technologicky uspokojit tyto požadavky, výzva v tomto případě leží z velké části na BIM a jeho možnostech, a v neposlední řadě také na pokročilosti jeho využívání. Není totiž dnes běžné vytvářet model tak, aby bylo možné ho propojit s harmonogramy, nebo aby zůstával aktuální i během výstavby. Při přechodu společností z CAD na BIM software je vždy nutná zásadní změna přístupu k tvorbě dokumentace a vůbec celkového uvažování v rámci skupiny pracovníků. Stejně tomu bude i v případě AR a propojení BIM a LC. I to je samozřejmě jednou z hlavních překážek v zavedení těchto technologií.

6.5.5 Kontrola kvality Druhým tématém této kapitoly, úzce souvisejícím s předešlým, je kontrola kvality. I k tomuto tématu je možné přistupovat z různých perspektiv, my zde uvádíme tři možnosti, které si přiblížíme dále v textu: porovnávání reality s BIM modelem, manuální nebo automatická kontrola rizikových prvků a konečně překrytí reality zpracovanými výsledky senzorických měření. Už se samotného výčtu je možné vytušit rozdílná pole působnosti jednotlivých přístupů.

251


6.5.6 Porovnávání reality s BIM modelem První z nich je také zatím jediným, který už nachází uplatnění ve stavebnictví. Úroveň tohoto posuzování velmi závisí na detailu, pro který byl BIM model vytvářen. Můžeme například zjištovat, zda příčky stojí, kde mají, jestli jsou správně vedené instalace, nebo zajít i mnohem dál, jde jen o kvalitu modelu. K tomu většinou stačí jednoduchý postup – nahrát model do webového portálu některého z vývojářů aplikací, a pak si jej v konvertované podobě nahrát do aplikace v HMD nebo mobilním zařízení. V závislosti na struktuře modelu pak máte možnost zobrazovat či skrývat vrstvy podle potřeby, nebo jen upravovat jejich průhlednost. Použitelnou aplikací v tomto směru může být např. Dalux TwinBIM umožňující ne úplně běžné offline fungování, nebo již dříve zmíněné aplikace GAMMA AR, AR Mapper, VisualLive, Trimble Connect for HoloLens a jim podobné. Jednoduché a jak se zdá funkční řešení, kterému chybí snad jen jedno – navádění. Ve většině případů sami musíte vědět, kudy chcete jít a co chcete kontrolovat, je tu tedy určitý potenciál minout vadu. To je v některých případech možné řešit vytvořením pracovního postupu, nejde ale o prvek proveditelný přímo při tvorbě BIM modelu, což může být komplikace v případě úprav modelu, které zpravidla nastávají.

6.5.7 Kontrola rizikových prvků Existují případy, kdy předešlý přístup není vhodný, respektive kdy ho lze nahradit specializovanější variantou. Tato situace může nastat především při opakované výrobě stejného dílce nebo konstrukce, při jejichž kontrole je třeba sledovat určitý postup nebo se soustředit na konkrétní parametry. Samotné mechanismy kontroly lze rozdělit podle podílu lidského rozhodování na manuální a automatizované. Manuální kontrola je z hlediska technologického jednodušší variantou, která spočívá ve zvýrazňování kritických částí výrobku a na pracovníkovi je odsouhlasení správnosti jejich provedení a „proklikávání“ se předem daným seznamem. Takový postup může jistě zrychlit kontrolu, ale i zabranit přehlédnutým nedostatkům, zvláště pokud jde o větší množství komplexních výrobků. Funkčním příkladem tohoto principu může být aplikace společnosti Fortaco pomáhající vyhodnotit kvalitu svarů.

252


Obrázek 6-18: Hodnocení kvality svarů

Automatizovaná kontrola, jak ji prezentuje např. produkt G2Metric společnosti LYNX, se trochu míjí s pojetím AR, jak je prezentovaná v této knize, protože nepočítá s přispěním člověka při vyhodnocování defektu. Specializované zařízení opatřené kamerou a hloubkovým senzorem v tomto případě sleduje samo správnost provedení nebo osazení výrobku. Samotný princip je ale dle našeho soudu snadno aplikovatelný i v pojetí AR zahrnujícím interakci člověka. Je pravděpodobně mnohem složitější implementovat než si představit aplikaci, která by vyhodnocovala nevhodně provedenou práci, zvýraznila ji a ta pak mohla být přímo adresována k nápravě.

253


Obrázek 6-19: Automatizovaná kontrola pomocí AR (G2Metric společnosti LYNX) [147]

6.5.8 Překrytí reality zpracovanými výsledky měření V Praze sídlící společnost Misterine vyvinula aplikaci pro hodnocení kvality výrobků na základě měření jejich výrobních odchylek a následného projekcí realizovaného rozlišení. Ve stavebnictví se s ničím podobným nesetkáváme, snad pouze s provázáním IoT s AR při správě budov, jak o tom bude řeč dále. Mohlo by ale jít o další potenciální využití AR – interaktivní vyobrazení výsledků měření vykonávaném na konstrukci nebo zařízení budovy, ať už mluvíme o průhybu, teplotě nebo jiných parametrech, které mohou být sledovány. Celá uplynulá kapitola nám dává vodítko, jakým způsobem může být použita AR v kontrolních činnostech stavebního procesu. Od těch nejobecnějších k těm úplně specializovaným. Tento výčet jistě není úplný, ale snad je alespoň inspirativní a rozšiřující obrázek o potenciálu AR a VR ovlivnit kolos stavebního průmyslu.

254


6.6 AR při zhotovení stavebních konstrukcí a jakost jejich provedení V této kapitole se pokusíme prozkoumat použitelné možnosti výroby stavebních konstrukcí s použitím rozšířené reality. Dokážeme si to pravděpodobně dobře představit – nasadíme si brýle a ty nás budou přesně instruovat, kam položit cihlu, kudy vést potrubí, jak sestavit nějaký komplexní díl. Ano, všechny zmíněné možnosti už jsou dnes proveditelné. Na rozdíl od kontrolních činností je nutnou podmínkou, aby měl pracovník volné ruce, což značně omezuje škálu použitelného hardwaru vpodstatě pouze na HMD, nejčastěji se setkáváme s MS HoloLens 2. Existuje zde ještě jedna alternativní možnost v podobě přímé projekce, ta ale technologií dosti vybočuje vůči přístupům popsaným v této knize, takže je otázka, zda ji vůbec řadit k AR.

6.6.1 Vytvoření pracovního postupu Množství aplikací umožňuje vytváření více či méně detailních postupů. Takový postup běžně zahrnuje slovní nebo psanou instruktáž, která může být dále doplněna o grafickou složku, a to od jednoduchých 2D obrazů, přes 3D modely kýženého výsledku daného kroku, až po animace jednotlivých úkonů, jak ukazuje například aplikace SPACE1. Všechny zmíněné varianty mohou být velmi užitečné, zvlášťe pak v případě, kdy je třeba sledovat nějakou danou technologii výroby. V takovém případě může mít jejich použití i velmi pozitivní vliv na jakost provedení práce, hlavně kvůli možnosti lepšího soustředění se na úkon a eliminaci opomenutí některého z kroků.

255


Obrázek 6-20: Použití AR pro zobrazení montážního návodu

6.6.2 Proložení modelu realitou Druhou variantou je zde použití jakési virtuální formy. Tu je možné si představit více způsoby. S jedním jsme se v této knize již setkali, šlo o zarovnání modelu s reálným prostředím. Pokud tento model dále zprůhledníme a umístíme s dostatečnou přesností, dá se zajisté použít jako jakási forma. Toto využití je představitelné při úkonech podobných vedení instalací, hůře pro například zdění. I to je ale možné, jak ukazuje článek na serveru ArchDaily, který popisuje pracovní situaci, kde jsou zedníci používající HMD MS HoloLens spolu s aplikací Fologram schopni zdít komplexní tvary z plných cihel. Ukázku z tohoto posupu je možné vidět na Obrázek 6-21. Aplikace Fologram je do velké míry provázána s aplikacemi Rhinoceros a Grasshopper, takže se dostáváme trochu mimo sféru BIM. To však zde není rozhodující, jde především o úroveň detailu modelu a přesnost jeho umístění, resp. nahlížení na něj.

256


Obrázek 6-21: Ukázka použití aplikace Fologram [148]

Jak už název kapitoly napovídá, důležitým parametrem a otazníkem ve vztahu k tomuto tématu je jakost provedení. Ta samozřejmě stále závisí především na pracovníkovi. Vizuální reference obecně snižuje již zmíněnou kognitivní zátěž a má potenciál zrychlit a zpřesnit provádění úkonů. Z hlediska použité technologie se můžeme zaměřit na přesnost měření vzdáleností v reálném prostředí. V případě MS HoloLens výrobce neudává přesné parametry, v jednom uživatelském videu však bylo dosaženo chyby 11 mm na 12,5 m při jednostranném pohybu bez předešlého procházení prostorem. Při zpětném procházení se chyba na dané vzdálenosti zmenšila na 4 mm. Dovolíme si tvrdit, že pro většinu prací ve stavebnictví je tato přesnost dostatečná.

6.6.3 Využití přímé projekce Posledním jmenovaným přístupem bude využití přímé projekce. V roce 2019 publikovali Ahn a kol. článek o prototypu využívajícím projektoru k promítání výrobního 2D výkresu na podklad, na kterém byl pak díl sestavován. Výroba pak byla realizována pro dřevěný panel. K automatickému pozicování obrazu byly využity markery a fotoaparát. Přesnost tohoto prototypu značně závisela na světelných podmínkách a vzdálenosti projektoru od zacílené plochy, nicméně ve všech případech se průměrná odchylka pohybovala pod výrobním limitem hodnoty 6,35 mm. Ve shrnutí poté autoři uvádějí, že část chyby mohla být způsobena nedostatečným rozlišením projektoru, resp. fotoaparátu.

257


Ve stejném roce publikovali Degani a kol. práci zabývající se projekcí vnitřní dispozice pomocí otočného projektoru, scanneru LiDAR, kamery a 2D dat extrahovaných z BIM modelu. Test ukázal, že průměrná doba relokalizace na bázi analýzy obrazu po přemístění projektoru trvala pod 5 s, průměrná chyba zobrazení se pohybovala okolo 5 mm a konečná chyba obrazu se pohybovala okolo 1 cm. Výhodou těchto přístupů je především absence nutnosti nosit zařízení a shodná projekce pro více pracovníků. Nedostatky v podobě přesnosti a přímého vystavení pracovníků záření je nutné dále zkoumat, nicméně v případě prefabrikace může jít slibnou levnou technologii.

Obrázek 6-22: Prototyp projekce (Ahn a kol., 2019). a) v laboratoři, b) ve výrobně panelů

6.7 AR pro zlepšení uživatelské a zákaznické zkušenosti Obdobně jako u VR, tak ani zde není nutné zmiňovat či popisovat snahu trhu zaujmout zákazníky nejrůznějšími způsoby a je tedy nasnadě jim v mnohém vyjít vstříc. Díky faktu, že rozšířená realita je mnohem dostupnější běžným zákazníkům díky integraci smartphonů nebo tabletů a současně je mnohem méně náročná na hardware, než virtuální realita, tak není s podivem, že většina společností nejrůznějších odvětví přímo cílí z hlediska zákaznické zkušenosti a prodeje výrobků rovnou na realitu rozšířenou. Na rozdíl od VR se zde také nebavíme pouze o nemovitostech, jejich prodeji a jejich ukázce, ale například také o různých technických zařízeních a vybavení bytů v podobě nábytku, praček, myček a dalších a jsme schopni tak postihnout celé

258


pole komercializace související se stavebním průmyslem. Vzniká tedy pojem „komerciální rozšířená realita“, často také označovaná jako CAR (zkratka anglického Commercial Augmented Reality), jejímž účelem je právě aplikace do různých obchodních aktivit od prodejce>prodejci a samozřejmě také prodejce>zákazníkovi. CAR pro své účely předávání dat pro AR, kromě tištěných markerů, využívá také hromadné sdělovací prostředky, tedy televize, videa a další. Díky možnosti zakomponovat téměř jakékoli chytré zařízení se tak jedná o velmi dostupnou, snadnou, a hlavně účinnou reklamu. Výhody AR jsou tedy úplně stejné, jako je tomu u VR, pouze se však objevuje několik dalších benefitů, které pramení ze samotné technologie a principu jejího fungování. Pro shrnutí a zopakování tedy: • Zákaznická zkušenost • Oslovení zákazníka a zákaznický servis • Testování produktů ve virtuálním prostředí • Feedback zákazníků a testování výrobků v reálném čase • Snížení nepředpokládaných a nevyžádaných výdajů • Úspora času a globalizace řešení

Toto vše jsou naprosto stejné výhody, které jsou i u VR a nebudou zde více rozepsány. Co je však rozdílné oproti virtuální realitě jsou následující body: Zakomponování produktů do konkrétního prostředí Zakomponování vizualizovaných prvků do skutečnosti je jedním z předních a současně nejdůležitějších benefitů, které nám rozšířená realita jako zákazníkům přináší. Díky snímacím technologiím, ať už SLAM či dalších a obrázkovým markerům, GPS markerům, RFID (zkratka anglického Radio Frequency Identification), nebo dalším jiným, je možné vzít libovolný objekt, který má svůj 3D model a po naskenování okolí, nebo po aktivaci zmíněných markerů ho na předmětné místo virtuálně umístit ve skutečné velikosti, kterou daný reálný objekt má, viz Obrázek 6-23. Výhodou je, že zákazník jasně vidí, co si pořizuje a jak daný výrobek bude vypadat v kontrastu se skutečným prostředím, do kterého bude umístěn.

259


Obrázek 6-23: Umístění výrobků pomocí AR do skutečného prostředí [149]

Dostupnost, finanční a časová nenáročnost Jak bylo opakovaně zmíněno, silnou stránkou AR je její dostupnost na mobilních chytrých zařízeních, které již dnes vlastní téměř každý a které v některých případech využití, zejména v komerční sféře, nemusí být ani nikterak výkonnými. Pokud tento fakt porovnáme s realitou virtuální, která je nákladná a vlastní ji stále relativně nízký počet potenciálních zákazníků, je AR logický směr, kterým se případní zájemci o zprostředkování komerčního využití umělé reality jako celku budou ubírat. Další výhodou, kterou má rozšířená realita je také její finanční a časová nenáročnost. Finanční nenáročnost je jasná. Pracujeme buď s již existujícím softwarem, nebo aplikací, kterou si přizpůsobíme podle potřeb daného odvětví a pokud vytváříme aplikaci novou, využíváme jí následně pro obrovský počet uživatelů, takže se takový krok zkrátka vždy finančně mnohonásobně vyplatí. Časová nenáročnost poté vyplývá z nutnosti vymodelovat na rozdíl od virtuální reality pouze daný prvek, a nikoliv celé prostředí, ve kterém se má uživatel pohybovat. Ačkoliv se to nezdá, vytvořit ideální prostředí pro zákazníka je často problematické, což je záležitost, která u AR naprosto odpadá. Co se týče interakce uživatele se samotnými modely, je také zjednodušena, což naopak vede opět k úspoře času a financí u zavádění AR. Z uvedeného je patrné na kolik se tedy AR v komerci nejen stavebního průmyslu vyplatí a na kolik její použití samotnému uživateli vstoupí do nejen do života, ale hlavně do paměti. Jak také popisují některé studie a jak již bylo zmíněno, je použití AR finančně prospěšné. Stejně jako u dělení VR se můžeme i zde setkat s různým zpracováním AR a jejích objektů či modelů. Jedná se

260


tedy o zpracování buď za pomocí kompletní modelace 3D, nebo za pomoci snímání 3D scanningem. Použití poté vyplyne dle různých směrů použití. Jelikož zpracování je u AR a VR velice obdobné, zaměříme se v případě AR spíše na její konkrétní užití, které se od VR liší. Virtuální realita je totiž použitelná pro cokoliv a jediné její limitace plynou z typu modelů. Co se však týče směrů použití rozšířené reality, je jich hned několik, které se dělí zejména podle potřeby uživatele, nebo potřeby prodávaného produktu. Abychom se nevzdalovali od tématu stavebního průmyslu, jsou následující kapitoly zvoleny tak, aby se v nich daná problematika skutečně řešila. Neznamená to však, že AR se v komerční sféře nedá použít mnoha dalšími způsoby. AR v prodeji nemovitostí AR v tomto poli použití zažívá zejména v posledních letech obrovský boom. Díky zmíněným výhodám je tak možné, aby případný kupec nejen navštívil virtuální nemovitost ve 3D ještě před jejím samotným fyzickým navštívením, ale také aby jí například pomocí aplikace pracující s rozšířenou realitou našel při procházce městem. Úzce se zde dotýkáme problematiky VR, ale použití je velmi odlišné. Co se týče benefitů pro uživatele, jsou jasné, tedy důkladná prohlídka všech místností a částí objektu, úspora času, možnost vyzkoušet si a v klidu se zamyslet, to vše z pohodlí domova a hlavně rychle. Technologie však přináší benefity nejen uživateli, ale i případné realitní kanceláři v podobě kompetitivnosti na trhu, nových marketingových příležitostí, lepšího zaujetí a unikátní zkušenosti. Není tedy s podivem oblíbenost využití této technologie, jejíž implementace se objevuje v různých možnostech. První možností užití AR u nemovitostí je zobrazení samotného prodeje. Jak můžeme vidět, viz Obrázek 6-24, jedná se o použití GPS markerů, které uživateli po aktivaci příslušného softwaru umožní doslova rozhlédnout se po okolí, vybrat si nemovitost, o kterou by potenciálně měli zájem a která je na prodej či pronájem a takovou nemovitost ještě před skutečnou fyzickou návštěvou důkladně prohlédnout. Rychle, snadno a bez nutnosti kontaktování či vyhledávání online.

261


Obrázek 6-24: Lokace nemovitosti na prodej pomocí AR [150]

Obrázek 6-25: Lokace nemovitosti na prodej pomocí AR [151]

Další možností využití AR jsou 3D modely, které po nasnímání obrázkových markerů například v časopisech, nebo u vývěsek umožní uživateli se podívat jak zvolený model či budova skutečně vypadají. Zde se setkáváme se dvěma směry. První směr se plná vizualizace celého modelu do předmětného místa, kdy se zákazník může podívat, jak budova vypadá v souvislosti se skutečným pozemkem, viz Obrázek 6-26.

262


Obrázek 6-26: AR vizualizace nemovitosti na skutečném místě stavby [152]

Rychle a jasně tedy zjistíme, jak budova zapadá do zástavby, zda by se nám líbila na předmětném místě, zda nám vyhovuje apod. Jediné, co potřebujeme je vhodná aplikace a jakékoli chytré zařízení, které umožňuje aktivaci AR. Druhým směrem je vizualizace zmenšeného modelu a jeho projektu na libovolné místo či povrch, viz Obrázek 6-27.

Obrázek 6-27: AR vizualizace nemovitosti na skutečném místě stavby [153]

Výhodou je, že můžeme takto zobrazovat v reálném čase vizualizace, animace a můžeme například díky jisté interaktivitě modelů přidávat například další objekty, zeleň, nebo terén a simulovat klidně výstavbu. Primárně však zobrazujeme pouze předmětný model. Dále můžeme použít obdobný přístup na ukázku 3D půdorysů či řezů, vztah a umístění nemovitosti na různé poloze v mapách apod., viz Obrázek 6-28. Dalo by se tedy říci, že použití a obsahu informací se v tomto případě meze nekladou.

263


Obrázek 6-28: AR vizualizace 3D půdorysu nemovitosti

Je tedy patrné, že použití AR má zde obrovské množství benefitů a současně také jedno z největších použití, se kterým se můžeme u AR setkat, kdy jak obyčejné, tak GPS markery jsou snadno šiřitelné a je tak nasnadě je hromadně rozšířit a dostat tak informace mezi případné zákazníky s téměř minimální námahou a maximálním užitkem. Jak také můžeme vidět v následujícím videu, je možné tuto technologii použít pro naprosto kompletní provedení prodeje nemovitosti ještě před jejím samotným zhotovením, včetně všech studií, podnikatelských záměrů, vysvětlení a dalších. Co se však týče použití konkrétního softwaru, setkáváme se bohužel spíš opět pouze s konkrétním použitím, a ne jednou univerzální platformou. Pokud tedy chceme výhody AR využívat, je nutné zhotovit vlastní aplikaci. Zvláštností v prodeji nemovitostí pomocí technologie rozšířené reality nabízí také kombinace technologií AR a GIS, kdy jsou vytvářeny interaktivní online mapy, které v reálném čase poskytují aktuální informace pro AR. K tomuto tématu se však dostaneme v následujících kapitolách. AR při zařizování interiérů a nákupu výrobků Častou otázkou, kterou zákazníci řeší je, jak bude budoucí výrobek vypadat v jejich interiéru, jak bude ve skutečnosti velký, zda se vůbec vejde, zda je barva dobrá apod. Nejedná se ale pouze o samotný nábytek, ale často o interiér samotný, jeho stěny, podlahy apod. Jedná se tedy o něco, co je možné řešit v problematice AR i u přípravných prací a studií. Přesto se s tímto setkáváme díky použití pouze dílčích a konkrétních modelů zmíněných výrobků spíše u komerčního užití. Nejčastějším případem tohoto využití tedy nacházíme zejména u nábytku a vybavení. Jak můžeme vidět, např. Obrázek 6-29, jedná se o snadné aplikace, které čerpají modely z online databází, od jejich tvaru, velikosti, barev, dodatečného vybavení a mnoho dalších. Tyto modely jsou následovně pomocí snímání okolního prostředí uživatelem libovolně umístěny.

264


Obrázek 6-29: AR aplikace pro umístění nábytku

Ačkoli nám rozšířená realita neposkytne stejnou míru detailů a interaktivity jako VR, je možné s ní velmi rychle a přesně pracovat. Místo obyčejných fotografií je tedy možné vidět objekt v 360° a v jeho konkrétní zamýšlené poloze. Současně, jak je již zmíněno, je možné si model/nábytek/výrobek libovolně upravovat dle databáze výrobce a přímo konkrétní výrobek následně zakomponovat. Nemusí se však nutně jednat pouze o nábytek, ale jak bylo řečeno o jakýkoliv výrobek, který si jen dokážeme představit a pro který existuje 3D model. Součástí těchto aplikací jsou logicky také různé měřící nástroje, které nám tak skrze čočku fotoaparátu chytrých zařízení umožní měřit délky, plochy či objemy. Nejedná se o přesné nástroje, ale spíše o doplnění aplikací tak, aby bylo možné a jasné vybrat např. nábytek či výrobek přesně a bez nutnosti přeměřovat vše ručně.

Obrázek 6-30: AR aplikace pro měření interiérů [154]

265


Tato kombinace tedy kromě výše zmíněného přináší zejména také možnost výrobce zaměřit se v reálném čase na konkrétní požadavky a aktuální feedback a v širším měřítku tedy přímo přizpůsobit výrobu. Uvedené výhody se tak odráží v množství aplikací, které je více než značné a setkáváme se tak například s aplikacemi jako Houzz, IKEA Place, DecorMatters a mnoho dalších. AR jako inteligentní virtuální asistent Inteligentní virtuální asistent (IVA) je velmi užitečnou a uživatelsky příjemnou záležitostí, která se objevuje v nejrůznějších spektrech rozšířené reality, zejména poté u zlepšení uživatelské a zákaznické zkušenosti a poté také jako výuková pomůcka, jak se dozvíme z jiných kapitol. IVA je možné použít v celé řadě dalších aspektů, ale pokud se bavíme o komerci, uvedené dva směry jsou dominantními. Trendem posledních let je mít na různých stránkách dialogové okno, které Vám pomůže s libovolným problémem, ať už se jedná o výběr zboží, reklamaci, nebo pouze o uvedení do struktury obchodu. Vzniká tak jakýsi online asistent. Při jeho použití nemusí však jít pouze o zákazníky, ale současně také prodejce, kterým se některé informace a jejich rychlá dostupnost a vyhledání také může hodit. Vše spojuje fakt, že se jedná z dominantní většiny o textové rozhraní, check listy, které je nutné vyplňovat a poté postupně dojít až k dané hledané informaci. Zde tedy opět přichází na řadu rozšířená realita a hned v několika podobách. První podobou je zákaznický virtuální asistent, tedy jak bylo zmíněno software, který pomáhá zákazníkům od navigace po obchodech, výběru zboží, dotazech, přivolání obsluhy apod., viz Obrázek 6-31.

Obrázek 6-31: AR virtuální asistent pro zákazníky obchodů [155]

266


Takový virtuální asistent tedy do jisté míry dokáže zastat živou osobu a odstranit tak v obchodních plochách často rušivé elementy v podobě informačních tabulí, ukazatelů apod. Současně se jedná o snadné a dostupné řešení, které se stále častěji objevuje i jako snaha o úsporu financí. Další podobou využití virtuálních asistentů nacházíme poté na straně prodávajících, či výrobců. Zde využíváme IVA pro účely tzv. průmyslové rozšířené reality, kdy se snažíme využít benefity AR pro zefektivnění práce, rychlou identifikaci výrobků či problémů, zvýšení produktivity, snížení nákladů, zlepšení kvality a zejména poté jako snadný přístup pro zobrazení a správu dat. Můžeme zde tedy tyto asistenty využít k nejrůznějším činnostem od navigování po skladu, revize počtu objednávek, vzdálenostech, které máme ujít apod., viz Obrázek 6-32.

Obrázek 6-32: AR virtuální asistent do rozsáhlých skladů [156]

267


Obrázek 6-33: AR virtuální asistent do rozsáhlých skladů [157]

Díky tomuto přístupu k využití rozšířené reality tak dostáváme možnost využití jinak pasivních dat pro celkové navýšení produktivity a prodeje. Současně se také částečně odstraňuje nutnost věnovat novým zaměstnancům více pozornosti, kdy při použití virtuálních asistentů mají k dispozici stálého pomocníka. AR u prohlídek památek a turismu Stejně jako u VR i zde se rozšířená realita stává v mnoha ohledech účinným nástrojem pro cestování a pro cestovní ruch všeobecně. Ať už se bavíme o rezervaci hotelů, dopravě, nebo předávaní informací, AR zde nachází mnohá uplatnění, která slouží primárně jako nástroj pro zlepšení plánování, anebo zlepšení zákaznické či turistické zkušenosti. I když však není možné využít AR v otázce procházení památek a turismu stejnou mírou, jako u VR, rozhodně se nejedná o opominutelné využití, možná spíše naopak. Jak bylo řečeno, AR je možné využít k rezervaci hotelů, nebo k dopravě, což je shodou okolností jedno z doposud nejběžnějších použití AR v celém cestovním odvětví a není tak s podivem, že je zaváděno do stále většího množství podniků, letovisek a dalších destinací, kdy AR, viz Obrázek 6-34 poskytuje zákazníkům informace, kdy se například nástěnné, nebo i obyčejné mapy a další informativní tabulky mohou stát interaktivními plochami, které turistům předají informace, místní zajímavosti, nebo jim přímo v prostoru AR předají model jejich cílové destinace.

268


Obrázek 6-34: Využití AR pro zobrazení podoby hotelu na mapě

Předávání informací je tedy v turistice, a nejen tam, často kritickou součástí různých poznávacích zájezdů, kdy kromě vlastní fyzické prohlídky chceme načerpat i znalosti a informace. Jak již bylo zmíněno, toto je však často problémem, který souvisí s množstvím turistů, špatnou dostupností informačních boxů či plaket, ale současně také problémům s překladem, průvodcem mluvícím cizím jazykem apod. Rozšířená realita je v tomto případě opět cenným pomocníkem, který může ve všech zmíněných aspektech pomoci a zprostředkovat tak uživateli jistou formu virtuálního průvodce či virtuálního asistenta, viz Obrázek 6-35, který nám poskytne veškeré informace, jež požadujeme, v rychlosti která nám vyhovuje a poté jazyce, kterému rozumíme.

Obrázek 6-35: AR jako virtuální průvodce muzeem

269


Z uvedených informací je tedy jasné, že použití rozšířené reality v otázce uživatelské a zákaznické zkušenosti ve stavebním průmyslu má svá různá a bohatá využití. Ať už se bavíme o jakékoli související problematice od prohlídek nemovitostí, prohlídek památek, nebo jako virtuální asistent, ať již ve skladech, výrobě, nebo kdekoli je potřeba, rozšířená realita je velice rychle zaintegrována do všech souvisejících aspektů. Problémem, který se zde však všeobecně vyskytuje, nehledě na konkrétní použití, je nutnost přesného sestavení softwaru propojujícího toto téma, rozšířenou realitu, a konkrétní potřeby dané společnosti či firmy. Jak je možné si povšimnout, kromě velkého zastoupení softwarů pro AR při zařizování interiérů, není všeobecně možné najít univerzální program, který by splňoval naše očekávání, a bylo by ho možné univerzálně využít pro zmíněné body. Přesto je však jasné, že po překonání tohoto problému lze očekávat, že zájem, který je již o tuto technologii teď obrovský, dále poroste.

6.8 Použití AR pro vytváření kolaborativního prostředí Jak bylo zmíněno o obdobné kapitoly virtuální reality, potřeba sdílení informací, komunikace a dialogu je pro stavební průmysl, stejně jako u jiných průmyslů, zcela kritická a jakýkoliv možnost zlepšení je velmi důležitá. Jak jsme se také přesvědčili u kapitoly VR ohledně této problematiky, je použití umělé reality nasnadě, očekávané a důležité. Rozšířená realita je v celkové problematice kolaborativního prostředí teoreticky více použitelná a díky vývoji sdělovacích prostředků a mobilních přenosných zařízení i více flexibilní a připravena na integraci do běžného stavebního procesu. Kde však byla virtuální realita a kolaborativní virtuální prostředí možné k použití a spolupráci mnoha stran a účastníků, tam rozšířená realita bohužel zaostává a v některých případech zcela vypadává jako pomyslná cesta, kterou se lze ubírat. Záleží však, co od použití AE čekáme. Všeobecně lze rovnou říci, že kolaborativní prostředí AR v současnosti není optimalizované a připravené pro širší použití. Neznamená to však, že bychom od něj měli zcela upustit, nebo že již neprobíhají pokusy o jeho integrování. Výhody AR jsou opět jasné a jelikož již byly zmíněny, viz kapitolu VR pro vytváření kolaborativního prostředí, nebudou zde stejné benefity více rozepsány. Konkrétně se tedy jedná:

270


6.8.1 Výhody • Komfortnost • Nové možnosti • Časová flexibilita • Úspora financí • Bezpečnost a ochrana • Úspora životního prostředí • Gamifikace

Toto vše jsou již zmíněné plusy, kterými nás kolaborativní prostředí AR jako uživatele obdarovává. Jak může být také jasné, v podstatě by takové technologie mohli buď rozšířit, nebo nahradit klasické videohovory. Navíc se zde však objevují další benefity, které nejsou v žádném případě zanedbatelné. Jedná se o: • Mobilnost zařízení – Jak musí být jasné, jsou zařízení využívající prostředí rozšířené

reality primárně lehká, mobilní a hlavně nenáročná na provoz. Vždy tedy disponují vlastní elektrickou energií, vlastní možností připojení k internetu a hlavně je možné je, pokud se bavíme o mobilních telefonech, tabletech a dalších zařízeních pracujících s AR, nosit doslova po kapsách. Oproti VR je tak mobilnost naprosto neoddiskutovatelnou výhodou. • Cenová dostupnost – Na rozdíl od VR je většina zařízení rozšířené reality daleko více

cenově dostupná a tím je tedy její zavedení snazší. Nebavíme se zde pouze o sofistikovaných brýlích jako Microsoft HoloLens a dalších, ale spíše o smartphonech apod., kdy je cena až několikanásobně menší. • Nároky na výpočetní techniku – Kde byl tento bod nevýhodou pro VR, tam se stává

výhodou pro AR. Vzhledem k cenové dostupnosti AR je možné logicky investovat do více zařízení a současně i přes vyšší cenu do výkonu těchto přístrojů. Díky faktu, že i nejobyčejnější smartphony mají dnes parametry počítačů, jsou nároky zanedbatelné hned z několika důvodů. Prvním důvodem je samotná integrace kolaborace AR a celého prostředí, které probíhá čistě přes čočku kamery takových zařízení. Dalším důvodem je fakt, že je promítán na obrazovku zařízení pouze obraz a není simulováno celé aktivní či interaktivní prostředí, jako tomu bylo u VR.

271


Výhody jsou tedy celkem jasné a je také patrné, že rozšířená realita by měla být v otázce kolaborace vhodnější a rozšířenější, přesto se však toto většinou neděje a je přistupováno k méně flexibilní, ale současně daleko více sofistikované virtuální realitě. Některé zdroje dokonce varují před použitím rozšířené reality pro kolaboraci. Jaké jsou tedy nevýhody a je obava před použitím?

6.8.2 Nevýhody • Internetové připojení a výdrž zařízení – I když je mobilnost zařízení silnou stránkou,

současně není možné opomíjet limitace. První limitací je logicky internet a připojení. Kdo z nás volal videohovorem přes mobilní zařízení ví, že jakákoliv kvalita hovoru, která má být dobrá, musí být uskutečněna za dobrého internetového připojení. Bohužel, s tímto většinou nic neuděláme a je to tak spíše problém operátora. Další limitací je poté výdrž samotného zařízení. Pokud je zařízení výkonné, tak logicky odebírá více energie. Současně s tím, pokud máme na zařízení spustit souběžně aplikaci pro podporu AR a také očekávat připojení této aplikace k internetu, dohromady samozřejmě s provázanou interakcí, můžeme očekávat, že jakákoliv výdrž baterie, kterou disponujeme, bude vyčerpána v řádech desítek minut, nejvýše hodin. • Limitace softwarem – Pokud je někde bod, ve kterém použití rozšířené reality

v kolaborativnímu prostředí zcela selhává, je to právě limitace softwarem. V současné době sice existují programy, které podporují zmíněné téma, ale se skutečným použitím moc zkušeností není a odborná veřejnost je v tomto směru velmi skeptická. Problémů je spousta a většina z nich souvisí s nenaplněným očekáváním. Dostáváme se tak opět k úvodu této kapitoly a tomu, co očekáváme od AR. Pokud nám postačí, že druhou osobu uvidíme a půjde pouze o její promítání na plochu místo monitoru, je to možné, ačkoliv se dostáváme na téměř stejnou míru interakce, jako bychom pouze uskutečnili videohovor. Pokud se také bavíme o možnosti společného pohledu na model, je to možné. Avšak, jedná-li se přímo o interakce mezi jednotlivými uživateli a libovolným modelem v reálném čase, kdy je jakákoliv změna přenesena všem zúčastněným stranám, zde už je dosaženo hranice současných programů. Současně také narážíme na limitaci samotné AR, kdy je nutné odkudkoliv čerpat samotné informace a data. Proto se zde setkáváme spíše s realitou smíšenou, která za pomocí

272


daleko lepších, dražších a samozřejmě problematičtěji dostupných zařízení dokáže lépe splnit očekávání. Nicméně i přes tyto problémy jsou některé softwary dostupné, jak se můžeme také podívat, viz Obrázek 6-36.

Obrázek 6-36: Příklad interaktivního kolaborativního AR prostředí [158]

• Chybějící osobní kontakt – Stejně jako u VR i zde narážíme na problém chybějícího

osobního kontaktu. Díky tomu, že se však primární použití AR v kolaboraci dá zaměřit na doplnění videohovorů, kdy vidíme skutečnou osobu, je toto pouze částečným problémem. • Přesah do jiných technologií – Jak je také patrné z předchozích bodů, kolaborativní

prostředí rozšířené reality, přesahuje často do jiných technologií, zejména poté do otázky smíšených realit. Pokud tedy chceme opravdu interaktivní kolaborativní prostředí, musíme ve většině případů zapojit také ovladače a další. Je tedy patrné, že hlavním problémem AR v tomto tématu je zejména limitace softwarového vybavení. To však, jak bylo zmíněno, neznamená, že bychom se nesetkávali s jejím využitím. Co se týká prostředí CVE (Collaborative Virtual Environment) z hlediska sdílení samotných informací, opět se zde setkáváme s obdobnými architekturami, kdy zejména centralizovaná primární scéna CVE zde velmi vystupuje nad ostatní. Současně se však také setkáváme s aktivní replikací, jak si však řekneme u kapitoly řešící otázku systémů ARGIS.0 Pokud se však bavíme o vytvoření či výběru optimálního kolaborativního AR prostředí, měl by se každý uživatel zaměřit na následujících 5 klíčových vlastností, které takové prostředí nejen definuje, ale na které musí být jak při výběru, tak i při konstruování případného softwaru kladeny požadavky. Jedná se o následující:

273


• Virtualita – Objekty, které prostředí AR vytváří a prezentuje musí být možné prohlížet,

zkoumat je a optimálně s nimi dále interagovat stejně, jako v reálném světě. • Augmentizace/rozšíření – Znamená v tomto případě práci se skutečnými objekty

pomocí AR ve smyslu rozšíření či doplnění pomocí anotací apod. • Kooperace – Je logické, že kolaborativní prostředí musí umožňovat co nejsnazší

propojení všech zúčastněných. Současně je také důležité, aby kromě vizuálních podnětů uživatelů, kteří se mohou mezi sebou navzájem vidět, fungovala také spolupráce, která bude fungovat optimálně stejně, jako kdyby se taková interakce odehrávala ve skutečném světě. • Nezávislost uživatelů – Dalším kritickým bodem, na kterém spousta softwarů vykazuje

nedostatky, je nezávislost uživatelů, kdy se současně v prostředí AR, které je pro všechny stejné, pohybuje najednou více diváků, kteří dostávají vlastní nezávislé pohledy. • Individualita uživatelů – Je posledním, ale současně možná nejvíce důležitým bodem,

který úzce souvisí s nezávislostí uživatelů, je individualita uživatelů a dat, které se liší podle potřeb každého diváka. Přesto se však stále všichni nacházejí ve stejném prostředí. Pokud tedy dokážeme zajistit výše uvedené body, výsledkem je kvalitní kolaborativní prostředí. Je však problematické ho dosáhnout, kdy zejména zmíněný přesah do jiných technologií hraje důležitou roli. Lze tak říci, že dosažení čistého AR kolaborativního prostředí je neuvěřitelně problematické a v praxi se tak dostáváme spíše ke kombinacím technologií, z nichž AR/MR prostředí je hojně využíváno, jak se dále dočteme. Využití rozšířené reality v CVE prostředích je možné rozdělit na následující typy, které kopírují, spíše než využití, samotnou interakci mezi jednotlivými uživateli a modelem. Pro toto stále aktuální rozdělení byla využita práce již z roku 2002 od autorů Billinghursta a Kata, kteří již tehdy dokázali velmi přesně definovat veškeré typy, se kterými dnes můžeme přijít do styku. AR/MR prostředí v kolaboraci Face-to-Face – Rozšířená realita, jak bylo a bude opakovaně zmíněno, obohacuje skutečné prostředí pomocí různých informativních rozšíření, anotací, ale také pomocí 3D objektů, které jsou interpretovány uživateli skrze zařízení, tedy anglicky Screento-Face. Historicky jde o nejstarší koncept využití rozšířené reality jako takové a současně jeden

274


z nejvíce používaných. Tento koncept byl tak následně vzat a za pomoci výše zmíněných 5ti bodů bylo kolem této myšlenky vypracováno samotné prostředí. Prostředí samotné funguje tak, že uživatelé se nachází ve stejné místnosti či ve stejné lokalitě, která je vhodně monitorována, ať už za pomocí samotného zařízení, které mají uživatelé nasazené, nebo pomocí setu pro snímání prostředí v kombinaci s HMD headsety pro AR. Logicky je zde samozřejmě výhodnější, pokud není nutné žádné další externí snímací zařízení a je možné pro uživatele libovolně se pohybovat. Prostředí samotné je téměř naprosto totožné s normální interakcí bez použití moderních technologií, pouze s přítomností výše zmíněných benefitů. Samotné Face-to-Face prostředí lze dále rozdělovat podle způsobu interakce uživatelů a způsobu vizualizace informací či dat objektů. Setkáváme se tedy s následujícími typy Face-to-Face rozšířené reality: Face-to-Face kolaborace se skutečnými objekty – Je velmi rozšířeným prostředím, které umožňuje, jak název napovídá, současnou interakci více uživatelů s reálnými objekty či elementy apod., které nejčastěji doplňuje barevnými texturami, poznámkami či jinými anotacemi, které mohou jednotliví uživatelé vidět a interagovat s nimi. Tento přístup je naprosto klíčový v problematice AR a BIM, nebo AR a Facility managementu, kdy je možné v reálném čase vzájemně interagovat s libovolnou entitou či jiným objektem, viz Obrázek 6-37 a sdílet tak informace a data, což je kritický stavební pilíř těchto konceptů. Co je zde však nutné zmínit je fakt, že se zde nejvíc setkáváme s přesahem AR do jiných technologií, ať už externích snímacích zařízení a platformy, která je schopna nasdílet stejné prostředí více uživatelům a zajistit tak onu kolaboraci v reálném čase, nebo zejména MR, které zde hraje díky kombinování výše zmíněného snímání s nasdílením dat a informací dalším uživatelům velmi důležitou roli.

275


Obrázek 6-37: Face-to-Face AR/MR kolaborace v BIM a FM s reálnými objekty [159]

Je však možné se technologii MR vyhnout, jak lze vidět, viz Obrázek 6-38. Je však nutné doplňovat, jak bylo řečeno, technologii AR o další samostatné snímače či trackery a také o zařízení, které v reálném čase data individuálních uživatelů zpracovává a posílá je nazpět.

Obrázek 6-38: Interface AR technologie StudierStube u práce s reálnými objekty [160]

Face-to-Face kolaborace s virtuálními objekty – Je dalším oblíbeným způsobem, který je téměř totožný s předchozím přístupem, pouze namísto reálných předmětů pracujeme čistě s objekty, které jsou vytvářeny v prostředí AR a dále vizualizovány. Spíše než BIM a FM problematika je tento přístup využívám v přípravných fázích projektu, nebo také jako učební pomůcka. Co se tyče limitace, je zde naprosto stejná, jako tomu je u kolaborace AR s reálnými objekty, tedy možná ještě větším přesahem do jiných technologií. Jak však můžeme vidět, viz Obrázek 6-39, jedná se opět o obrovské propojení s technologií MR, kdy je zkrátka nutné vizualizovat ještě více než předtím virtuální objekty, udržovat si informace také interakce jednotlivých uživatelů.

276


Obrázek 6-39: Face-to-Face AR/MR kolaborace v přípravných fázích s plně vizualizovanými objekty [161]

Opět to ale neznamená, že by nebylo možné takové prostředí vytvořit pouze za pomocí technologie AR. Jak můžeme vidět, viz Obrázek 6-40, realizovatelné je vše, pouze je opět nutné využívat pro takové účely stejný set, jako předtím, tedy trackery a další nutná zařízení.

Obrázek 6-40: Interface AR technologie StudierStube u práce s virtuálními objekty [162]

Face-to-Face kolaborace projekcí s virtuálními objekty – Jak je jasné z výše zmíněných, problémem je zejména sdílení dat mezi uživateli v reálném čase. Je však možné toto částečně obejít a využít k předávání dat projekci obrazu na jedinou plochu, kdy jsou stálé snímána gesta či ovladače a dosahujeme tak interakce s virtuálním prostředím. Jistou variantou tohoto přístupu mohou být také interaktivní tabule, kde však záleží na druhu snímacích technologií a podnětech, které zpracovávají.

277


Obrázek 6-41: AR technologie StudierStube u projekce virtuálních objektů [162]

Face-to-Face kolaborace projekcí s reálnými objekty – Je naprosto stejnou technologií, jako je výše uvedená a popsaná technologie založená na projekci virtuálních objektů. Tato projekce však pracuje s reálným prostředím, které v závislosti na požadavcích uživatele či příslušného softwaru rozšiřuje a obohacuje. Typickým příkladem tohoto typu prostředí může být například pomůcka pro výuku geografie, viz Obrázek 6-42, která v závislosti na nasnímání zeminy a její vzdálenosti od snímače nazpět v reálném čase promítá změny provedené uživateli.

Obrázek 6-42: AR technologie u projekce s reálnými objekty [163]

AR/MR prostředí ve vzdálené kolaboraci – Jedná se o prostředí, které pracuje velice podobně, jako výše zmíněné Face-to-Face, pouze s logickým posunem ve směru nutnosti přítomnosti všech uživatelů. Jelikož se toto prostředí snaží plně nahradit videohovory a rozšířit je o benefity rozšířené reality, je na něj kladeno nejvíce požadavků a současně je také nejvíce očekáváno.

278


Bohužel je toto prostředí také nejvíce problematické a jak bylo zmíněno výše, není plně připraveno. Co se týče použití, setkáváme se s různými variantami, kdy některé fungují a jiné, shodou okolností ty nejvíce očekávané, s velkými problémy. První variantou je čisté promítání obrazů z webkamer, nebo jiných zdrojů přes markery na určité plochy, viz Obrázek 6-43. Tedy v podstatě čistě projekce vzdálených uživatelů, tzv. avatarů. Je tím dosaženo velmi rychle prvního kroku k případné vzdálené kolaboraci. I když v podstatě nahrazujeme monitory a jiné obrazovky, je patrné, že dochází k propojení AR/MR prostředí jednotlivých uživatelů a splňujeme tedy většinu bodů, které takové CVE prostředí definují.

Obrázek 6-43: Vzdálená kolaborace promítáním videohovorů [162]

Další variantou je kombinace projekce vzdálených uživatelů do skutečného prostředí se zajištěním vzájemné interaktivity. Dostáváme se tedy k nejvíce vyhledávanému propojení technologií, které je však současně nejvíce náročné. Při tomto spojení je v reálném čase možné kolaborovat, upravovat, prezentovat, komentovat a volně se pohybovat po skutečných prostředích nezávisle na sobě. Opět se tedy dostáváme, stejně jako u výše zmíněných, ke kombinaci AR/MR, kdy je nutné udržovat virtuální prostředí pro každého uživatele zvlášť, ale současně zajistit výměnu informací a interakci. Jednou ze softwarových platforem, které toto do jisté míry umožňují má název Spatial.

279


Obrázek 6-44: Vzdálená kolaborace v AR/MR prostředí pomocí softwaru Spatial [164]

Díky této aplikaci je možné integrovat do takových hovorů cokoliv od aplikací, ploch počítačů a libovolných modelů, obrazů, PDF a dalších. V reálném čase je poté možné s takto integrovanými informacemi pohybovat, transformovat je, doplňovat je o poznámky a další. Vše samozřejmě v kolektivu a na libovolnou vzdálenost, viz Obrázek 6-44. Bohužel, je díky vysokému očekávání a nárokům, kterými taková vzdálená kolaborace disponuje, velice problematické skutečně splnit veškeré požadavky široké veřejnosti a softwary, které takto fungují často nejsou vyladěné a připravené. Kromě softwarových problémů se dostáváme také opět k hardwarovému nárůstu požadavků, kdy už není možné pro běžné použití využít snadno dostupná mobilní zařízení jako smartphony, nebo tablety, ale je nutné disponovat sofistikovanými a samozřejmě nákladnými HMD headsety či SmartGlasses. Díky problémům, které jsou s vytvořením takového prostředí spojené, se však dostáváme k další variantě. Jelikož je problematické v reálném čase snímat celé okolí včetně uživatelů, stojíme před otázkou, zda je to skutečně nutné, když nám teoreticky postačí snímat pouze předmět zájmu a slyšet pouze hlasy hovořících a vidět jejich interakci co možná nejjednodušším způsobem. Dostáváme se tedy ke kolaborativnímu prostředí, které doplňuje jednodušší technologii videohovorů o virtuální prvky v podobě poznámek, popisků, nebo různých šipek apod. Jedná se o relativně novou, avšak účinnou metodu vzdálené spolupráce, kterou přináší např. software TeamViewer Pilot. Jelikož se současně jedná o technologie, které je možné použít v problematice facility managementu, nebo vzdělávání, bude tato možnost rozebrána a popsána více v dalších kapitolách.

280


Obrázek 6-45: Vzdálená kolaborace v AR pomocí softwaru TeamViewer Pilot [165]

Jak však můžeme vidět, viz Obrázek 6-45, jedná se skutečně o jednoduchou, metodu, která nevyžaduje markery, ani složité snímání prostředí a postačí nám tedy pouze kamera a monitor. Co je však důležité zmínit, obě strany v tomto případě v podstatě sdílí obrazovku a obraz. Nejsou tedy splněny body ohledně individuality a nezávislosti uživatelů. Přesto se však jedná o velmi účinnou formu kolaborace, která současně vyžaduje ke svému fungování kromě softwaru obyčejná, levná a snadno dostupná chytrá zařízení. Na rozdíl od výše uvedených forem, které kombinují AR s MR a vyžadují drahá zařízení, je tato forma vzdálené kolaborace velmi výhodná a logicky lze tedy čekal velký zájem a rozvoj v této oblasti použití. Z uvedených příkladů je patrné na kolik je rozšířené kolaborativní prostředí ve vzdálené interakci uživatelů důležité a současně tak vyhledávané. Jasné benefity, kdy jednotliví účastníci takových hovorů vzájemně spolupracují ve stejném a skutečném prostředí i přes půl světa a nejsou nadále pouze diváky je velmi lákavá. Přesto však musí software i hardware, který lze pro toto propojení použít urazit velmi dlouhou cestu. Rozšířená realita a kolaborace přechodného rozhraní – Skutečná, rozšířená a virtuální realita jsou tradičně brány jako oddělené disciplíny, mezi nimiž je pro uživatele problém se libovolně pohybovat. Jak však mimo jiné dokazuje celá tato kniha, lidská činnost už dávno překročila hranice vývoje a není možné ji rozdělit na jednotlivé součásti. Mnoho úkonů, prací a činností vyžaduje a dokonce upřednostňuje schopnost se pohybovat mezi jednotlivými realitami, optimálně co nejjednodušeji, nejrychleji a nejefektivněji. Příkladem může být kapitola ohledně komerčního využití AR a uživatelské zkušenosti, kterou přináší. Potřebujeme co nejlépe sdělit informace dál.

281


Rozšířená realita v tomto případě využívá například tištěné markery, GPS markery, RFID vysílače apod. k předávání dat a informací. Současně však nabízí možnost, jak uživatelé v nezávislém počtu mohou vzájemně spolupracovat, i když opět jen po vizuální stránce. Nicméně jak dokazuje např. kapitola ohledně využití AR a pokročilé stavební fyziky, není nutné, aby šlo pouze o vizuální předávání informací. Díky vnitřním algoritmům softwaru je možné využít další markery, které aktivují různé funkce programů a v reálném čase je tak možné měnit model. Ačkoliv se to tedy nezdá, do kolaborativního prostředí AR lze tak zařadit potenciálně každý případ, kdy jsou použity markery. Ze všech uvedených informací je tedy patrné, že kolaborativní prostředí AR nejen existuje v nejrůznějších podobách, ale těší se obrovského zájmu. Bohužel je jeho integrace a vývoj složitý, zejména pokud se podíváme na vzdálenou kolaboraci s vyšší mírou interakce uživatelů a virtuálním prostředím jako takovým. Ačkoliv se objevují softwary, které takto pracují, viz Obrázek 6-46, jedná se spíše o hybridní rozhraní AR/MR a ne čistou rozšířenou realitu. Je tedy nutné i přes slibné příklady použití provést rozsáhlý softwarový vývoj, který bude umožňovat tuto integraci do běžného života a stejně tak je nutné vyvinout, zejména cenově, dostupnější přístroj, který bude umožňovat například velmi vyhlíženou a uživatelsky nejpřívětivější tzv. markerless rozšířenou realitu, kterou bude možné použít kdekoliv, tedy stejně jako headset pro realitu hybridní, např. Microsoft Hololens.

Obrázek 6-46: Vzdálená kolaborace v AR/MR prostředí pomocí softwaru Spatial [166]

282


6.9 AR jako nástroj pro vzdělávání v oblasti stavebnictví Díky dostupnosti moderních technologií s dnešním běžným životem každého z nás je touha po informacích a odpovědích na otázky dostupná v řádek sekund. Již déle nemusíme moudra hledat pouze v knihách, ale snadno si dnes otevřeme mobil a podíváme se. Avšak stejně, jako u VR, i zde se dostáváme k otázce, zda nám stačí si o informacích pouze číst. Praxe je zkrátka základ všeho a stejně jako v jiných kapitolách i zde se dostáváme k otázce, jak ji přiblížit všem. Nejedná se jen o trenažery, jako u VR, ale i další běžné činnosti, mezi které může patřit skutečně cokoliv od správného zdění, zapojení potrubí, ale také kontrolní postup při revizích a další. Samozřejmě, je možné za tímto účelem možné využít skutečné modely, nanečisto si práci vyzkoušet, ale opět narážíme na otázku, že ne vše je možné za běžných okolností simulovat, nebo ne vše je možné napodobit s dostatečnou přesností a věrností. Opětovně často narážíme na stránku bezpečnosti a také finanční náročnosti takového výcviku. Ideálním řešením je opět využití moderních technologií, tentokrát s přesahem do rozšířené reality, kterou lze použít díky mobilním zařízením neuvěřitelně snadno a s dostatečnou přesvědčivostí. Je tedy jasné a na první pohled z výběru dostupných aplikací na trhu nepřekvapující, že se spousta dodavatelů vzdělávacích softwarů ubírá právě směrem AR. Rozšířená realita jako taková nám opět přináší a umožňuje nejrůznější věci a možnosti, kdy není nutné hledět na finance, ohrožení uživatelů. Současně s tím je dosaženo celkem přesvědčivého realismu. Avšak opět tam, kde jsou výhody, bývají zákonitě i nevýhody a není tak s podivem, že i zde s některými setkáváme. Kvůli stejným výhodám a nevýhodám budou rozepsány pouze nové body.

6.9.1 Výhody • Poskytnutí bezpečnosti uživatelům • Možnost vytvoření a simulace nebezpečného a více realistického prostředí • Repetitivnost simulace • Možnost nečekaných událostí • Větší výkonnost • Zlepšení zapamatovatelnosti • Snížení finanční náročnosti simulace, tréninku • Nutnost velké plochy pro potřeby a účely simulace

283


Tam, kde v předchozí kapitole byl tento bod nevýhodou se zde stává jednou s předností. Je jasné, že pokud máme mobilní zařízení umožňující jeho součinnost s rozšířenou realitou, je nám celkem jedno, kde ho využijeme. Stejně tak nám již díky samotné podstatě rozšířené reality, tedy operování se skutečným světem a jeho rozšířením o simulované předměty či objekty, nezáleží ani na místě, ve kterém se nacházíme. Díky tomu tak můžeme aktivovat AR jak v prázdné hale, tak i v plné místnosti. Současně s tím se tak dostáváme k dalšímu bodu. Implementace a mobilita Co se týče implementace, je velmi snadná a jasná. Rozšířenou realitu dnes dokáže relativně každý mobil zprovoznit a využívat, jak nám ostatně dokazují nejrůznější aplikace, které obohacují naše fotky. Současně s tím nás tak nepřekvapí mobilita, kterou nám taková zařízení umožňují. Oproti VR dokážeme AR dostat skutečně všude a je tak cenným pomocníkem například při opravách, ale také samozřejmě u výuky, kdy nejsme vázání na přístrojové vybavení dané místnosti. AR je také možné využít při výuce v terénu, nebo při výuce na samotných zařízeních, kdy po naskenování přístrojem dostáváme různé informace, které vidíme přímo na daných a potřebných místech. Snížení finančních nákladů na technické vybavení Kde byla cena přístrojového vybavení VR místy až astronomická, zejména pokud bychom se za účelem výuky rozhodly vybavit celou učebnu headsety a výkonnými počítači, je cena AR přístrojů zlomková a současně jimi dnes již téměř každý, často nevědomě disponuje. Je tedy nasnadě případnými modernějšími a výkonnějšími mobily či tablety komplexně vybavit daleko vyšší počet účastníků, než je tomu u VR. Vyšší zastoupení softwarů S nižší cenou a vyšší dostupností logicky vzniká vyšší poptávka po softwarových aplikacích, které je možné pro implementaci AR efektivně využít. Setkáváme se tak s celou řadou výukových aplikací, které se různí podle druhu vyučovaného předmětu, zaměření na určitý druh publika a mnoho dalších. Současně je také jejich vývoj daleko snazší, zejména díky tomu, že není nutné modelovat celé prostředí, jako tomu bylo u virtuální reality. Cenově se softwary také pohybují ve zcela rozdílných částkách, což celkově vede k vyššímu procentu využití rozšířené reality jako celku.

284


Univerzální použití napříč všemi úrovněmi vzdělání Rozšířená realita je velmi populární, zejména u mladších generací, kde získala na oblibě díky hrám. Nejedná se ale pouze o mladší generace, ale téměř o všechny osoby, které disponují mobilním zařízením, které umožňuje integraci AR. Není tak s podivem, že i rozšířená realita nachází uplatnění na všech úrovních vzdělání od mateřské školky až po univerzity třetího věku. Značnou nevýhodou, která zde však stále přetrvává, je generační rozdíl v možnostech použití, který je, stejně jako u stejné kapitoly problematiky VR, předpokládat jako neopomenutelnou součást každé moderní technologie.

6.9.2 Nevýhody • Jedná se o simulaci, nikoli skutečnost • Generační rozdíly v možnostech použití VR • Možnost analýzy a zkoumání výuky

Opět, kde jednou z hlavních výhod využití virtuální reality jako výukového prostředku byla zpětná analýza a zkoumání výukových metod, je toto u rozšířené reality značný problém. Nejen že pro takové účely je nutné již upustit od mobility a propojovat mobilní zařízení například s PC za účelem samotného získávání dalších dat, ale současně je evaluace díky tomu, že je propojováno skutečné prostředí s prostředím virtuálním problematická a jediná možnost je tak zpětná analýza obrazu za předpokladu, že ho zaznamenáváme. Lepší evaluace a analýza uživatele V návaznosti na předchozí problematiku je analýza samotného uživatele o něco snazší, ale stále velmi problematická. Není totiž možné efektivně vyhodnotit pro pozorovatele či lektora samotného uživatele jinak než přímým pozorováním. Částečnou odpovědí na problémy týkající se analýzy jak výuky, tak i uživatele, nabízí smíšená realita, která dokáže lépe odstraňovat problémy výše zmíněné. Avšak, stále se jedná o určité slevení, protože smíšená realita a přístroje, které s ní dokáží pracovat, jsou logicky dražší a často problematičtější na dostupnost ještě více než virtuální realita. Možnost vytvoření přesného a specifického scénáře a prostředí Tím, že rozšířená realita pracuje se skutečným prostředím, není možné vytvořit vše, stejně jako ve virtuální realitě. Vždy budeme nějakým způsobem limitování a je nutné nad touto limitací

285


přemýšlet při výběru potenciální výukové místnosti. Současně také již není možné simulovat libovolného scénáře, kdy jsme zkrátka limitování možnostmi AR, které i přes zjevné výhody, jsou v tomto směru značně nedostačující ve srovnání s VR. Co je také problematické v tomto směru je simulování různých nástrojů. Ve VR jsou tyto nástroje simulovány například kolem ovladačů, které jsou často ergonomicky tvarovány podle jednotlivých nástrojů, avšak rozšířená realita, zejména pokud je naším hlavním smyslem ušetřit finance, tímto nedisponuje. Současně s tím je často problém s přesností snímacích zařízení. Kde VR využívá sety externích snímačů, je AR často odkázána jen na jediný snímač, což často znemožňuje přesnou detekci zejména u velmi jemných pohybů. Nemožnost pokročilé spolupráce v rozšířené realitě na běžných zařízeních Jak bylo zmíněno v kapitole AR a kolaborativní prostředí, spolupráce v AR u výuky určitě možná je, jak se i dále přesvědčíme. Problémem však je propojení jednotlivých účastníků a zajištění jejich spolupráce, zejména pokud se bavíme o běžných zařízeních jako je mobil, tablet, nebo jiné. Opět se zde dostáváme k otázce, zda je bez pomoci smíšené reality možné zajistit různé složité úkoly a v reálném čase propojit jednotlivé účastníky. Variabilita platforem Variabilita je vždy pozitivem i negativem, který se ukazuje být často rozhodující pro výběr technologií, přístupu k samotnému využití zařízené a v této souvislosti také výběru vhodného softwaru, který umožní co nejvyšší implementaci. Pokud chceme na všech zařízeních využívat stejné verze softwaru, je poté logické, že náš výběr se musí vztahovat pouze na konkrétní zařízení. Vytváříme tím tedy problém, který je často nemožné překovat a je tak nutné mít k dispozici pro výuku vlastní zařízení, která nabízíme k dispozici. Z uvedeného výčtu je tedy patrné, že AR má v tomto směru možná ještě větší benefity než VR, zejména díky své nižší ceně a všeobecně díky nižším nárokům na místo a použití. Je tak jasné, že její použití je také vyšší. Přesto je však nutné zmínit, že rozšířená realita má svá úskalí. Pokud, co se týče výuky, cílíme na co největší pohlcení uživatele ve simulovaném prostředí, je stále lepší realita virtuální. Avšak, díky své snadnosti nachází opět uplatnění v celé řadě aspektů vzdělávání ve stavebnictví. Ať už se opět jedná o výuku bezpečnosti a ochrany zdraví osob při práci, nacvičování jednání a postupu při rutinních prohlídkách a kontrolách, nebo jako asistent při samotné výuce, kdy nám rozšířená realita zprostředkovává daleko lepší pochopení probírané látky.

286


Pro výuku BOZP a mimořádných situací je opět vyhrazena v této knize samostatná kapitola, díky rozsahu probíraného tématu. V této kapitole se tak zaměříme na setkání rozšířené reality s běžnými úkony na stavbě, nebo na jiné procesy související s kontrolou práce samotné.

6.9.3 AR jako virtuální asistent při rutinních prohlídkách a kontrolách O použití rozšířené reality v podobě virtuálního asistenta již bylo řečeno v kapitole ohledně o zlepšení zákaznické zkušenosti, kdy nám tato technologie pomáhala s výběrem zboží. Podobné využití však můžeme uplatnit i na stavbě, nebo při výuce v terénu. Není těžké si představit situaci, kdy se jako neznalá osoba nacházíme u problému. Technik, nebo kompetentní osoba není dostupná, nebo jí nemůžeme z různého důvodu kontaktovat. Díky AR však při naskenování a následnému rozeznání výrobku dostáváme k dispozici ideální nástroj pro každého. Okamžitě dokážeme příležitost přejít k technickým dokumentům, příručkám a dalším online zdrojům. Vše díky prostřednictví jednoduchého vizuálního rozhraní. Software samotný však může nabídnout daleko víc. Díky rozšířené realitě můžeme aktivovat různé překrývající vrstvy, které nám poskytnou vizuální podporu, včetně obrázků, grafů, nebo dokonce videí. Pomocí inteligentního rozpoznávání, které je součástí AR můžeme na první pohled také identifikovat problémy, nebo vadné dílce, což všem, jak naprostým laikům, tak i zkušeným technikům, umožní pracovat rychleji a řešit problémy v terénu s menším úsilím. Z AR se v tomto směru tedy stávají dvě věci. První věcí, která bude dále rozebrána, je použití virtuálního asistenta pro účely Facility managementu, kdy z důvodů uvedených výše můžeme využít stejné technologie nejen pro revizi samotnou, ale její plánování, přesné postupy a následné uložení samotného vykonání přes internet do systému. Rychle, snadno a bez problémů. Současně nás případná aplikace doslova vede za ruku a nedovolí nám udělat chybu. Druhou věcí je virtuální asistent pro účely výuky. Díky faktu, že máme přístup ke všem datům po naskenování a stejně tak máme k dispozici různé ukazatele, obrázky a videa s postupy lze vše toto využít a aplikovat jako pomůcku, která může částečně, nebo plně zastoupit pozici lektora, viz Obrázek 6-47.

287


Obrázek 6-47: Použití AR jako virtuálního asistenta výuky [167], [168]

Jak tedy můžeme vidět, snadno a rychle dokážeme kohokoliv jak nanečisto, tak naostro vzdělávat uživatele bez nutnosti osobní přítomnosti. Možností je nespočet a není s podivem, že výrobci nejrůznějších zařízení dodávají takové aplikace jako součást jejich technologií.

6.9.4 AR jako nástroj pro zobrazení virtuálních modelů ve výuce V návaznosti na předešlý odstavec se setkáváme nejčastěji s tímto využitím rozšířené reality, tedy nástroje pro zobrazování virtuálních modelů. Za pomocí markerů, nejčastěji v tištěné podobě tak můžeme vyvolat nejrůznější obrazy a využít tak daleko lepšího kontaktu s probíranou látkou. Uplatnění je velmi jednoduché. Pro použití nám nejčastěji postačí tři věci. První je software, který rozpoznává markery a dokáže vhodně a účinně propojit naskenovanou informaci s příslušnou databází. Druhou věcí je samotná databáze, do které musíme nahrát naše modely v dostatečné kvalitě a optimální úrovni zpracování. Poslední a velmi důležitou součástí jsou samotné markery, které jsou nejčastěji v těchto případech prezentovány pomocí QR kódů. Co se týče markerů samotných, nejsou vždy nutností. Virtuální model může být pouze zobrazován nezávisle na okolí, ve kterém se nacházíme. Co se týče uplatnění, meze se nekladou, viz Obrázek 6-48.

288


Obrázek 6-48: Použití AR pro vizualizace 3D modelů pro výuku [169]

Toto je pouze zlomek využití, se kterým se lze setkat. Jak je však již teď jasné, uplatnění je obrovské a nemusí se nutně držet pouze jednoduchých modelů, jak můžeme vidět, viz Obrázek 6-49.

Obrázek 6-49: Použití AR pro vizualizace 3D modelů pro výuku [169]

Co se týče výčtu programů, které takto umí fungovat, je portfolio obrovské. Spíše než na nalezení funkčního softwaru se tak zaměřujeme na využití a možnosti, které nám výrobek nabízí. Současně s tím je také nutné neopomenout platformu, na které je chceme uplatnit. Je možné se tedy v současné době setkat s programy od firem Autodesk Fusion 360, Bentley, Vectorworks, SketchUp, Smart Reality, Augment, Pair, LORAR+, ViewAR, BIMevoke, Scribble Digital, SightSpace Pro a mnoho dalších. Uplatnění je tedy více než obrovské. Z grafu vyplývá, že použití rozšířené reality je v tomto směru prospěšné a účinné. Ať už se jedná o libovolnou problematiku, nebo probírané téma, je co do efektivnosti použití AR značné.

289


Graf 6-1: Výsledky pochopení zobrazení projektové dokumentace při použití AR [170]

6.9.5 AR jako pomocník na stavbě u pracovních úkonů Použití AR na stavbě lze uplatnit i jinak než jako pouhý virtuální pomocník. Ačkoliv je použití velice podobné, tedy jakási varianta vedení uživatele samotného, nejedná se o návod, ale spíše jako vizuální pomůcku skutečné konstrukce, kterou zhotovujeme, viz Obrázek 6-50.

Je

však

důležité říci, že se nejedná o čistou rozšířenou realitu, jak je patrné z obrázku. Díky problematice absence markerů je nutné pro snímání použít sofistikovanější technologii SLAM, která se nachází například na HMD smíšené reality Hololens.

Obrázek 6-50: Použití smíšené reality jako pomůcky na stavbě [171]

Jak je také patrné z obrázku, zatím je jedná spíše než o aktuální použití o koncept, který lze v budoucnu očekávat. Prostředí stavby je problematické. Ať už se bavíme o prašnosti, náročnosti na mechanické poškození, nebo mnoho dalších aspektů, použití AR při pracovních úkonech je a vždy bude problémem. Na rozdíl od kontrolních procesů výše zmíněných, nebo rozvedených

290


v samostatné kapitole zabývající se Facility managementem, je skutečné zapojení rozšířené reality v tomto směru zatím pouze hudbou budoucnosti.

6.9.6 AR a interaktivní edukativní modely Interaktivní modely jsou v rámci rozšířené reality celkem problematické. Realita a technologie jako taková velmi snadno spolupracuje s modely v tom smyslu, že je dokáže někam zobrazit, přiřadit jim barvu, zvětšit, natočit, nebo jinak měnit jejich vizuální styl. Málokdy ale dokáže měnit zobrazovaná data ve smyslu interakce, tedy že počínání uživatele má nějaký vliv na například tvar a další. Existují však možnosti, jak toto obejít, jak již bylo zmíněno například u řešení pokročilé stavební fyziky. Vznikají tak hybridní interaktivní modely, kdy díky vnějším podnětům můžeme z uživatelského hlediska dynamicky měnit data, která jsou následně pomocí rozšířené reality přenášena. První možností je interakce uživatele s modelem přímo, bez jakýchkoliv dalších pomůcek. Problémem je, viz Obrázek 6-51,Obrázek 6-51: Použití markerless interaktivního modelu velice omezené použití. Program samotný musí při rozeznání podnětu vědět, co s ním má dělat. Na tomto principu jsou založené například interaktivní tabule. Dalo by se tedy říci, že technologie jako taková je tzv. markerless, tedy bez viditelných podnětů. Interakce probíhá deformací a modelací snímaného modelu. Výhodou je, že změna je omezená pouze na jeden či dva podněty a nevyžaduje tak náročné výpočetní technologie, které model dynamicky přetvoří.

291


Obrázek 6-51: Použití markerless interaktivního modelu

Druhou možností je interakce uživatele s modelem přes rozhraní a podněty udávané pomocí markerů, což je příklad, který byl již rozebrán a popsán u pokročilé stavební fyziky. Za pomocí sady příkazů prezentovaných například QR kódy je možné s modely libovolně interagovat, viz Obrázek 6-52.

Obrázek 6-52: Použití interakce s modelem pomocí markerů [172]

292


Obrázek 6-53: Použití interakce s modelem pomocí markerů

Obrázek 6-54: Použití interakce s modelem pomocí markerů [172]

Tato možnost interakce uživatele s modelem je, jak již bylo zmíněno, daleko náročnější. Software samotný musí zvládat nejen celou škálu příkazů prezentovaných markery, ale současně si musí být vědom samotného modelu a úpravy, kterou příkaz vyvolává. Současně musí software v reálném čase na podnět reagovat, což je často problém, který je spojený s výpočetním výkonem mobilního zařízení. Z toho důvodu je tento způsob interakce s modely méně běžný. Avšak jak dokazuje další kapitola ohledně výcvikových trenažerů, umožňuje nejrůznější nácvik budoucích pracovních úkonů s velmi vysokou přesností.

6.9.7 AR a výcvikové trenažery a simulátory Ačkoliv rozšířená realita nemá, co se týče trenažerů nebo simulátorů velké zastoupení, neznamená to, že by žádné neexistovaly. Problémem těchto simulátorů a současně důvod, proč nejsou více rozšířené, je jejich samotné uplatnění. Pokud se podíváme na simulátory VR, které pracují s virtuálním prostorem a s komplexním simulovaným prostředím, je tento důvod více patrný.

293


Obrázek 6-55: Použití interakce s modelem pomocí výcvikového trenažeru [173]

Rozšířená realita stále pracuje se skutečným prostorem, jak je patrné i na Obrázek 6-55, na kterém můžeme vidět jedno z uplatnění AR trenažeru. Toto je však problémem, který je spojen s nutností komplexního zařízení, softwaru a jeho funkcionality, která musí co nejvěrněji napodobovat právě skutečnost. Toto však popírá výhodu samotné artificiální reality, která má tuto nutnost odebírat. Přesto je možné tento problém překonat. Vznikají tak komplexní simulátory, které jsou poseté markery. Tyto markery propojené dále se samotným HMD headsetem a vlastním softwarem poté slouží jako reálný podklad, na kterém je vizualizována samotná simulace. Příkladem tohoto tak může být simulátor svařování. Je však nutné podotknout, že díky své specifičnosti a nutnosti dodávat simulátor jako komplet je použití AR v tomto směru zkrátka problematické. Rozšířená realita je, co se týče výuky, velmi přívětivým a účinným nástrojem, jak je možné vyčíst z této kapitoly, má nesrovnatelné benefity i oproti realitě virtuální, která, na rozdíl od této, sice umožňuje daleko vyšší míru interakce a daleko vyšší mírou pohlcuje uživatele, ale současně neumožňuje obrovskou mobilitu, kterou AR má. Jak je patrné ze všech kapitol předcházejících i následujících, rozšířená realita je zejména v zahraničí velmi rozšířeným doplňkem běžné výuky a lze tak čekat, že během následujících let se její důležitost bude více a více prolínat do našich běžných životů.

294


Stejně, jako u VR je však nutné si uvědomit, že se nejedná o plnou náhradu standardních výukových metod, ale o pouhý doplněk. Jak je jasné každému, kdo někdy školením prošel, ať už ze strany lektora, nebo ze strany účastníka, lidský kontakt nám nic nenahradí. Stejně tak nám nic nenahradí si metody skutečně vyzkoušet a pracovat s reálnými nástroji a modely. Pokud ale z nějakého důvodu, ať již finančního, nebo alokačního, nejsme schopni zajistit přítomnost modelu či lektora na potřebném místě, lze velmi snadno a efektivně rozšířenou realitu za tímto účelem využít.

6.10

AR a bezpečnost staveb při mimořádných situacích

Jak již bylo zmíněno ve stejnojmenné kapitole ohledně virtuální reality, bezpečnost staveb, ať už při běžném užívání, kde řešíme otázku BOZP, nebo při mimořádných situacích je kritická a zcela zásadní. Bohužel nejsme vždy schopni předpovídat, co vše se může stát, nebo co vše může ovlivnit zdraví a bezpečnost uživatel. Z toho důvodu se tedy uchylujeme k nejrůznějším technologiím, které nám dovolí snížit šanci na vznik takové situace a současně tak zvýšit pravděpodobnost přežití a všeobecně zlepšit bezpečnost. Jenou z těchto technologií je tedy i rozšířená realita, která v těchto případech, stejně jako virtuální realita, dovoluje připravovat se na tyto mimořádné situace po doposud nevídané stránce. Na rozdíl od VR je AR možné použít v obou směrech bezpečnosti, tedy ne pouze jako preventivní formu tréningu se zaměřením na přežití, osvojení si metod přežití či nejrůznějších úkonů pro zvládnutí takové situace, ale také jako nástroj, kterým je umožněno například složkám IZS snadnější zdolávání vzniklých situací a nebezpečí a tím tedy opět zvýšení bezpečnosti uživatel. Co se týče výhod a nevýhod, některé jsou naprostí stejné, jako u reality virtuální, opět se zde však objevují nové body, které tedy na rozdíl od těch stávajících budou rozepsány. Jedná se tedy o ty nejzásadnější, kterými jsou: • Poskytnutí bezpečnosti uživatelům • Repetitivnost simulace • Vytvoření tzv. „perfektní bouřky“ • Možnost analýzy, zkoumání výuky a evaluace uživatelů • Snížení finanční náročnosti simulace, tréninku

295


Tyto body jsou naprosto stejné, jako je tomu u VR. Navíc nám zde však přibývají následující výhody, které jsou zcela typické pro AR. Jedná se tedy o: • Dostupnost aplikací – AR nám přináší na rozdíl od VR daleko větší softwarové možnosti.

Současně se díky cílenému zařízení, nejčastěji smartphonům či tabletům, je případná pořizovací cena takového softwaru nesrovnatelně nižší, než tomu bylo u často nákladných programů podporujících a pracujících s virtuální realitou. Jednotlivé aplikace jsou také, co se týče náročnosti na hardware, velmi příznivé. Dosahujeme tak oproti VR daleko většímu potenciálnímu pokrytí libovolnou aplikací, kterou potřebujeme. • Variabilita zařízení – Virtuální realita je, i přes své nesporné výhody, stále velmi

limitovanou záležitostí, která vyplývá z dostupnosti a variability zařízení. Jak můžeme zjistit, viz předchozí kapitoly, jedná se v lepším případě pouze o několik desítek zařízení, která jsou často nákladnou záležitostí, což vede k relativně nízkému používání. Rozšířená realita je však cílena na snadno dostupná a hardwarově velmi variabilní zařízení. V použití AR při mimořádných situacích se však nejedná pouze o chytrá zařízení, jak zjistíme později, ale také o drony, pokročilé AR helmy a další zařízení, které je možné využít pro záchranu, nebo jako prevenci. • Variabilita použití – Jak zjistíme z následujících kapitol, AR v této otázce má daleko větší

míru použití než VR. Ať už se bavíme o použití pro prevenci, zhodnocení již vzniklé situace, nebo využití celé technologie při vyvstalých situacích jako nástroje pro záchranu životů, rozšířená realita je daleko použitelnější. Dále je také nutné vzít z hlediska použitelnosti v potaz fakt, že AR rozšiřuje realitu, což urychluje vývoj případných aplikací a současně umožňuje zaměření na použití samotné. • Oblíbenost – Rozšířená realita je vzhledem k variabilitě a dostupnosti všeobecně daleko

oblíbenější, což souvisí také s faktem, že využívá pro své fungování reálně prostředí. Na rozdíl od VR také pracujeme s faktem, že u jejího použití bylo prokázáno a zjištěno daleko menší procento zdravotních komplikací, které spíše než se vznikem kinetózy, která je zcela typická pro VR, souvisí častěji s bolestí hlavy, nebo problémy se zrakem. Avšak všeobecně lze říci, že většina problému je zanedbatelná a souvisí spíše než s technologií se zvoleným zařízením.

296


Z uvedených výhod je tedy velmi patrné, že jakékoliv použití AR s sebou přináší obrovskou řadu nejrůznějších benefitů, jak nám ostatně dokázaly také předchozí kapitoly. Stejně jako u VR i zde je však nutné uvést kromě spousty benefitů také negativa. Jedná se tedy o nejzásadnější: • Implementace některých použití AR – Ačkoliv bylo řečeno, že implementace rozšířené

reality do běžného života zájemců je všeobecně snazší, efektivnější a méně nákladná, neznamená to, že je však bezproblémová a hlavně že je možné jí ve všech spektrech užití implementovat stejnou mírou. Pokud totiž chceme skutečně využívat veškeré benefity, které AR přináší, jsou často nutné rozsáhlé úpravy a ústupky. Pod těmito úpravami si můžeme představit například rozsáhlé databáze, které dohromady s markery nejrůznějších druhů aktivují ony požadované informace. Současně s takovými databázemi musíme zajistit prostředí či způsob, jakým budou informace předávány, tedy optimálně vyřešit vhodné softwarové prostředí. To vše jsou tedy otázky, které si musíme před samotnou implementací uvědomit a vyřešit. • Problematika aplikace AR v širším měřítku – Narážíme zde na obdobnou problematiku

jako u implementace, tedy použití. Tentokrát však z hlediska aplikace mezi uživateli. Ačkoliv je rozšířená realita oblíbená a povědomí o jejích možnostech roste, kdo z nás se s ní reálně setkal v této problematice. Často je tedy její použití díky nízké informovanosti komplikované. Současně s tím, pokud chceme AR využít u různých pokročilých záchranných činností apod., narážíme opět na otázku finanční náročnosti. • Nutnost zdokonalení – Jedná se především o použití AR v situacích, kdy je tato

technologie přímo určena k záchraně lidského života, ať už se jedná o detekční systémy na bezpilotních dronech, nebo použití sofistikovaného virtuálního asistenta v maskách hasičů. Technologie AR urazila za relativně krátký čas obrovský kus cesty, což ale neznamená, že by byla dokonalá a často se setkáváme s problémy, které pramení v nejrůznějších chybách softwarů či zařízení, která spoléhají na poškození citlivé součástky, jako je například často velice nákladná snímací technologie. Pokud tedy chceme skutečně zakomponovat AR do běžného života a do vybavení IZS, je nutné tuto technologii v mnohém zásadně zdokonalit. Je tedy jasné, že technologie AR má i přes nějaké nevýhody zcela drtivé a naprosto nezanedbatelné benefity, které se projevují jako neuvěřitelně výhodné, zejména pokud se bavíme o použitích, které zachraňuje životy. V následujících odstavcích se zaměříme na použití

297


AR u nejvíce obvyklých případů souvisejících s bezpečností staveb při mimořádných situacích nejrůznějších druhů.

6.10.1 AR při prevenci a nácviku zdolávání požáru Zdolávání požáru a nácvik této složité a mimořádné situace není nutné zkoušet pouze v prostředí virtuální reality. Rozšířená realita přináší v tomto směru stejnou, ale přesto zcela jinou, míru interakce, se kterou se lze setkat i u VR. Jedná se tedy o možnost, jak si nanečisto vyzkoušet postup jak a co dělat v případě, že nám například začne hořet v kuchyni, že hoří elektrický spotřebič a mnoho dalších. Jak již bylo řečeno, jedná se o jinou interakci, než je tomu u VR. Interakce rozšířené reality v této problematice je tak zaměřena spíše než na samotné zdolávání požáru a výcviku profesionálních jednotek na prevenci jeho vzniku a na to, jak postupovat při jeho vypuknutí, tedy na širokou veřejnost, která bude ve většině případů u samotného požáru jako první. Jako takové můžete tedy v tomto směru AR rozdělit do několika kategorií. První kategorií je předání znalostí formou interaktivních informací ohledně toho, co dělat při vypuknutí požáru, viz Obrázek 6-56. Ať už se jedná o použití přenosných hasících přístrojů, jak zvládat různé druhy požáru, nebo co přesně dělat při vypuknutí mimořádné situace a jak se za takového stavu chovat, rozšířená realita zde všude nachází své uplatnění. Nevýhodou však zůstává nutnost instalovat příslušné markery, ať už v podobě QR kódů, RFID vysílačů, nebo jiných podnětů, které umožní integraci AR do budov. Současně s tím se plynule dostáváme k dalšímu využití rozšířené reality v tomto směru a sice samotné prevenci požáru.

Obrázek 6-56: Použití AR k nácviku mimořádné situace v podobě požáru a evakuace

298


Obrázek 6-57: Použití AR k nácviku mimořádné situace v podobě požáru a evakuace

Druhou kategorií, jak již bylo zmíněno, je použití AR jako prevence vzniku požáru. Ačkoliv se toto použití může zdát díky množství nejrůznějších varovných cedulí bezpředmětné, opak může být často pravdou a jak nám může potvrdit každý, kdo školí profesionální BOZP, preventivních opatření není nikdy dost. AR může být v tomto směru zaměřena jako multifunkční aplikace, kterou lze použít v naprosto libovolní domácnosti. Díky takové aplikaci jsme tak snadno schopni detekovat případná rizika v domácnostech, nebo jiných objektech, viz Obrázek 6-58.

Obrázek 6-58: Použití AR jako nástroje prevence proti požáru

Ačkoliv původně tato aplikace vznikla jako nástroj pojišťovny Allianz, který měl provázet uživatele vybraným objektem, kde následně software rozeznával různé předem nasimulované problémy, ukázala se aplikace jako velmi účinná. Není tak těžké si představit propojení takové aplikace s vnitřní databází, která nám dokáže předem definovat nebezpečná místa v domácnosti, ať už se takové věci týkají požáru, nebo jiné, ekvivalentně důležité mimořádné situace.

299


6.10.2 AR jako nástroj pro předávání informací o nebezpečných místech objektu Jak bylo napsáno v předchozích odstavcích, prevence je důležitá a jak bude opakovaně zmíněno, předávání informací jakýmkoli způsobem je zcela zásadní, což se velkou mírou týká zejména různých nebezpečných míst v objektech. S téměř drtivou převahou však spoléháme v takových případech na varovné cedule, postery a jiné značky. Nejedná se však pouze o nebezpečná místa, o kterých se zde bavíme, ale třeba také informace o potencionálních nebezpečích již při vypuknutí samotného požáru, nebo naopak o místech důležitých pro složky IZS, například v podobě polohy hydrantů apod. Za tímto účelem se tedy setkáváme s programem s názvem Fire Vision. Tento program pomáhá organizovat a zobrazovat kritické situace související s požární bezpečností, čímž pomáhá několikanásobnému zvýšení použití prezentovaných informací a jejich následnému využití při exekutivním rozhodnutí, stejně tak jako rychlosti, se kterou se uživatel rozhoduje. Díky tomu je tak možné převést jinak často přehlížené bezpečnostní ukazatele na daleko poutavější a přehlednější zobrazení. Abychom dosáhli kýženého použití AR k tomuto způsobu prevence, musíme naskenovat pomocí 3D Scanneru celý objekt, například pomocí aplikace Matterport, viz Obrázek 6-59.

Obrázek 6-59: 3D scan

300


Obrázek 6-60: Tabulka nebezpečí pro použití softwaru Fire Vision [174]

Po provedení oskenování celého objektu je nutné definovat kritická místa, místa nebezpečí, dále místa hasicích či jiných zařízení a dalšího podstatného vybavení, kdy se řeší například informace v nich obsažené. Je však jasné, že tyto informace, jež jsou následně přetvořeny na markery nejsou dostatečné a je nutné často vytvářet další vlastní prvky, které poté zajistí správné fungování. Díky tomu, že využíváme opět markery, je nutné vytvořit následnou databázi, která bude obsahovat relevantní informace související s daným objektem. Do této databáze jsou tedy vkládány například parametry hasících zařízení, nebezpečnost zařízení apod. Následně je možné pomocí této aplikace

Obrázek 6-61: Prostředí aplikace rozšířené reality Fire Vision [174]

301


Výhodou této aplikace tedy je, že ji můžeme použít bez větších problémů na celé široké spektrum budov, objektů a jiných. Současně s tím je možné snadno nasdílet jak jednotlivým uživatelům, kterých se daný objekt nějak dotýká, tak současně i složkám IZS, které poté mohou již přímo vědět na jaká místa v objektu si dávat při zásahu pozor apod. S tímto využitím úzce souvisí další podkapitola.

6.10.3 AR jako nástroj pro IZS Práce IZS je těžká, ať už s bavíme o zásahu lékařů, policie, nebo hasičů. Současně s tím je naprosto klíčové předávání informací libovolnou formou. Když si však představíme, že například takový hasič se prodírá kouřem, škodlivými spodinami, současně musí hlídat, aby nešlápl do prázdna, to vše při snaze zachránit osoby, zvládnout požár, nebo se pouze snaží dostat z nebezpečného prostoru, je předávání informací nejen zcela klíčové, ale také životně důležité. Abychom tedy mohli zajistit co nejoptimálnější předávání informací, snažíme se integrovat nejmodernější technologie tak, aby jednak co nejvíce užitečné a naplno využity a současně aby co nejméně zatěžovaly nositele, který už takto musí často zvládnout unést velmi těžkou výbavu. Jednou z těchto technologií je právě využití AR nejen jako technologie samotné, ale současně jako jakéhosi mediátoru pro spojení technologií dalších. Výsledkem tohoto spojení je například speciální helma C-THRU firmy Qwake Technologies, viz Obrázek 6-62.

Obrázek 6-62: Helma C-THRU [175]

302


Obrázek 6-63: Helma C-THRU – Pohled uživatele [175]

Jak můžeme vidět, tak se jedná o celkem normální obličejovou masku integrující standardní vybavení, tedy možnost instalace plynové masky, vnitřní filtry proti škodlivým plynům, vnitřní kamera, světlo a další běžné vybavení. Jak však můžeme vidět, viz Obrázek 6-63, tak helma CTHRU přináší velmi značné změny, které pomohou lepšímu situačnímu povědomí s cílem pomoci určit účinnější a rychlejší kroky k překonání požárů. Tato helma v sobě obsahuje počítač, který přejímá snímky z integrované termokamery, informací ze senzorů toxicity prostředí a také softwaru pro rozlišování hran a prezentuje veškerá data právě díky technologii AR přímo nositeli. Díky tomu je tak možné se daleko lépe navigovat například zakouřeným prostorem, tmou, nebo jinými místnostmi, kde je snížena kriticky viditelnost. Současně s tím je tato integrace zcela klíčová zejména díky faktu, že veškeré vybavení je na hlavě a součástí helmy, nikoliv držené v rukou, jak tomu často bývá. Dodatečně také stojí za zmínku, že Qwake Tech, který tuto helmu vytváří a vyrábí současně vyvíjí také software, který detekuje, rozpoznává a zaznamenává okolí uživatele, čímž napomáhá a usnadňuje hašení požáru. Systém je v současnosti také navržen tak, že počítá a umožňuje spolupráci s dalšími technologickými zařízeními, mezi což patří například drony, kamery a další ochranná zařízení, nebo také například databáze výše zmíněných softwarů. I když si tedy toto propojení určitě najde své kritiky, přináší nesporné výhody, které povedou k vyšší rychlosti případných zásahů a tím k záchraně většího počtu životů než kdy dříve.

303


6.10.4 AR u dronů a kamer při mimořádných situacích Bezpilotní drony jsou dnes velmi populární technologií, která je rozšířená jak u široké veřejnosti, tak i v odborných kruzích. Jedná se o multifunkční nástroj, který může sloužit kromě zábavy také jako pomůcka pro IZS, která díky kombinaci své velikosti, možnosti pilotáže i z pohledu první osoby, nebo také pro možnost dostat se téměř všude, nehledě na nebezpečnost situace, snadno a přesto velmi účinně pomáhá zachraňovat lidské životy. Pro zatím je pro pilotáž takových přístrojů využívána buď obrazovka mobilního zařízení, nebo v lepších případech virtuální realita. V obou případech je však přenášen pouze čistý obraz, který je zaznamenáván kamerou a následně přenášen. To tedy nedělá z dronu onu technologii, která by přímo souvisela s mimořádnými situacemi. Je však možné celou kombinaci technologií vzít a spojit vzájemně s rozeznávacími softwary rozšířené reality, čímž vzniká ideální nástroj pro všechny složky IZS, který jim pomůže v kritickém rozhodování. Běžně je tak možné využívat nejen bezpilotní dron, ale také naprosto každou kameru, ať již například v helmě uživatele, nebo na automobilu či helikoptéře, dohromady s rozšířenou realitou nejen ke sběru dat, ale také díky AR k poskytování informací a samozřejmě také monitoringu celé situace na dosud nevídané úrovni známé jen z počítačových her. Celý systém funguje pomocí technologie firmy Edgybees, která bere záběry z kamer těchto nejrůznějších kamer či bezpilotních pomocníků a pomocí proložení technologie rozšířené reality tyto záběry obohacuje o data, ať už o pouhý popis ulic, nebo například kritické informace související například s pozicí osob, které je nutné zachránit, nebo kde se v aktuálním čase takové osoby vzájemně nachází, viz Obrázek 6-64.

304


Obrázek 6-64: Použití technologie firmy Edgybees při vypuknutí mimořádných situací [176]

Díky tomuto propojení tak vznikla aplikace s názvem Edgybees’s First Responce, která využívá algoritmus k vytváření trojrozměrného mapování a současného obohacování jednotlivých vrstev z živého přenosu libovolných kamer. Tím vytváří a poskytují realistický obrázek toho, co se v situaci děje a tyto informace pak efektivně předávají koordinátorům záchranných akcí, kteří do takového prostředí mohou označit kritická místa zásahu, umísťovat body zájmu, nebo využít prezentovaná data k rychlému rozhodování. Tyto informace je pak možné díky propojení s jinými technologiemi přenášet například operátorovi přímo v poli, viz Obrázek 6-65.

Obrázek 6-65: Předávání informací operátorovi v poli pomocí technologie AR

305


Jedná se tedy o propojení, které se může zdát jako vzdálené od stavebního průmyslu. Nicméně pokud vezmeme v potaz fakt, že tato kombinace nám umožňuje mimo jiné využívat stejně jako v předchozích odstavcích databáze jednotlivých stavebních objektů, nebo jak se přesvědčíme v dalších kapitolách, i informace ze systémů GIS, jedná se o úzce propojené téma, které při správném použití dokáže zefektivnit veškeré záchranné akce a pomůže dostat validní informace při vypuknutí mimořádné situace v reálném čase, což je často velkým problémem, který může vést ke ztrátám na životech, nebo majetku.

6.10.5 AR jako virtuální pomocník při evakuaci Jako návštěvníci a uživatelé se často ocitneme v komplexech či areálech, které jsou obrovské, nepřehledně značené a značně problematické na orientaci. Pokud nastane mimořádná situace, mají vlastníci sice povinnost jasně značit únikové cesty a vyvěsit na všech důležitých místech plány evakuace, avšak ne vždy tomu tak je z nejrůznějších důvodů. Za tímto účelem tedy vznikají různé aplikace na mobilní zařízení, které slouží jako univerzální virtuální pomocník k evakuaci osob v případech, kdy je orientace z nejrůznějších důvodů obtížná. Tyto aplikace, např. RescueMe, nebo Fire-safety, využívají nejrůznější markery, ať GPS, RFID, QR kódy a další k určení polohy uživatele a následného poskytnutí informací o směru evakuace, viz Obrázek 6-66.

Obrázek 6-66: Aplikace RescueMe pro evakuaci osob z objektů [177]

306


Obrázek 6-67: Aplikace Fire-safety pro evakuaci osob z objektů [178]

Kromě evakuace samotné však tato aplikace současně dokáže uživateli zobrazovat důležité protipožární vybavení, jako hasící přístroje, hydranty a tlačítka požární signalizace. Toto využití však není konečné. Software dokáže také při komunikaci se záchrannými složkami vysílat přesnou polohu uživatele společně s přenosem živého videa z kamery jejich zařízení a umožnit tak dialog o tom, jak má evakuovaná osoba postupovat.

6.10.6 AR pro vizualizaci záplavy Záplavy jsou častým problémem všech objektů a oblastí, které se nachází u vodních toků, ať velkých, či malých. Ačkoliv existují mapy tzv. záplavových oblastí, často si neuvědomujeme, nakolik nás záplavy jako obyčejné osoby skutečně dokáží zasáhnout, nebo na kolik mohou být zasaženy oblasti, ve kterých žijeme. Jelikož se jedná o celkem jednoduché prolnutí dvou věcí a sice polohy pomocí souřadnic GPS a poté zjištění samotných dat z již existujících map, je nasnadě využití těchto informací dohromady s rozšířenou realitou. Výsledným spojením je tedy aplikace, která nám dovolí při pouhé procházce v takovýchto oblastech vidět, kam až zasahuje hrozba záplavy X leté vody a má tak potenciál stát se účinným nástrojem v oblasti řízení rizik souvisejících s povodněmi a jak můžeme vidět, viz Obrázek 6-68, je téměř nadosah.

307


Obrázek 6-68: Použití AR jako nástroje pro vyhodnocení hrozby povodní [179]

Vzniká však také nástroj mobilní rozšířené reality (anglicky Mobile Augmenter Reality, zkr. MAR), který je možné kromě rizikového stavu použít i pro plánování a design městských oblastí, které se díky celkovému konceptu možno interaktivně zanalyzovat a vyhodnotit tak případná rizika nejen v reálném čase a in situ, ale také s dostatečným předstihem před skutečným vyvstáním problémů. Ačkoliv se jedná o konkrétní použití AR při mimořádné situaci a využití pouze části dat souvisejících s hladinami vodních toků a rozsahem jejich možného vylití, je možné MAR použít jak již bylo opakovaně nastíněno dohromady s technologií GIS, jak se přesvědčíme v následujících kapitolách.

6.10.7 AR jako systém pro boj se zemětřesením Rozšířená realita, jak koneckonců musí být jasné z celé této kapitoly, nachází v mimořádných situacích obrovské uplatnění, které se s časem pouze rozšiřuje a šíří do dalších a dalších odvětví. Jedním z dalších možností, kde AR využít je v kontextu katastrofy zemětřesení, jak při záchranných pracích, tak následné správy, kdy nám AR umožňuje prezentovat neviditelné relevantní informace, jako například osoby skryté pod úlomky, vyhodnocení nebezpečí, ale současně také například simulace škod a opatření. Je však nutné uvažovat nejenom s následky zemětřesení, ale také s přípravou na tuto katastrofickou situaci. Díky AR tak dostáváme také nástroj, který nám dovolí simulovat a vyhodnocovat potencionální rizika a současně také stav stávajících objektů, čímž můžeme předcházet budoucím ztrátám na životech pouhou analýzou objektů, kdy se využívají referenční body pro vytvoření polygonů, u kterých je zaznamenána a digitalizována poloha, která je následně porovnána s realitou, viz Obrázek 6-69.

308


Obrázek 6-69: Použití AR jako nástroje pro vyhodnocení stavu budovy v souvislosti se zemětřesením [180]

Systém jako takový v sobě kombinuje opět typické technologie pro AR a sice 3D skenování, ať už pomocí laseru, nebo pomocí fotogrammetrie, SLAM, GPS a samozřejmě software vyhodnocování situace a zakomponování rozšířené reality. Díky tomu je tak možné, kromě výše zmíněného vyhodnocení situace simulovat také ztrátu stability, viz Obrázek 6-70, kde byla vizualizována krizová situace potenciálního zřícení části budovy včetně polohy uživatelů před i po kolapsu.

Obrázek 6-70: Použití AR jako nástroje pro simulaci ztráty stability a zřícení [180]

309


Obrázek 6-71: Použití AR jako nástroje pro simulaci ztráty stability a zřícení [180]

Jak tedy můžeme vidět, rozšířená realita má v rámci bezpečnosti staveb a vypuknutí mimořádných situací obrovské uplatnění, které zasahuje do nejrůznějších odvětví ochrany samotné. Ať už jako nástroj pro prevenci, evakuaci, nebo jako nástroj sloužící uživatelům či zásahovým jednotkám. Zde všude rozšířená realita pomáhá zachraňovat životy a majetek. Současně s tím je díky dostupnosti mobilních zařízení snadné tyto aplikace, které za tímto účelem vznikají, rozšířit mezi veřejnost a tím přispět ke všeobecnému zvýšení bezpečnosti, pokud vyvstane situace, která povede k ohrožení. Zde však použití AR při mimořádných situacích nekončí. Jak se můžeme přesvědčit například v tomto článku, je možné koncept rozšířené reality využívat jako nástroj pro inspekce hasících zařízení, nebo pro kontrolu stavu vzrostlé zeleně, či libovolnou analýzu prováděnou díky propojení s databázemi systému GIS. Jelikož však tato témata mají velký přesah do jiných kapitol, ať už ohledně Facility managementu nebo AR v GIS systémech, nejsou zde řešena. Současně s tím je velmi pravděpodobné, že i přes značný počet vypsaných témat se díky obrovské rychlosti rozvoje a integraci rozšířené reality do běžného života čím dál tím více budeme setkávat s novým využitím.

6.11

AR ve spojení s pokročilou stavební fyzikou a statikou

Jak bylo řečeno v kapitole VR zabývající se pokročilou stavební fyzikou, umělé reality stále více pronikají do stavebního průmyslu. AR je, jak je patrné z předešlých kapitol, možná ještě více dostupná, zejména při zakomponování smartphonů, které dnes má téměř každý k dispozici a které bez problémů zvládají zpracování požadavků rozšířené reality. Ačkoli je AR v této

310


problematice obtížněji použitelná z hlediska uživatelského ovládání, je možná ještě více rozšířená, než je VR a proniká opět jak do otázky stavební fyziky, tak i statiky. Vzhledem k faktu, že rozšířená realita pracuje se skutečným světem, je její spojení s tématem kapitoly daleko zjevnější a uživatelsky příjemnější. Řešenými tématy jsou tedy opět tepelná technika a využití AR pro zobrazení tepelných mostů, přenosů tepla, opětovné chování konstrukcí a interiéru z hlediska vlhkosti, zobrazení izoterm apod. Současně je také téměř totožné využití ve statice, kde je možné zobrazit namáhání konstrukcí, rozložení zatížení a další. Stejně, jako u VR je možné kromě stavebního procesu opět vztáhnout použití AR také na výrobky. Rozdílů v použití je však několik. VR bylo možné použít zejména při návrhu a optimalizaci problémů, nebo také k analýze. Rozšířená realita má však jiné primární využití. Nebavíme se zde o optimalizaci návrhů, ať již vnitřních prostor, nebo výrobků, ale spíše o reprezentování a vizualizaci dat skutečnosti, což přímo vychází z fungování samotné rozšířené reality. Rozšířená realita tak v tomto případě nachází využití zejména při problémových rekonstrukcích, opravách, nebo pouze jako pomůcka při vysvětlení, kdy se standardní předávání informací ve formách 2D a 3D, ať obrázků či videí, přenáší pomocí zařízení s podporou AR do skutečného prostoru. Je důležité si také uvědomit, že AR v tomto případě neslouží jako nástroj, který by sloužil k vykonstruování návrhu a a jejich následného zkoumání před samotnou realizací, ale spíše jako nástroj, který slouží buď jako vysvětlovací pomůcka, nebo který pomůže uživateli detekovat již existující problém, který poté skrze HMD headset, nebo skrze čočku smartphonu snadněji najde.

Obrázek 6-72: Ukázka použití AR u odhalení tepelných mostů existujících budov [181]

311


I přes uvedené zaměření rozšířené reality na již skutečně existující prvky a k nim promítaná data je však také možné využít propojení technologie k navrhování a dalším podobným činnostem. Problémem je však častá nutnost markerů, které spustí podnět a tím dojde k aktivaci rozšířené reality a také současně jakékoliv další ovládání tohoto prostředí z hlediska úpravy modelu. Proto, ačkoliv to AR umožňuje, se setkáváme spíš s interpretací dat, které již souvisí s reálným problémem či výrobkem. Jak se však přesvědčíme v dalším textu, AR má relativně slušné zastoupení v obou směrech využití, jak u reálných problémů, tak u návrhů. Vše je opět otázkou dodávaných a interpretovaných dat. Znovu se zde tedy dostáváme ke sdělování informací a jejich použití uživatelem, optimálně co nejsnáze. Jak můžeme vidět, viz Obrázek 6-72, kombinujeme zde hned několik technologií najednou, mezi které patří 3D scanning, rozšířená realita, simulace CFD/FEM a jak můžeme vidět na snímku, tepelně-technický výpočet, který je v tomto případě dokonce nahrazen snímacími technologiemi termokamery. Je tedy patrné, že AR zde naráží hned na první problém, a sice nesamostatnost. Ještě více než VR je totiž závislá na informacích, které do ní vkládáme, ať už je jejich podoba libovolná. Výhodou však je obrovská míra zprostředkování vizualizovaných dat uživateli, která není závislá na místě a v některých případech ani na využívané technologii. Rozšířená realita nám tedy stejně jako v jejích předchozích využitích umožňuje zejména lepší práci s daty u existujících i budoucích konstrukcí a objektů a tím vyšší míru pochopení problematiky. Současně je však také možné po propojení zmíněných technologií a informací, které si s sebou nesou, vytvářet nástroj pro revize, opravy a rekonstrukce, který v reálném čase pracuje s daty a zprostředkovává je nositeli AR přístroje. Jelikož však toto využití velmi přesahuje do problematiky Facility managementu, není toto využití v této kapitole probráno. Stejně jako u VR i u AR můžeme primárně rozlišovat dvě základní využití, a sice opět modely CFD a FEM. Dodatečně se zde však objevuje právě kombinace s jinými technologiemi pro snímání různých podnětů, zejména poté ohledně problematiky tepelné techniky. Konkrétně je zde primárně využita termokamera, kdy je kombinací dosaženo využití v oblasti termografie.

6.11.1 AR u modelů výpočtu metodou CFD CFD (zkratka Computational Fluid Dynamics), česky výpočetní dynamika tekutin je termín, který byl důkladněji probrán již u virtuální reality, proto zde nebude více rozebrán. Opět se zde však dostáváme k faktu, že potřebujeme nástroj, který lépe a snáze reprezentuje uživatelům data, ať

312


už se jedná o 2D obrázky a animace, nebo jejich 3D vrstevníky. Jedná se tedy opět o využití technologie k zajištění uživatelské přehlednosti, avšak na daleko větším měřítku, než je tomu u VR, kdy není nutné disponovat HMD headsety, ale po většinou mobilním telefonem, nebo tabletem. Jak bylo zmíněno u virtuální reality, rozšířená realita nám opět umožňuje efektivněji pracovat v prostředí umělé reality jako takové, avšak jak je již patrné z úvodu této kapitoly, narážíme zde na dvě roviny použití, a sice u plně vizualizovaných a simulovaných objektů, které nejsou reálné, nebo na vizualizace dat a výsledků simulace objektu již existujícího. Rozšířená realita funguje v obou případech spojení velmi efektivně. Dostáváme tak opět nástroj, jehož funkce jsou odvislé právě od tohoto dělení. Celkově je však možné říci, že lze počítat s: • Řezací roviny modelu a simulace. • Přiblížení/oddálení modelu ve 3D. • Translace, rotace a scaling/transformace modelu. • Přepínání režimů zobrazení. • UI pro přehrávání. • UI s informacemi o zobrazených entitách

Oproti VR jsme tak ochuzeni o část editace prvků, která je fixována na markery či databáze a informace v nich obsažené a poté na pohyb v samotném prostředí CFD, který je opět limitován stejně, tedy dle markerů a jejich rozložení, či čtení příslušným zařízením. Na rozdíl od VR se také u AR díky absenci ovladačů můžeme setkávat s možností využití hlasových povelů či gest, avšak primárně jsou tyto možnosti v tomto směru použití nevyužívány a vystačíme si tak ve většině případů s úpravou prostředí či modelu z hlediska zobrazení např. pomocí dotykového displeje smartphonu či tabletu. Pro pokročilejší ovládání je však nutné jiné prostředí, např. PC. Platformy, pokud je chceme využívat pouze jako prohlížecí nástroj se základními výše zmíněnými nástroji, tedy u rozšířené reality nejsou problémem a téměř jakékoliv výkonnější mobilní zařízení může za tímto účelem být využito. Problémem však je tentokrát v softwarové části. Softwary, které existují a které lze aplikovat v dané problematice, jsou z drtivé většiny neoficiálními aplikacemi, které slouží pouze pro určitou část reprezentace výsledků a pouze pro dané téma a které často vznikly za účely prezentací na výstavách, nebo za účely vědeckých prací zjišťujících možnosti použití. Je tak téměř nemožné se setkat s univerzálním programem, který je k celému problému možné využít, nehledě na model či prezentovaná data. Logicky to ani není možné,

313


protože rozšířená realita, jak již bylo mnohokrát řečeno a jak vyplývá z její definice, potřebuje ke své aplikaci reálné prostředí, nebo markery, takže případná univerzální databáze takového programu, ze kterého by aplikace čerpala podněty a dále je prezentovala by byla gigantická. I přes tento problém je však vzniklý nástroj velmi rozšířený a slouží tak v tepelné technice, termodynamice, aerodynamice a mnoho dalších, jak můžeme vidět, viz Obrázek 6-73.

Obrázek 6-73: AR vizualizace výsledků získaných formou metody CFD [182]

Obrázek 6-74: AR vizualizace výsledků získaných formou metody CFD [183]

Tento nástroj je tedy beze sporu velmi přínosným a má obrovské pole působnosti, ve kterém ho je možné již nyní využít. Opět je však toto propojení technologií vystaveno problémům a otázkám, které pro své zakomponování do běžného života, a především pro zprostředkování široké veřejnosti musíme řešit.

314


Tam, kde VR bylo zejména o zakomponování a zpracování metod, je AR vystaveno zcela jiné škále problémů a otázek. Jednou z otázek je tak například propojení dat metody CFD a interpretace výsledků do modelů. Narážíme zde hned na dva problémy najednou. Prvním problémem je způsob získání samotných dat. Díky tomu, že AR a platformy podporující její využití neoplývají zrovna přebytkem výpočetní síly, tak stojíme před problémem limitace technologie samotné. Tento problém se však dá překonat za cenu toho, že na rozdíl od VR bude použití AR pouze a jedině k prohlížení výsledků. Tím se dostáváme k druhému problému, a sice samotné interpretaci.

Obrázek 6-75: AR vizualizace výsledků získaných formou metody CFD [184]

Obrázek 6-76: AR vizualizace výsledků získaných formou metody CFD [184]

Celá technologie rozšířené reality je totiž závislá na snímání skutečných objektů, kdy se zejména technologie SLAM dostává díky své přesnosti a rychlosti v této problematice do popředí, na rozdíl od například fotogrammetrie a dalších. Kvalitní snímání je však pouze polovinou problému. Abychom dokázali zajistit spojení a dostat kvalitní interpretace dat, je nutné zkonstruovat i databáze samotných snímaných objektů, na které budou následně výsledky zajištěné metodou

315


CFD napasovány. Ať tedy chceme, nebo ne, dostáváme se opět k problematice velké nesamostatnosti rozšířené reality, kdy virtuální realita i přes svojí větší závislost na výkonu výpočetní techniky než AR je díky tomu, že veškeré informace o modelovaném prostředí jsou přímou součástí samotných modelů, zkrátka uživatelsky více příjemná a flexibilní. Ať už se bavíme o snímání, nebo o samotných databázích, je propojení zcela klíčové a lze říci, že bez nekvalitní monitorovací a snímací technologie, nebo bez kvalitní a propracované databáze je nemožné AR v této problematice použít, nebo plně využít její potenciál. Se snímacími technologiemi toho moc nezmůžeme, nicméně díky vylepšení rozeznávacích algoritmů a také online databází, například systémů GIS, lze již teď můžeme vidět velké posuny, viz Obrázek 6-77 a je velmi pravděpodobné, že se časem budeme setkávat s čím dál tím více sofistikovaným použitím. Je tedy možné říci, že sdílené online databáze budou zcela kritickou záležitostí, což je i jedním z důvodů oblíbenosti rozšířené reality u geografických informačních systémů, jak se dozvíme v následujících kapitolách.

Obrázek 6-77: AR vizualizace CFD u problematiky ARGIS [185]

6.11.2 AR u modelů výpočtu metodou FEM FEM (zkratka Finite Element Method), česky poté metoda konečných prvků byla opětovně více definována již u kapitoly virtuální reality a opět zde nebude více popsána. Dohromady

316


s předchozím využitím AR u CFD je tedy nasnadě opět říci, že rozšířená realita je zde ve velkém zastoupení a že její využití je daleko markantnější, nežli je tomu u virtuální reality. Co se týče nástrojů, se kterými lze počítat, dostáváme opět totožnou sadu, jako u CFD, tedy jmenovitě: • Řezací roviny modelu a simulace. • Přiblížení/oddálení modelu ve 3D. • Translace, rotace a scaling/transformace modelu. • Přepínání režimů zobrazení. • UI pro přehrávání. • UI s informacemi o zobrazených entitách.

Stejně tak jsme limitování editací a pohybem v tomto prostředí. Dalo by se říci, že užití CFD a FEM je v otázce rozšířené reality totožné, včetně všech benefitů a včetně všech problémů, které s sebou tato problematika nese. Co se týče použití, setkáváme se také s velmi totožným využitím, tedy zejména prohlížení a vizualizace modelů. Zvláštností však je, že se zde setkáváme s vyšší mírou interakce uživatele s modely, jak můžeme například vidět na následujícím obrázku, viz Obrázek 6-78. Jedná se o model AR, který je za pomocí markerů možné v reálném čase ovládat a do jisté míry editovat, ať už se jedná o zoom, výstřižek dané sekce, nebo řez určitou rovinou. Dalšími interakcemi je také možnost v reálném čase opět za pomocí markerů ovlivňovat model ve smyslu zatížení daných sekci a dle toho okamžité odezvy virtuálního modelu, který byl následně prezentován uživateli.

317


Obrázek 6-78: AR interaktivní vizualizace výsledků získaných formou metody FEM [186]

Oba principy, jak u CFD tak u FEM, nehledě na interaktivitu modelů, však fungují stejně a není tak nutné je tu znovu popisovat. Zvláštností však v tomto případě použití jsou dva aspekty. Prvním aspektem je fakt, že rozšířená interaktivní realita je zpracovávána přes výkonné PC, které zajišťuje výpočet a samotnou interakci. Dalším aspektem je co největší zjednodušení modelu, kdy pro rychlý výpočet a skutečnou interakci v reálném čase tak, jak jí známe například z VR nebo jiných kapitol, je nutné držet modelace prvků co možná nejjednodušší.

318


Opět se tedy dostáváme k problémům naprosto totožným, jako tomu bylo u CFD, tedy limitace technologiemi, značnou nesamostatností rozšířené reality a také opět k nutnosti disponovat scannerem či jiným čtecím zařízením, které v kombinaci s databázemi, které AR poskytují informace, umožňuje to správné a maximální využití AR. Dalším problémem je opět absence programů, které by tuto integraci umožňovaly v širším měřítku a objevují se pouze cílené použití u vědeckých prací, nebo u předváděcích prezentací. I přes toto vše je však jasné, že AR u CFD a FEM má obrovské výhody, které v žádném případě nejsou zanedbatelné a v mnohém předčí o mnoho klasičtější přístup virtuální reality, která není závislá na snímání, markerech, nebo práci s databázemi a informacemi. Lze tak čekat, že se v následujících letech začnou objevovat softwary, které toto použití zejména pro veřejnost poskytnou na poli běžného užití.

6.11.3 AR a její využití u termografie Infračervená termografie je oborem a technologií, která se zabývá monitorováním a analýzou rozložení teplotního pole na povrchu tělesa. Toto bezkontaktní měření probíhá za pomocí infračervených kamer, tzv. termovize, které umožňují odhalovat ve stavebním průmyslu celou řadu poruch od hledání úniků tepla, po sledování elektrického vedení a jeho poškození, detekce přehřívání, kontroly potrubí, měření rozložení teploty pro vědecké účely, vyhledávání ohnisek požáru apod. Při nasnímání infračervenou kamerou tedy dostáváme podněty/markery, které jsou v tomto případě reprezentovány různými barevnými odstíny ploch a objektů, viz Obrázek 6-79. Je tedy logické, že tyto přirozeně získávané markery, na jejichž obdržení nám postačí i průměrně přesná termokamera, je možné využít pro různé účely právě rozšířené reality. Fakt, že některé firmy prodávají právě pro smartphony a tablety jako externí vybavení tyto kamery, viz Obrázek 6-80 vede k rozšíření použití těchto technologií společně.

319


Obrázek 6-79: Termosnímek [187]

Obrázek 6-80: Externí termokamera [188]

Toto propojení je v AR využíváno několika směry. Jedním ze směrů je logické využití infračervených kamer k detekci tepelných mostů. Za pomocí aplikací, které pracují současně s AR a termovizí je tak možné označovat případná místa v reálném čase nezávisle na konstrukcích a díky SLAM technologii je možné je zaznamenávat, měřit, katalogizovat a poté se k nim vracet za účelem jejich odstranění, nebo za účelem dalšího a přesnějšího měření, viz Obrázek 6-81. Příkladem použití může být například software SmartIR.

320


Obrázek 6-81: AR termografie aplikovaná na objekt rodinného domu [189]

Díky tomuto spojení je tak možné diagnostikovat stavbu a díky přesné registraci například technologií SLAM je možné vytvořit dodatečně také mračna bodů, která jsou obarvena namísto obyčejnými barvami právě termokamerami. Toto téma je dále více rozebráno v kapitolách ohledně 3D scanningu a jeho využití. Další možností je využití obdobného přístupu využití AR + termovize, pouze namísto defektů na budovách používáme propojení technologií ke kontrole potrubí ZTI, VZT a jiných technologických a technických zařízení. Narážíme zde tedy na využití AR pro účely Facility managementu. Z toho důvodu byla tato myšlenka více rozepsána v předchozích kapitolách. Jednou z dalších a poslední dobou často zmiňovaných možností je využití termografie ve spojení s AR jako ovládacího prvku pro práci v umělé realitě, tedy pouze jako markeru. Jak bylo zmíněno, ovládání rozšířené reality je v některých případech problematické, nedokonalé a aktivace samotné AR je spojena mimo jiné s potřebou markerů, ať již umělých, nebo přirozených. Zde se však nabízí možnost využití právě tepla jako iniciátoru, viz Obrázek 6-82.

321


Obrázek 6-82: Termografie aplikovaná jako ovládací prvek AR [190]

Díky propojení termokamery je tak možné získávat a zjišťovat reziduální teplo, které například přirozeně necháváme na chladnějších předmětech a površích i po pouhých sekundách po dotyku. Tento přirozený a současně naprosto neviditelný marker se dá tedy jasně rozlišit a jakmile je tepelný obraz otisku detekován pomocí termokamery, je určena jeho odpovídající pozice ve 3D ve vztahu k určitému objektu či povrchu a na základě toho je aktivována informace v databázi příslušné aplikace. Jedná se tedy o jednoduché využití termografie, která je ovšem limitována nutností disponovat termovizí. Z uvedeného využití pokročilé stavební fyziky ve spojení s rozšířenou realitou je patrné, že se stejně jako u VR pohybujeme primárně u interpretace výsledků a jejich úprava, jak u modelů CFD, tak u modelů FEM je z hlediska editace druhotnou záležitostí. Výjimku zde však tvoří termografie a její možnosti interaktivního využití. Opět se také dostáváme k faktu, že se nejedná o pracovní prostředí jako takové, ale pouze o jeho interpretaci, která je však daleko dostupnější. Problémy, které se u AR objevují z hlediska jejího komplexního použití jsou však daleko rozsáhlejší, než je tomu u VR. Jedná se opět o náročnost výpočtu, ale současně také o přesnost snímání objektů a nutnost přístupu případných aplikací k samotným datům z výpočtů. Pokud se tedy chceme držet kompaktnosti a nezávislosti případných zařízení AR na PC a používat je ve spojitosti s pokročilou fyzikou, nebo i termografií, je nutné vyřešit tyto otázky. Jedním z řešení, které zodpovídá otázku velikosti dat potřebné pro zajištění fungování AR tak může být například napojení na databáze GIS, jak si řekneme v pozdějších kapitolách. Je však jasné, že AR dohromady s tímto tématem je z hlediska jejího použití, zejména díky pokrokům ve vývoji

322


mobilních zařízení, velmi očekávanou technologií a lze tak počítat do budoucna s nárůstem softwarů, které danou problematiku budou uživatelům z řad investorů či dalších profesí interpretovat.

6.12

AR Facility management a využití AR po dokončení

stavby V předchozích kapitolách jsme popsali, jaké jsou možnosti využití AR v různých fázích výstavby nejen pozemních staveb. Je ale možné informace nashromážděné během výstavby využít i po dokončení těchto prací? Jaká jsou specifika a odlišnosti nároků na AR pro fázi užívání stavby?

6.12.1 Očekávaná funkcionalita Nejdůležitějsím faktorem při vývoji jakéhokoli řešení je jistě očekávání zákazníků. V souvislosti s aktuálně řešenou oblastí se Baek a kol.

[191] dotazovali odborníků na využitelnost jimi

vyvinutého prototypu AR softwaru. Z odpovědí vyvstávají dva zásadní požadavky: • Možnost upravovat dokumentaci během prohlídky • Možnost instrukcí pro servisní úkony

Tyto vlastnosti softwaru byly hodnoceny jako důležitější než samotné prokládání BIM nebo jen 3D obsahu. První z požadavků je prozatím poměrně těžké splnit. Je možné najít aplikace umožňující při rozeznání markeru (značky nebo zařízení) zobrazit jeho aktuální stav nebo jiné informace, které se k němu vážou. To je ale samo o sobě nepříliš užitečné, protože k těmto informacím je zpravidla možné se dostat z pohodlí kanceláře. Úprava dokumentace in-situ také zatím není, pokud je nám známo, dostupná. Násobně vyšší využitelnost mají už poměrně dostupné aplikace umožňující sledovat předem vytvořené pracovní postupy. Tyto aplikace ale zároveň nedisponují možností navigace na místo úkonu, takže se předpokládá technikova znalost objektu. Také neumožňují provádět evidenci úkonu jinak než v podobě komentářů. Nejedná se tedy zatím o komplexní řešení, ale spíše o dílčí části skládačky.

323


6.12.2 Přístup k aktuálním informacím Uspokojit tento požadavek je možné třemi základními způsoby: • Vytvoření digitálního dvojčete, tedy BIM modelu, který nese všechny potřebné a aktuální

informace o budově. Toho je schopno množství již dříve smíněného softwaru umožňujícího propojení s BIM. • Vytvoření databáze provázané s markery, jejichž načtení vyvolá kýžené informace

v rámci AR zařízení. • Navigace v rámci objektu založená na SLAM, která nemusí nutně souviset s BIM

modelem, ale může jít pouze o předem vytvořenou a nascanovanou trasu, jako je tomu například u aplikace ARWAY. Obecně lze říct, že digitální dvojče je z uvedených variant ta dražší (hlavně v úvodu používání), ale zároveň poskytuje širší potenciál využití a je méně náročná na údržbu oproti markerům. Ty jsou naproti tomu snadno použitelné zvláště v menších budovách, kde není třeba se příliš zabývat vnitřní orientací zaměstnanců a hledáním cílových zařízení, jejichž stav nás zajímá nebo na kterých je nutné vykonat servisní úkon. Provádění servisních úkonů Již v kapitole o zhotovování stavebních konstrukcí jsme se zmínili o možnosti vytvářet pracovní postupy v několika variantách (seznam, obrazové instrukce, animace). Tato možnost samozřejmě platí i pro tuto kapitolu, zároveň zde ale existuje ještě jedna varianta: vzdálená instruktáž. Ta může být vhodná v kolektivu, kde se vyskytují různě zkušení servisní pracovníci. Ti seniorní mohou z pohodlí kanceláře tímto způsobem instruovat služebně mladší členy týmu, a to jak prostým videohovorem, tak i třeba zanecháváním grafických poznámek v pohledu terénního pracovníka. Tato možnost by měla zásadně snižovat nároky na proškolení pracovníků a zvyšovat časovou efektivitu provádění údržby. Dostupná řešení Do velké míry jsou pro úkony související s touto kapitolou vhodné aplikace popsané v předchozích kapitolách disponující funkcemi pro organizaci pracovního procesu. Ty mohou být

324


použity i při údržbě budovy. Následující aplikace pak ukazují, jakým způsobem je možné tuto funkcionalitu rozšířit směrem ke kontrole aktuálního stavu a jiných parametrů zařízení budovy. Srozumitelné řešení prezentovala již zaniklá firma DAQRI se svým produktem Worksense, který měl po rozpoznání zařízení načíst aktuální informace o něm z databáze. Tak by bylo například možné, aby servisní technik procházel IoT uvnitř provozu a kontroloval stav jednotlivých součástí komplikovanějšího systému. Kvůli nízkému množství případových studií a zařízení v oběhu ale není zcela jasné, do jaké míry bylo řešení opravdu dopracováno do ready-to-use stavu. Hlavním negativem byla pravděpodobně cenovka hardwaru – v případě DAQRI Smart Helmet se měla cena pohybovat mezi 5000 a 15 000 USD [192], jejich Smart Glasses pak stály přibližně 5000 USD [193], což je stále výrazně vyšší cena než mnohokrát zmiňovaný HMD MS HoloLens. Ukázka aplikace SPACE1 Ultimate Tuto aplikaci je možno využít v kombinaci s HMD společností realwear, Microsoft, ThirdEye nebo Vuzix, stejně ale i na mobilních zařízeních. Podle dostupných informací vývojáři této aplikace cílí především na usnadnění servisních a inspekčních procesů. Hlavním prostředkem tu jsou názorné instrukce ať už v podobě oken s hláškami nebo animovaných pracovních postupů. Zdůrazňovanou součástí je také dříve zmíněná možnost vzdálené komunikace.

325


Obrázek 6-83: Aplikace SPACE1 Ultimate [194]

Ukázka aplikace Skylight Aplikace společnosti Upskill cílí především na usnadnění pracovního procesu ať už pomocí vzdálené instruktáže, nebo pomocí virtuálního přístupu k dokumentaci nebo pokynům. V rámci svého řešení pro techniky v terénu vyzvihuje možnost zrychlení zacvičování a celkově pracovního výkonu juniorních zaměstnanců právě díky vzdálené komunikaci.

326


Obrázek 6-84: Aplikace Skylight [195]

Poměrně strohý výčet aplikací v této kapitole do jisté míry odráží fakt, že nejde o příliš rozšířenou variantu uplatnění AR ve stavebnictví. Typické zůstávají aplikace rozšiřující možnosti vzdálené komunikace, nebo umožňující instruování, není však snadné narazit na komerční aplikaci zaměřující se na údržbu ve více obecném měřítku, například ve formě digitálního dvojčete zahrnujícího například časový plán údržby nebo přístup ke stavu některých kritických součástí technologického zařízení budovy. V omezené míře je možné nalézt řešení vytvořené pro nějakou konkrétní společnost (BAM Construction, Granlund). Také je zatím jen neúplně splněn požadavek z úvodu kapitoly, tolikrát omílaný požadavek na úpravu dokumentace (modelu) v terénu a případného zahrnutí času do prvotního zpracování modelu. Vše se ale rychle mění, a i tak AR přináší řadu možností, které snad tento dílčí závěr příliš nezastínil.

6.13

AR a GIS

Jestliže VR v kombinaci s GIS rozšiřovala možnosti návrhu či analýz v oblasti architektury a urbanismu, tím, že uživatele vtahovala do prostředí umělé reality za pomoci zařízení jako HMD aj., pak AR díky synergii s GIS daty nabízí díky dostupnosti zařízení a doplnění stávajících vjemů ještě mnohem širší využití, které lze využít jak odbornou, tak neodbornou veřejností.

327


Systém VRGIS tak rozšiřuje ARGIS využívající rozšířenou realitu a synergii GIS databáze s možností interpretace a názorného promítání plánovaných či již existujících dat přímo v okolí staveniště nebo zájmové lokace. Výhody ARGIS • Vizualizace informací usnadňuje interpretaci a koordinaci záměru v kontextu na

navazující objekty, zástavbu. • Prostorové uspořádání, které kombinuje existující a virtuální stavby, konstrukce

umožňuje snadněji hledat řešení či dobrat se k pochopení problému. • Úpravy a možnosti zobrazení jsou mnohem interaktivnější a lze je řešit konzistentně v AR

vizualizaci i GIS databázi. Příkladů dalšího využití AR ve spojení s GIS může být celá řada, jako např. • Rychlá identifikace dat o prvcích v GIS databázích (městská zeleň, kulturní a sociální

vybavenost). • Sledování vztahů mezi systémy (přípojné body technické infrastruktury, identifikace

správného uzávěru, který např. zastaví přívod vody v případě poruchy vodovodního potrubí). • Zajímavé je i propojení GIS databáze s IoT systémy Smart Cities, kdy pomocí AR lze

zobrazovat aktuální data jako je např. vytížení kapacit parkovacích domů aj.

6.13.1 ARGIS jako nástroj pro plánování a urbanismus Při tvorbě urbanistických plánů může v řadě případů docházet k problémům, které jsou zapříčiněny nepochopením záměru nebo chybnou prezentací, kde nově vytvářený koncept zástavby je potřeba vhodně prezentovat zúčastněným stranám i veřejnosti včetně návazností na stávající zástavbu. Tím, že ARGIS umožňuje vizualizovat záměr a prolnout jej díky GIS datům s pohledem do stávající zástavby může být tato forma prezentace vítaným pomocníkem pro ve fázi plánování a studie. Navíc může při obhlídce terénu může AR odhalit řadu souvislostí a vazeb u staveb nebo prvků veřejného prostoru, které nebyly z počátečních průzkumů a podkladů zřejmé. To umožňuje interakce mezi GIS daty a AR zobrazením zájmové lokace.

328


Obrázek 6-85: Zobrazení tras inženýrských sítí pod povrchem vozovky v okolní zástavbě s využitím ARGIS [196]

6.13.2 ARGIS jako nástroj pro realizaci Velmi užitečnou funkcionalitou ARGIS je zobrazení prvků, které jsou běžným okem pro pozorovatele neviditelné, tzv. „X-ray“ mód. Příkladem je např. zobrazení tras technické infrastruktury (vodovod, kanalizace, elektřina, …), která je skrytá v zemi a jejíž průběhy lze standardně odvodit pouze z šachet nebo prvků, které vystupují nad povrch země, což nemusí být vždy dostatečné. Při řešení revitalizace technické infrastruktury nebo nové výstavbě navazující na stávající výstavbu je poměrně složité řešit ochranná pásma a křížení jednotlivých sítí technické infrastruktury. Využití ARGIS dokáže na místě vizualizovat přibližnou trasu a lze tak identifikovat i další návaznosti např. na vzrostlou městskou zeleň, která může mít vliv na výsledné řešení. Tímto se výrazně zjednodušuje práce v terénu nejen osobám zodopovědným za plánování, ale i za realizaci. Další pozitivní dopad ARGIS je možné jmenovat i v oblasti bezpečnosti, kdy lze dělat rozhodnutí na základě relevantních dat a minimalizují se tak rizika, jako např. porušení sítě technické infrastruktury jejím překopnutím apod.

329


Obrázek 6-86: Vytyčení trasy inženýrských sítí s využitím ARGIS [196]

6.13.3 ARGIS jako nástroj pro záchranné akce V roce 2018 se společnost Esri zaměřila na adopci AR a vytvořila interní vývojový tým, který vydal AuGeo, dostupnou pro Android i iOS. Tuto aplikaci využila např. policie ve státu Illinois pro analýzu zorných úhlů s využitím 3D modelu v rámci zabezpečení proti případnému útoku odstřelovači, kdy aplikace zobrazila oblasti, které byly bezpečné při odstřelování z nejvzdálenějšího bodu. Dále byla aplikace využita např izraelskými speciálními jednotkami pro zobrazení povrchu terénu oblasti v Brazílii, která byla v roce 2019 protržením přehrady zaplavena. Díky této technologii byly schopny včas zareagovat a rychle se orientovat při hledání přeživších. [197]

330


7 3D scanning 7.1 3D scanning pro VR a AR 3D scanning je, jak bylo opakovaně zmíněno v předchozích kapitolách, neodmyslitelnou součástí jak virtuální, tak rozšířené reality. Ať už jej jednotlivé technologie přímo využívají přímo pro své fungování, nebo pouze jako nástroje pro dosažení lepších modelů a virtuálního prostředí, skenování je velice důležité. Současně s tím je skenu využito i jako nástroje pro běžnou projekci. Není tak s podivem, že se s ním dnes stále častěji setkáváme a kdysi velmi finančně náročné přístroje jsou dnes dostupné za zlomek ceny, nebo se bez nich v některých případech dokonce zcela obejdeme. Jak je uvedeno v kapitole 4.6, existují různé druhy snímání objektů, buď pomocí laserů různého druhu, nebo pomocí fotografií a metody zvané fotogrammetrie. Co se týče samotného stavebního procesu jako celku, je možné užívat oboje stejně efektivně. Nejčastějším rozhodovacím prostředkem je cena případného zařízení, výsledky, které tímto skenováním dostaneme a v neposlední řadě často nejdůležitější aspekt, přesnost výstupů.

7.1.1 3D scanning při skenování stávajících prostor za pomocí laserového skeneru Jedná se o nejběžnější způsob, jakým 3D sken využít a který známe buď z praxe, nebo ze zpráv všichni. Kdysi velice finančně náročná technologie se dnes stává cenově již relativně dostupnou. Záleží však na přesnosti a typu samotného skeneru, kdy mezi stacionárním skenerem a mobilním skenerem může být rozdíl i více než půl milionu korun. Současně, čím vyšší přesnost, tím větší finanční náročnost. Prvním způsobem tvorby laserového skeneru je tradiční stacionární skenování budov a místností. Díky SLAM technologii, kterou dnes disponují jednotlivá zařízení je možné bez větší náročnosti naskenovat libovolně rozlehlé objekty. Pokud přístroje technologií SLAM nedisponují, je nutné složení jednotlivých skenů složit ručně v příslušném softwaru. Výstupy z těchto zařízení obvykle disponují obrovskou přesností zajištěnou ještě větším počtem individuálních bodů, jímž je přiřazena X, Y a Z souřadnice. Nevýhodou je však mobilita a oproti mobilním verzím vyšší časová náročnost.

331


Obrázek 7-1: Stacionární laserový skener Leica RTC360 3D [198]

Druhým způsobem tvorby je použití mobilní varianty skenerů. Tato se oproti tradičnějším stacionárním skenerům odlišuje zejména cenou a rychlostí skenu. Dále je také důležitá přesnost takto získaného výstupu, která může být v některých případech horší. Důležité však je, že díky mobilitě takového skenování jsme schopni velmi rychle nasnímat obrovské prostory a dále, co je možná ještě důležitější, je fakt, že se takovým mobilním skenerem dokážeme dostat i do těžko přístupných míst. Tyto výhody tak vedou k velkému rozšíření mobilních skenerů. Nevýhodou je však jiný způsob snímání, hustota bodů a také přesnost, se kterou samotné zařízení měří. Toto společně často vytváří problém a v praxi tak dochází k propojení stacionárních skenerů s mobilními.

Obrázek 7-2: Mobilní laserový skener GeoSLAM ZEB-HORIZON 3D [199]

332


Je důležité vzít v potaz, že tímto naše práce nekončí, spíš naopak. Je nutné následně takové mračno bodů vzít a očesat ho od náhodných bodů, které byly vytvořeny navíc a které se například volně vznáší v prostoru. Jak můžeme vidět, viz Obrázek 7-3, je patrné, že vždy na skenu pořízeném stacionárním přístrojem budou existovat místa, která zůstanou díky ustavení zařízení prázdná.

Obrázek 7-3: Mračno bodů nasnímaných pomocí laser skenu [200]

Co je dále nutné si uvědomit je rozdíl v kvalitě výstupů. Na Obrázek 7-4 můžeme vidět rozdíl v kvalitě naskenovaných mračen bodů. Na levém snímku můžeme vidět mračno, které je pořízené ze stacionárního skeneru. Lze na něm vidět téměř každý záhyb a deformaci, kterou daný prostor vykazuje. Jednotlivé body vytvářejí komplexní a pravidelnou strukturu bodů, které od sebe mají většinou pevně danou vzdálenost. Tím jsou skeny kvalitnější. Problémem však zůstávají tmavá místa na snímcích, které označují povrchy, které nebyly díky zastínění naskenovány a stávají se tak slepými plochami, které je nutné ručně domodelovat, nebo přemístit zařízení a provést další skenování. Na pravém snímku můžeme vidět naopak sken z mobilního zařízení a mračno bodů, které je výsledkem. Na první pohled je patrný rozdíl v rozmístění bodů, který vyplývá z pohybu samotného snímacího zařízení. Body jsou tedy více chaoticky rozptýlené. Současně s tím vzniká patrný rozdíl ve výsledné kvalitě mračna bodů, která je bohužel značně nižší. Obrovskou výhodou je však možnost setrvat na jednom místě, což vede ke zvýšení kvality výsledného mračna. Současně s tím zaniká problém slepých míst. Pokud je nutné některé místo nevynechat, je

333


možné díky mobilitě samotného zařízení umístit skener do těchto slepých a problematických míst.

Obrázek 7-4: Rozdíly mezi mračny bodů z různých druhů přístrojů dle mobility (Ondřej Pilný)

Dále je nutné převést mračno bodů ve vhodném programu na samotný 3D model. Sken je totiž složen až z desítek či stovek milionů needitovatelných bodů, které je nutné vzájemně buď spojit, nebo do tohoto prostoru narýsovat budoucí konstrukce v programu samotném. Při spojení bodů, opět ve vhodném softwaru, dostáváme tzv. mesh, kterou je následně již možné ve vhodném programu bez problémů editovat, viz Obrázek 7-5. Do té doby je však pro většinu programů mračno bodů needitovatelnou, a tudíž obtížně použitelnou záležitostí, kterou je problematické efektivně, právě díky počtu bodů, využívat. Problémem meshování je nutnost ručně upravovat model a v něm obsažené jednotlivé prvky.

Obrázek 7-5: Převod mračna bodů na mesh [201]

334


Další variantou je nevyužít meshování a vymodelovat do prostorů bodů ohraničujících jednotlivé povrchy vlastní konstrukce tak, jak potřebujeme. Toto je jedno z nejčastějších využití mračen bodů. Dostáváme totiž namísto meshe přímo prvky daného programu, viz Obrázek 7-6, což značně ulehčuje jejich následnou editaci a práci.

Obrázek 7-6: Převod mračna bodů na model [201]

Jak tedy můžeme vidět, snímání pomocí 3D laserových skenerů je snadné, rychlé a velmi pohodlné. Co se týče přesnosti a rychlosti, se kterou jsou jednotlivé půdorysy zpracované, nic se mu nevyrovná, zejména pokud se bavíme o velkých objektech a vnitřních prostorách.

7.1.2 3D scanning při skenování stávajících prostor za pomocí fotogrammetrie Fotogrammetrie je variantou získávání 3D modelů ze série fotografií a rozpoznávání obrazu. Software funguje tak, že porovnává jednotlivé body na fotografiích, určené buď ručně, či automaticky. Následně z těchto bodů odvodí hloubku obrazu. Výsledkem takového počínání je následně relativně přesný model, jak můžeme vidět, viz Obrázek 7-7.

335


Obrázek 7-7: Fotogrammetrický model [202]

Tato přesnost je totiž dána kvalitou softwaru, kvalitou fotografií a také jejich počtem a optimálním rozmístěním jednotlivých snímků při pořízení, kdy je nutné zajistit překrytí fotek. Jak však můžeme vidět, je možné skutečně vytvářet 3D model z nejrůzněji pořízených fotografií. Ať už se jedná o letecky pořízené snímky, fotky z dronu, dokonce fotografie pořízené obyčejným mobilem, vše se dá pro potřeby fotogrammetrie použít. Hlavní výhodou této metody je její relativně nízká cena. Jelikož dnes fotoaparátem disponuje téměř každý, není problém si i v klidu domova vyzkoušet tuto metodu. Pokud se současně budeme držet malých modelů, není nutné ani pořídit mnoho fotografií. Výhody fotogrammetrie jsou zejména v přesvědčivosti výsledných modelů, který je dále umocněn vložením fotografie v místa pořízení do samotného modelu. Díky tomu tak mohou vznikat až fotorealistické modely. Problémem je však častá nutnost takové modely ručně opravit, doplnit, nebo jinak editovat. Rozlišovací algoritmus, který v těchto případech vytváří samotný sken je totiž často nedokonalý a výsledné modely jsou tak různě deformované, viz Obrázek 7-8.

336


Obrázek 7-8: Fotogrammetrický model interiéru [203]

Přesto, že se nejedná o modely, které lze ihned použít pro další zpracování, jsou takto získané fotogrammetrické mapy využívány například pro procházení právě interiérů, nebo jako podklad pro další práci. Nejčastějším zastoupením takto získaných a využívaných fotogrammetrických modelů má například aplikace Matterport, viz Obrázek 7-9, který, jak již bylo uvedeno v předchozích kapitolách, umožňuje kromě vlastního prozkoumání objektu také měření, vkládání poznámek a dalších relevantních informací.

337


Obrázek 7-9: Fotogrammetrický model interiéru v aplikaci Matterport [204]

Pro použití fotogrammetrických modelů jako 3D podkladu, se kterým je možné dále pracovat, je opět nutné, obdobně jako u laserových skenů, vzít samotný model a ve vhodném softwaru ho dále přetvořit, doplnit, domodelovat a až následovně s ním zde efektivně pracovat. Je však opět nutné připomenout, že co do přesnosti, zejména pokud takto pořizujeme modely velkých objektů, nejedná se o nejpřesnější metodu. Fotogrammetrie je tak v některých případech, zejména pokud se bavíme o realičnosti vytvořených modelů, daleko lákavější zejména pokud se bavíme o využití modelu pro jiné než projekční účely. Často se tak setkáváme s využitím u studií a architektonických kanceláří, nebo, jak se dále přesvědčíme u následujících kapitol, třeba u vytváření velkých terénních celků, nebo u vytváření dílčích modelů nábytku apod. Také je díky této metodě například možné velmi věrně nasnímat povrchy včetně tzv. bump mapy, která vytváří na fotografiích či jiných vizualizacích pocit hloubky i u samotných textur.

338


7.1.3 3D scanning při skenování terénu a územních celků pomocí laserového skeneru Dalším, relativně běžným využitím laserových skenerů, je snímání terénu z libovolné výšky. Funkčnost je naprosto stejnou, jako je tomu u skenování stávajících objektů. Největším rozdílem je v samotném dosahu skenovacího zařízení, stejně tak jako přesnosti a poté stylu pořízení. Je totiž možné díky SLAM technologiím umístit případné skenery na drony, letadla, automobily, nebo je prostě vzít ať již do rukou, nebo na speciální batohy. Současně s tím je výsledná přesnost dostatečná na to, aby negativně neovlivnila výsledek samotného skenování. Využití takových modelů je celkem jasné. Můžeme z nich sestavovat velmi přesné a věrné 3D terény, které dále můžeme využít pro tvorbu map, jako podklad pro územní zastavovací studie, pro projekty samotné a mnoho dalších, viz Obrázek 7-10.

Obrázek 7-10: Laserový model terénu

Jak je patrné z obrázku výše, vytváříme tím soustavu bodů, u nichž víme přesné souřadnice a které můžeme proložit křivkami a vytvořit tak opět mesh sítě. Kromě jasných výhod týkajících se přímo vytváření editovatelného modelu však můžeme tento způsob skenování použít i například pro zjištění objemu jinak těžko vypočitatelných tvarů, mezi které může patřit hromada suti, uhlí, hlíny, nebo jiné sypké suroviny, viz Obrázek 7-11.

339


Obrázek 7-11: Laserový model pro výpočet objemu sypkého materiálu

Opět, stejně jako u skenování stávajících staveb pomocí laseru, tak i skenování terénu tímto způsobem má největší výhody zejména v rychlosti a přesnosti. Nevýhodou je cenová náročnost a také nutnost počítat s jistou mírou rizika, která je spojená s využitím mobilních skenerů umístěných na drony, nebo na jiné pohyblivé zařízení. Řádově totiž můžeme riskovat až statisíce, nebo miliony v technickém vybavení, které je náchylné na libovolný náraz. Což je i důvod, proč se ke skenování rozsáhlých terénů používá, spíše než laserových skenů, fotogrammetrie.

7.1.4 3D scanning při skenování terénu a územních celků pomocí fotogrammetrie Jak již bylo řečeno v předchozím odstavci, fotogrammetrie je daleko běžnější způsob vytváření modelů terénu, zejména díky dostupnosti technologie. Na rozdíl od laserových skenerů zde zkrátka hraje roli cena samotná. Pokud je totiž nutné používat například technologii dronů, které lze k vytváření zejména složitých přírodních scenérií efektivně využít, je vhodnější, jak co se týče váhy samotného zařízení, tak i ceny při případném poškození, využívat sběru fotografií, případně videa. Výsledkem jsou daleko realističtější modely, viz Obrázek 7-12.

340


Obrázek 7-12: Fotogrammetrický model terénu [205]

Jak již ale bylo zmíněno, je nutné, pro co nejlepší model vytvářet bezpočet velmi kvalitních fotografií, které jsou vhodně překryty, což vede například v případě výše uvedeného obrazu k tisícům individuálních fotografií. Následně, díky vhodnému softwaru dojde k samotnému vymodelování. Na obrázku (Obrázek 7-13) můžeme vidět lokace klíčových fotografií. K vytvoření lze použít například i letecké snímky, které následně mohou být použity naprosto stejně, jako jakkoliv ručně pořízené fotografie.

341


Obrázek 7-13: Rozmístění fotografií pro vytvoření optimálního modelu

Co se týče výčtu softwarů, je velmi rozsáhlý. Pokud jde o laserové skenování, setkáváme se zejména se softwarem, který je vytvářen přímo pro dané zařízení. Mezi jedny z nejznámějších patří například program Leica Cyclone, nebo GeoSLAM Draw, tedy programy přímo související s danými výrobci. Ačkoliv do jisté míry dokáží programy vzájemně komunikovat a upravovat individuálně mračna bodů, je nutné, pokud chceme pracovat s mračnem dál a převádět jej na mesh, mít k dispozici programy jako například 3Ds Max. Pokud jde o programy pracující s fotogrammetrií, je výčet obrovský. Jsou k dispozici programy zdarma, například Agisof Metashape, MicMac, Meshroom, 3DS Zephyr Free, Visual SFM, Colmap, Regard3D, Open MVG a další. Současně jsou samozřejmě k dispozici placené softwary jako ContextCapture, Reality Capture, Autodesk ReCap Pro, Trimble Inpho a celá řada dalších. Jen z výčtu softwarů je tedy patrná oblíbenost samotných metod, zejména poté u fotogrammetrických modelů. Zde také čekat, že díky rozvoji SLAM technologií se jak laserové, tak i fotografické skenery budou stávat stále dostupnějšími.

7.1.5 3D scanning jako kontrolní systém stavebního procesu Ačkoliv se skenování dá pokládat za činnost, která slouží jako podklad pro modelování umělé reality, lze ji využít i jako nástroje pro kontrolu reálné stavby, kdy vytváříme model digitálního staveniště, které je díky VR následně možné procházet a kontrolovat.

342


Postup vytváření je obdobný, jako u jakéhokoliv jiného 3D scanningu, tedy buď pomocí fotogrammetrie, nebo pomocí laseru. Výsledkem je tedy opět model ve stejných formátech, jako ve výše zmíněných odstavcích. Problémem však může být například pohybující se personál a stroje, které logicky budou výsledný model zkreslovat. Toto však nemusí být nutně problém. Využití 3D skenu v tomto případě tedy slouží jako digitální záznam postupného vývoje stavby samotné. Z modelů, jak je jasné, je možné velmi rychle poznat vývoj samotné stavby a s dostatečnou přesností tak odhadnout stav, ve kterém se stavba nachází, viz Obrázek 7-14. Kromě toho je však možné také následující.

Obrázek 7-14: Digitální model staveniště [206]

První výhodou je, jak již bylo zmíněno, kontrolování stavu samotné stavby. S tím je však také spojeno například optimalizování stavebního procesu, optimalizace časového harmonogramu a velmi vysoká kontrola stavby jako takové. Druhou výhodou je optimalizace staveniště jako pracovního prostoru. Co se týče zařízení samotného staveniště, jedná se často, zejména u velkých projektů, o náročnou etapu, kdy je nutné v různých etapách přemísťovat vybavení, jeřáby, sklady materiálu a materiál samotný. Díky tomu, že v tomto případě můžeme v reálném čase vidět přesný stav a rozmístění veškerého vybavení, je tak možné daleko lépe plánovat kam se jednotlivé prvky v čase přemístí. Třetí výhodou je také bezesporu samotný digitální záznam, který s sebou přináší nejen možnost zpětné kontroly a detekce chyb, ale také může sloužit pro budoucí využití jako jakýsi

343


normalizační a analyzační nástroj, který umožní zejména pro budoucí výstavbu daleko lépe řešit jak koordinaci prací a jednotlivých technologií napříč časem. Kde jsou výhody, jsou však současně nevýhody. Prvním vážným problémem, který provází 3D scanning samotné stavby je náročnost na datové uložiště. Pokud totiž budeme chtít vytvářet přesné modely, je nutné počítat s jejich značnou velikostí v řádech i desítek gigabytů dat. Toto ve výsledku znamená, zejména jestliže si budeme chtít modely ponechat a vytvořit z nich časovou osu samotné výstavby, obrovská uložiště o velikosti minimálně desítek až stovek terabytů. Další nevýhodou je náročnost na nasnímání samotného staveniště. Je logické, že skenování trvá. Pokud do toho zapojíme časté znemožnění pozastavení prací pro umožnění skenování, povětrnostní podmínky, nebo samotný rozsah skenu, který je často časově náročný. Nesmíme také zapomenout na náročnost samotného modelu z hlediska manipulace a procházení. Jak bych zmíněno výše, samotné modely se skládaní z milionů bodů. Pokud se mezi nimi tedy máme efektivně pohybovat a skutečně něco zkontrolovat, je nutné mít na toto adekvátní vybavení, nebo mračna bodů pro tyto účely převádět na další a lépe zpracovatelné formáty. Jak toto vše ale souvisí s VR, nebo AR? Je jasné, že pokud chceme dosáhnout co nejvíce přesných modelů a co nejvíce přesvědčivé umělé reality, skenování reálných objektů je jedním z nejlepších způsobů, jak tohoto dosáhnout. Můžeme totiž modelovat libovolně dlouho, ale realitu je problematické napodobit. Díky tomu tak můžeme, zejména poté v herním průmyslu, který se, co se týče využití VR, AR a MR řadí mezi nejvíce pokrokové, setkat s fotorealistickými 3D modely, které byly vytvořeny právě těmito metodami. Z předchozích odstavce je patrné využití technologie pro komplexní projektové dokumentace, kdy nám scanning sloužil jako podklad pro vytváření celých objektů, nebo ucelených terénních prvků. Tímto však využití teprve začíná. Je zřejmé, že co se týče například přípravných prací, tak sken objektů a terénu má pouze své konkrétní využití, které se často vztahuje pouze na jeden projekt, po jehož dokončení už je model jen těžko použitelný, ať již z důvodu ochrany informací, nebo prostě jen z důvodů naprosté odlišnosti jiných budov. Toto však neplatí pro modely nábytků, zařízení, detailních textur a jiných objektů použitelných pro samotné prostředí, ať už jako prvek modelu, nebo jako prvek, jež je rozeznáván.

344


7.1.6 3D scanning při vytváření modelů nábytků a jiných zařízení Vytváření modelů nábytku a zařízení je velmi silnou stránkou samotného 3D scanningu. Z výše uvedeného je patrné, že použití technologie je velmi rozšířené a do budoucna lze čekat pouze rozvoj v tomto použití. Není tak s podivem, že výrobci, softwarový vývojáři, ale také například architektonické kanceláře vytváří vlastní modely. Toto vytváření probíhá nejčastěji pomocí softwarů, které se však, jak již bylo opakovaně zmíněno, nevyrovnají skutečnosti. Díky tomu tak, zejména pokud jde simulaci složitých tvarů, nebo jinak jen těžko napodobitelných ploch (například látky), setkáváme s užitím právě 3D skenerů. Tyto skenery jsou v dominantní většině ručními, nebo stolními skenery, které pracují na velmi krátkou vzdálenost, viz Obrázek 7-15. Díky tomu je tak možné velmi rychle, ale současně velmi přesně vytvořit libovolné modely od velkých kusů nábytku, po velmi drobné modely, čímž jsou vytvořen fotorealistické modely použitelné pro všechny stupně dokumentace, stejně tak jako pro všechny zmíněné druhy využití VR.

Obrázek 7-15: Ruční 3D skener

7.1.7 3D scanning při vytváření pokročilých textur Je zřejmé, že běžnými texturami dnes již při vytváření modelů nezaujmeme. Ačkoliv jsou vizualizační softwary obohacené bezpočtem velmi kvalitních textur, je často patrné jejich

345


uniformní uspořádání, které je na první pohled viditelné a kazí tak iluzi umělé reality. V rámci zejména herního průmyslu, který je zde jednoznačným průkopníkem, se tak setkáváme se zcela novým druhem fotorealistických textur, které jsou vytvářeny právě díky 3D scanningu. Postup je po většinou naprosto totožný, jako u doposud zmíněných modelů, zejména u těch vytvářených pomocí fotogrammetrie. Základem je tedy dostatečné množství pořízených fotografií, viz Obrázek 7-16, které jsou vybrány s ohledem na jejich kvalitu, rozložení a přesnost.

Obrázek 7-16: Příprava na vytváření fotorealistické textury

V následujícím kroku je díky softwaru samotnému vytvořen již zmíněný model sestávající ze všech fotek. Tím, že dáváme dohromady pouze povrch, je výsledný model nutné například manuálně do pomyslné roviny dotvarovat. V dalším kroku poté přichází na řadu přiřazení barev, které se často přenáší přímo z fotek, barevné doladění, doplnění modelu a další kroky sloužící k vytvoření ideálního podkladu pro další práci. Posledním a možná nejdůležitějším krokem je vybrání místa, ze kterého bude textura samotná vytvořena, viz Obrázek 7-17. Je nutné a velmi důležité, aby takto vytvářená textura na sebe plynule navazovala. Díky tomu je zajištěn realistický vzhled. Tyto hranice textury samotné se však často stávají problematickými, protože vybrat přirozeně navazující části je zkrátka náročné a je často nutné tyto hranice tvořit ručně.

346


Obrázek 7-17: Ohraničení fotorealistické textury

Posledním krokem je doladění vyvážení barev, návaznosti jednotlivých hranic vzájemně na sebe z hlediska stínů a dalších vrstev, ze kterých má být výsledná textura spojena. Poté máme již použitelnou 3D texturu. Ačkoliv se to zdá jako velmi jednoduchý postup, opak je pravdou a výsledek, který by byl použitelný je dosažitelný často až po velké píli. Jak je jasné, použití 3D scanningu pro VR a AR může být použité na obrovskou řadu aspektů, které by se však převážně opakovaly s jinými kapitolami. Vytváření modelů, přípravných částí projektů, textury, přesvědčivé prostředí pro simulace a výcvikové simulátory apod., možností by byla spousta. Současně je také patrné, že samotné použití bude, zejména do budoucna, stále více pronikat do běžných životů, obdobně jako VR a AR. Pokud vezmeme v potaz samotnou problematiku 3D scanningu, tak již teď dokážeme i s obyčejným fotoaparátem a vhodným softwarem vytvářet velmi přesvědčivé modely. Současně díky rozvoji SLAM technologií a skenování okolí uživatele, které je stále častěji součástí samotných headsetů je pravděpodobné, že u budoucích zařízení tyto technologie již naprosto splynou a bude tak možné v reálném čase současně pracovat a snímat okolní prostředí, jako to již do jisté míry dělá například smíšená realita.

347


7.2 3D scanning ve Facility managementu a jeho využití u dokončení stavby Projekty, které již ve fázi návrhu implementovali BIM v plném rozsahu, jsou schopny v další fázi životnosti stavby poskytnout uživateli – klientovi tzv. Asset Information Model (AIM). Co takový model obsahuje: • Přesný 3D model vytvořený na základě 3D laser skenů napříč projektem. • Často také obsahuje další grafická i negrafická data či informace od dodavatelů. Např.

dokumentace a výkresy podlah, plán údržby. • Dále také specifikace a požadavky na materiály a komponenty.

Je samozřejmé, že všechny tyto informace jsou z hlediska Facility managementu velmi cenným primárním zdrojem. Díky tomu, lze pánovat dlouhodobou údržbu objektu jako např. výměnu zařízení (svítidel, elektrické součásti, podlahové krytiny) nebo všeobecně přerozdělení vnitřních prostor.

7.2.1 CAFM systémy Velkým pomocníkem pro správu budov jsou systémy Computer Aided Facilities Management (CAFM), který je určený zejména k plánování, sledování a provádění činností nezbytných pro provoz objektu. Některé nástroje systému jsou schopné se datově propojit s BIM modelem a také rozpoznat novou generaci formátu BIM souborů. Následně také exportovat geometrii a tisknout 2D výkresy. ARCHIBUS Digitální systémy správy zařízení budov (CAFM) výrazně zlepšily způsob ukládání a správy informací. Pokud jde ovšem o vytvoření vizualizace nebo virtuálního modelu, je třeba se neustále opírat o BIM. Informace se pak provážou s 3D modelem. Příkladem takového software může být např. ARCHIBUS. Obecně lze říct, že u budov, kde proces BIM modelů nebyl implementován již v počátku návrhu je mnoho. Implementace BIM je poměrně mladá technologie, a ne všechny budovy mají vypracovaný 3D informační model. Problémy se zaváděním modelů BIM do stávajících budov jsou obecně známé a s tím spojené i náklady a složitost výroby a údržby modelu.

348


Samotné vylepšení technologie sběru dat zvýšilo přesnější zachycení dat potřebných pro tvorbu BIM modelu. Tato technologie zároveň přináší další výhody, zejména v tom, že je schopna sbírat mnohem podrobnější a komplexnější údaje. S cílem přinést tuto významnou inovaci v BIM svým zákazníkům se ARCHIBUS spojil s německou společností NavVis a německou softwarovou společností Büren & Partner (partner řešení NavVis) a integroval 3D vizualizační software NavVis, IndoorViewer, do systému CAFM ARCHIBUS. To znamená, že je nyní možné, aby uživatelé ARCHIBUS měli přístup do budov ve stylu „Google Street View“, což poskytuje mnohem podrobnější vizualizaci místností, objektů a majetku (jako je stroj nebo kus zařízení). 3D vizualizace pomocí softwaru NavVis IndoorViewer je přímo přístupná v rozhraní ARCHIBUS. Toto je zcela nové rozhraní, které bylo speciálně vyvinuto společností Büren & Partner pro integraci softwaru ARCHIBUS a NavVis IndoorViewer. Nové rozhraní poskytuje obousměrnou výměnu informací, což umožňuje vizualizovat stav technických objektů přímo v IndoorVieweru. Zároveň je možné přenášet data a informace z IndoorVieweru přímo do databáze ARCHIBUS. Kdokoli proto může přidat geo-tagged bod zájmu k objektu zobrazenému v IndoorViewer, který pak může být přidán do databáze. Výhodou pro uživatele bez přístupu k nástrojům Autodesk, je využití modelu budovy a dokonce přidávání informací.

Obrázek 7-18: Prostředí CAFM systému ARCHIBUS [207]

349


IndoorViewer (NavVis) V případech, že u objektu nelze zaručit kompatibilitu se software BIM nebo naopak není k dispozici specializovaný software, pak 3D vizualizační nástroj jako např. IndoorViewer od NavVis může značně práci ulehčit.

Obrázek 7-19: IndoorViewer (NavVis) [208]

350


Obrázek 7-20: IndoorViewer (NavVis) – možnost měření [208]

7.2.2 Další využití Doposud uváděné příklady se vztahovaly zejména na budovy. Nesmíme však zapomínat i na další stavební objekty, jako jsou dopravní stavby. Typickým případem je použití technologie skenování při výstavbě tunelu. Asi nejdále s touto technologií jsou právě v Číně. Zde již při ražbě a výstavbě tunelu opakovaně používají 3D scanner a vytváří tak přesný 3D model. Skenování nijak neomezuje chod stavby. Tento model je využitelný pro sledování použitého množství betonu na ostění. Tím je zajištěno, že navržená betonové konstrukce bude bezpečná. Z hlediska deformací je běžné, že probíhá kontrola nejen pohledem, ale i měřením totální stanicí. Odchylky v deformacích nejsou natolik přesné jako při porovnávání 3D modelu. Nespornou výhodou tohoto přístupu je rychlý sběr dat. Po ražbě a před následným vytvořením betonového ostění je provedeno skenování. Tím je nejen zvýšena produktivita inspektora, ale také umožněno v co nejkratším čase vytvoření vnitřních stěn tunelu. Je tak šetřen nejen čas stavby, ale i finanční prostředky. V případě detekce tunelů ve fázi provozu a následné údržby, je využíváno mobilních detekčních zařízení založených na technologii trojrozměrného laserového skenovaní.

351


Obrázek 7-21: Technologie pro 3D scanning od FARO [209]

Obrázek 7-22: Výstup 3D scanningu z 3D skeneru FARO [209]

352


7.3 3D scanning v BIM a reverzním inženýrství 7.3.1 3D scanning v BIM V literatuře se můžeme setkat s pojmem Scan – to – BIM. Obecně se tedy jedná o vytvoření 3D modelu za pomoci některé z pokročilých geodetických technologií a to zejména 3D laserového skenování a fotogrammetrie s vysokým rozlišením. 3D BIM modely jsou pak následně využívány projekčními týmy nejen k porovnání návrhu a realizace stavby, ale i ke koordinaci a následné správě všech informací o projektu. Předmětem zájmu procesu Scan – to – BIM jsou především stavby v rekonstrukci, kdy je třeba zachytit současný stav. Ale i novostavby nezůstávají pozadu. I zde lze účelně využít procesu pro zachycení kontextu okolních staveb. V neposlední řadě lze postup aplikovat i na stavby ve fázi demolice. Jaký typ technologie lze zvolit: • Pozemní laserové skenery

Touto technologií lze provádět skenování především vnitřních prostor, vnějších fasád nebo obecně těžko přístupná zařízení či instalované objekty. • Point Cloud Scan to BIM

V tomto případě je výstupem mračno bodů. Tohoto postupu lze využít v případech, kdy je hlavní prioritou rychlost ve srovnání v velikostní zájmového území (plochy). Tyto data jsou pak následně využívána k vytváření vizualizací včetně navigace. Jako příklad lze uvést systém NavVis M6 Indoor Mobile Mapping Systém (IMMS).

353


Obrázek 7-23: NavVis M6 – mobilní vnitřní mapovací systém [210]

• Drony

Drony jsou obecně používané pro těžko přístupné části budov např. střechy. Pokud se zkombinují jednotlivé postupy vnitřního a vnějšího skenování lze docílit ucelené datové sady a tím i základ pro velmi detailní 3D BIM model. Následný proces uspořádání 3D modelu je založen na BIM software. Tyto nástroje pomáhají proces zjednodušit tím, že provádějí automatickou detekci prvků. Identifikují položky např. trubní vedení a převedou je na 3D objekty. Výhodou 3D ojektů je to, že ony samy „ví“ co jsou a kde jsou umístěny. Mají přiřazený atribut a poskytují tak projektantům ucelenější informace, než by získaly z 2D výkresů. Jak se používá Scan to BIM Proces lze zahájit prakticky kdykoliv. Vhodné je si již na začátku projektu jasně definovat v jaké fázi stavby bude tento proces aplikován. Výsledkem je současné vytváření jednoho digitálního modelu, který hravě nahradí tisk výkresů a jiných dokumentů.

354


Skenování stávajících budov přináší nový vítr do mnohdy neúplné či zcela chybějící dokumentace. Dochází tak k významnému zpřesnění či zpřehlednění plánů a možnosti lepší správy budov. Z pohledu financí je 3D skenování finančně náročnější než tradiční 2D průzkumy. Ale vede však k výsledným úsporám. S využitím podrobného BIM modelu lze jednoduše vypočítat objem a plochu pro uskladněný materiál a spočítat si, kolik materiálu zde mohu uložit. Tím i počet hodin a pracovníků potřebných na dokončení práce.

7.3.2 3D scanning a reverzní inženýrství (RE) Pod pojmem reverzní (zpětné) inženýrství (reverse engeneering RE) si lze představit proces, jehož výsledkem je prozkoumání a odhalení procesu fungování zkoumaného objektu. Přesnost a cloudové shromažďování dat pomohly rozšířit rozsah správy budov a poskytly data, která jsou nedílnou součástí pro bezpečnost, analýzy životního cyklu a přesných záznamů o údržbě (Facility Management). S využitím pokročilých skenovacích zařízení lze části strojů kopírovat a připravit výstupy např. pro digitální tisk a následnou výrobu. Výslednou 3D digitální dokumentaci lze použít ke kontrole kvality nebo jako základ pro tvorbu 3D kopie či formu. U kontroly kvality je třeba zdůraznit možnost kontroly odchylky povrchu vytvořeného objektu ve srovnání s návrhem.

355


8 Budoucnost Můžeme s klidem říci, že budoucnost zobrazovací technologie patří umělé realitě a jejímu využití ve všech oborech, počínaje výukou, navigací, medicínou až po strojní a stavitelský průmysl. Jelikož je historie samotná velmi obsáhlá, byly vybrány opravdu nejdůležitější body, které značily přelom v těchto technologiích. Je dále možné velmi rozsáhle zachytit průběh v jednotlivých odvětvích, kdy zejména v medicíně, chirurgii, strojním průmyslu a stavebním průmyslu, na který se dále v této knize zaměříme, je možné sledovat téměř mílové kroky v použití a zakomponování jednotlivých technologií. Co lze čekat od budoucnosti je několik věcí. V první řadě můžeme očekávat lehčí, ergonomičtější a cenově dostupnější systémy v podobě headsetů či integrací systém do wearable technologií, které budeme moci používat bez větších obtíží, nebo závislosti na bateriích a kabelech. Lze také s jistotou říci, že nás díky vývoji počítačových technologií a technologií použitých pro sestavení headsetů čeká daleko důvěryhodnější prostředí, které již dnes dokáže nositele ohromit svou přesvědčivostí. Dalším výrazným krokem, který musí technologie umělé reality vykonat je sdílení pracovního prostředí, kdy, již dnes, se experimentuje s různými způsoby sdílení pracovních ploch a lze tak očekávat, že jednou si takový headset nasadíme a budeme moci mluvit s osobou na druhé straně zeměkoule stejně tak, jako kdyby byla vedle nás. Jednou z nejdůležitějších úkolů však spočítá v aplikování umělé reality ve všech podobách v každodenních aktivitách. Pokud tuto problematiku vztáhneme například na stavební průmysl, kterým se dále budeme zabývat, jsou nám všem jasné přínosy těchto technologií. Ať už se bude jednat o přípravnou fázi projektu, kdy investor či developer bude moci po nasazení headsetu libovolně procházet objektem, nebo například při následné údržbě objektů v rámci facility managementu si správce pouze nasadí brýle pro rozšířenou realitu a bude moci vidět skryté konstrukce, vždy se vracíme k tomu nejdůležitějšímu a sice zakomponování. Po stručné obecné historii se tak zaměříme na použití virtuální, rozšířené a smíšené reality právě se stavitelství a v disciplínách, které se pod stavitelství řadí.

356


9 Terminologie Termín EN

Termín CZ

Zkrat ka

Definice

4D Model

4D Model

-

Viz 4D Modelling

4D Modelling

Modelování 4D

-

Je termín ve stavebnictví, který odkazuje na čtvrtou dimenzi času při vytváření modelů. Takový model tedy, kromě stvého skutečného tvaru, zahrnuje také plán výstavby či zhotovení v jednotlivých krocích.

Adaptive User Interface

Adaptivní uživatelské rozhraní

AUI

Je uživatelské rozhraní, které se přizpůsobuje a mění své rozvržení a prvky závislosti na potřebách uživatele, nebo kontextu potřeb spojených s předmětným virtuálním prostředím.

Application Software

Aplikační software

-

Je typ softwaru, se kterým pracuje uživatel, nebo software zajišťující řízení libovolného přístroje.

Architecture, Engineering, Construction

Obor architektury, strojírenství a stavitelství

AEC

Zkratka, která v sobě v případě umělé reality zahrnuje vše, co patří do oborů stavitelství, strojírenství a architektury.

AR-Marker

Indikátor/značka rozšířené reality

-

Viz Marker

Audio User Interface

Zvukové uživatelské rozhraní

357

Je rozhraní, kdy uživatel/operatér a přístroj komunikují pouze za pomocí zvukových signálů, které slouží k přenosu informací a současně k implementaci řídících pokynů. Na rozdíl


od Voice User Interface se nejedná o slova, ale o tóny a další interaktivní zvuky. Augmented Composite User Interface

Rozšířené složené uživatelské rozhraní

-

Je složené rozhraní, které používá zařízení určené pro manipulaci, pohyb a interakci s umělou realitou, kdy rozhraní samotné pracuje se skutečným světem, který rozšiřuje o uměle vytvořené a simulované prvky. Neblokuje tedy skutečný svět.

Augmented Reality

Rozšířená realita

AR

Reálný obraz prostředí/světa, který je doplňován počítačem vytvářenými objekty, nebo jinak prezentovanými informacemi. Vytváření probíhá ve dvou fázích, a sice zobrazení reality a následné proložení digitálními prvky. Uživatelská interakce probíhá pomocí multimediálních zařízení, jako jsou headsety, smartphone a dalších. Ovládání probíhá pomocí gest, hlasových příkazů a dalšího vybavení snímajícího pohyb uživatele. Rozdíl mezi AR a MR je, že AR objekty zobrazuje a simuluje pouze rámci zorného pole uživatele.

Augmented Virtuality

Rozšířená virtualita

AV

Je podkategorie smíšené reality, která slučuje objekty skutečného světa do virtuálního. Týká se to především virtuálních prostor, kde jsou skutečné fyzické objekty,

358


nebo dokonce lidé, dynamicky integrování do počítačem vytvářeného prostředí a mohou tak v reálném čase využívat interakce s virtuálním prostředím. Brain-Computer Interface

Rozhraní mozekpočítakč

BCI

Je rozhraní, kdy je umožněna přímá komunikační cesta mezi mozkem, napojeným na přístroj umožňujícím snímání EEG (elektrické aktivity mozku), a externím zařízením. Jedná se o obousměrný tok informací.

Building Information Modeling

Informační model budovy

BIM

BIM je digitální reprezentace fyzických a funkčních charakteristik stavby. BIM je zdroj sdílených informací o stavbě, vytvářející spolehlivou základnu pro rozhodování v průběhu jejího životního cyklu od prvotního záměru až k její likvidaci.

Central Processing Unit

Centralní procesorová jednotka

CPU

Součást počítače vykonávající strojové instrukce, které tvoří počítačové programy. Provádí základní aritmetické, logické a vstupní/výstupní operace uvedené v pokynech/kódu programů.

Collaborative Virtual Environment

Kolaborativní virtuální prostředí

CVE

Počítačem vytvářené a simulované prostředí, které se používá ke spolupráci, komunikaci a vzájemné interakci jednotlivých uživatelů.

359


Command-Line Interface

Rozhraní příkazového řádku

CLI

Jedná se o jedno z prvotních uživatelských rozhraní, které funguje ve formě textových příkazů zadávaného do exekučního řádkového pole. Dnes jsou jednotlivé textové příkazy integrovány v grafickém rozhraní a založeny na interaktivní nabídce.

Composite User Interface

Složené uživatelské rozhraní

CUI

Jedná se o rozhraní, která interagují s dvěma, nebo více smysli a kombinují v sobě jiná uživatelská rozhraní. Nejběžnější složené rozhraní se například skládá s taktilního/hmatového rozhraní a vizuálního rozhraní. Je rozděleno na standardní, virtuální a rozšířené.

Computer Aided Desing

Počítačem podporované projektování

CAD

Je počítačová technologie, která navrhuje a vytváří dokumentaci procesu návrhu. Obsahuje grafické, geometrické, matematické a inženýrské nástroje včetně analýz, simulací a dalších výpočtů.

Degrees of Freedom

Stupně volnosti

DOF

Vyjadřuje počet základních způsobů, kterými se může pevný objekt pohybovat 3D prostorem. Existuje celkem 6 stupňů volnosti, kdy 3 odpovídají translačnímu pohybu podél os X,Y,Z a 3 odpovídající rotačnímu pohybu kolem jednotlivých os.

360


Extended Reality

Obohacená realita

XR

Jedná se o termín, který odkazuje na všechny reálné, rozšířené a virtuální prostředí vytvářená výpočetní technologií. X v anglickém názvu představuje proměnnou pro libovolné současné, nebo budoucí technologie a zahrnuje do sebe rozšířenou, virtuální i smíšenou realitu a všechny oblasti mezi těmito termíny.

Eye Tracking

Snímání očí

-

Sledování a přenos pohybu očí za účelem nahrazení např. myši jako ovladače. Snímá se přesná poloha čočky oka, kdy je znám prostor, na který se uživatel soustředí a pomocí snímací technologie je poté zaznamenán předpokládaný bod, v němž se pohled u jednotlivých ok setkává a ten je následně reprezentován v simulovaném prostoru.

Face Tracking

Snímání obličeje

-

Sledování a přenos pohybu hlavy, výrazu a mimiky, často v kombinaci s Eye Trackingem /Gaze Trackingem

Facility Management

Správa objektu

FM

Jedná se o multioborovou disciplínu, která v sobě zahrnuje podpůrné čínnosti a jejich řízení v rámci firmy. Jedná se nejčastěji o provoz, údržbu, servis technologických zařízení (záruční i pozáruční), revize, odborné technické prohlídky, dálkový

361


monitoring, činnosti požární ochrany, BOZP a další vedení hospodářství.

Field of View

Zorné pole

FOV

Je část prostoru, kterou je oko, nebo v našem případě optický přístroj (HMD) schopen zachytit, zobrazit a ze kterého tak přicházejí světelné paprsky a obraz jako takový.

Frame Marker

Indikátor/značka snímku

-

Jedná se o 2D značku/snímek, která je vytištěna na obvykle na papír, nebo jiný hladký povrchu. Obrázky jsou nejčastěji čtvercové a mají jasně danou hranici (bílou či černou), kdy při rozpoznání této hranice je spuštěn algoritmus, který prozkoumá vnitřek této hranice a určí skutečnou značku. Příkladem Frame Markerů jsou například QR kódy.

Frame Rate

Snímková frekvence

Frames per Second

Snímky za sekundu

Je frekvence, s jakou zobrazovací zařízení zobrazuje jednotlivé nové a originální snímky uživateli. Také se jedná o frekvenci, se kterou záznamové zařízení je takové snímky schopno zachytit. FPS

362

Viz Frame Rate


Game Engine

Herní Engine

-

Je sada softwarových, většinou opakovaně použitelných, komponent a podprogramů, které dovolují uživateli vytvářet ucelené aplikace. Jedná se tedy o ucelený program, který má za úkol provádět určitou operaci. Hlavní funkcí ve spojitosti s umělou realitou je vykreslování prostředí, fyzikální simulace reálných fyzikálních zákonů (detekce kolize, gravitace, vzájemné působení těles apod.), vytváření zvuku, podpora umělé inteligence a další.

Gaze Tracking

Snímání pohledu

-

Viz Eye Tracking.

GPS Marker

Indikátor/značka globálního pozičního systému

GPS Mark er

Je Marker, který vyvolává digitální informace v závislosti na poloze GPS (Global Position System). Jedná se o velmi nepřesnou formu markerů, které jsou ve většině případů kombinovány s dalšími metodami rozpoznávání informaci a markery.

Graphical User Interface

Grafické uživatelské rozhraní

GUI

Je forma rozhraní, která umožňuje uživatelům/operatérům interagovat s elektronickým, nebo jiným zařízením prostřednictvím grafických ikon a zvukových indikátorů namísto textového rozhraní, nebo textové navigace. Kombinují se tak vizuální a taktilní/hmatové rozhraní.

363


Graphics Processing Unit

Grafický procesor

GPU

Součást počítače, tzv. mikroprocesor, který zajišťuje rychlé grafické grafické výpočty za pomocí rychlé manipulaci s interní pamětí počítače, které jsou dále určeny pro vytvoření obrazu a vysílány do zobrazovacího zařízení.

Hardware

Hardware

-

Jedná se o veškeré fyzicky existující vybavení počítače, jako jsou části zodpovídající za výkon: procesor, grafická karta, základní deska apod., a části zodpovídající za komunikaci s uživatelem: myš, klávesnice, monitor apod.

Head-Mounted Display

-

HMD

Je displej, či jiné zobrazovací zařízení, které je součástí přilby, nebo jinak nositelné na hlavě. Zařízení má malé optické zařízení, které je umístěno před jedním, nebo před každým okem.

Headset

-

-

Viz Head-Mounted Display

Holographic Processing Unit

Holografická jednotka zpracování

HPU

Je součást moderních headsetů. Jedná se o mikroprocesor, který provádí zpracování a integraci skutečných nasnímaných dat reálného světa pro rozšířenou realitu. HPU přijímá a zpracovává informace z inerciální měřící jednotky a kombinuje je s kamerami pro sledování hlavy a uživatele tak, aby rozšířily vizuální perspektivu

364


uživatele holografickou 3D projektí na průhledných čočkách.

Human-Building Interaction

Interakce uživatele s budovou

HBI

Je definována jako interakce obyvatele a fyzickým prostorem uvnitř budovy a objekty v něm obsažené. Je zaměřena na vlastní systém interakce a propojení uživatele s prostředím s cílem snížit energetické výdaje.

Human-Machine Interface

Rozhraní člověk-stroj

HMI

Viz Man-Machine Interface

Image Marker

Indikátor/značka obrazu

-

Viz Natural Feature Tracking Marker

Industrial Augmented Reality

Průmyslová rozšířená realita

IAR

Reálný obraz prostředí/světa, který je doplňován počítačem vytvářenými objekty, nebo jinak prezentovanými informacemi, které je používáno primárně ve strojním a stavebním průmyslu.

Industrial Virtual Reality

Průmyslová virtuální realita

IVR

Alternativní plně simulovaný svět, který se zaměřuje na generování počítačem vytvářeného obrazu primárně ve strojním a stavebním průmyslu.

Inertial Measuring Unit

Jednotka inerciálního měření

IMU

Je elektronické zařízení, které měří a zaznamenává specifickou sílu působící na předmětné těleso, úhlovou rychlost a orientaci těla za pomocí kombinace

365


akcelerometrů, gyroskopů a magnetometrů. Tato technologie je obvykle používána k ovládání bezpilotních letadel, kosmických lodí a dalších. V umělé realitě VR a AR je používána ke snímání rotace HMD a dalších senzorů. Input/Output

Vstup/výstup

IO

-

Inside-out Tracking

Snímání "dovnitř"

-

Způsob snímání, kdy je snímací zařízení umístěno na HMD headsetu samotném a funguje tedy nezávisle na místě používání. Snímací zařízení kromě polohy samotného headsetu snímá i další příslušenství a případné ovladače pohybu.

Integrated Workplace Management System

Integrovaný systém řízení pracoviště

IWM S

Je softwarová platforma pro správu praciviště, která pomáhá optimalizovat využití zdrojů, lidských, technologických, energetických či finančních, na daném pracovišti.

Intelligent Personal Assistant

Inteligentní osobní asistent

IPA

Viz Intelligent Virtual Assistant

Intelligent Virtual Assistant

Inteligentní virtuální asistent

IVA

Je softwarový agent/samostatný program/komplexní systém, který je propojen s další platformou (PC, smartphone, moderní automobily, VR a AR), do které přes sérii hlasových povelů přenáší a vysílá příkazy za účelem

366


ovládání daného zařízení či přenosu informací.

Internet of Things

Internet věcí

IoT

Označení sítě pro fyzická zařízení, vozidla, domácí spotřebiče a další zařízení, která jsou vybavena elektronikou ve formě softwarů, senzorů a zejména poté síťovou konektovitou umožňující sdílení dat a vzájemné propojení.

Latence

Zpoždění

-

Vyjadřuje časovou prodlevu, která vzniká mezi požadavkem na provedení akce a dobou, za kterou počítač tento požadavek vyřídí. Rychlost bývá úměrná výkonnosti výpočetního systému.

Line of Sight

Přímá viditelnost

LoS

Je výraz pro přímou, ničím nerušenou, viditelnost mezi uživatelem a objektem zájmu. Určuje tak, co přesně uživatel vidí.

Man-Machine Interface

Rozhraní člověk-stroj

MMI

Je softwarové rozhraní, které operátorovi, nebo uživateli poskytuje informace o stavu jednotlivých procesů odehrávajících se v přístroji a současně přijímá a implementuje řídící pokyny samotného uživatele. Informace jsou obvykle zobrazeny v grafickém, nebo zvukovém rozhraní.

367


Marker

Indikátor/značka

-

Jsou vizuální značky, které při naskenování/snímání spouštějí zobrazení virtuálních informací. Jedná se o normální obrázky, nebo malé objekty, které jsou předem zaneseny v databázi a tak mohou být při naskenování rozpoznány. Poté, co je pozice markeru rozpoznána, je jeho pozice v prostoru, společně s jeho velikostí odvozena od dalších vizuálního podnětů a přenesena do virtuálního prostředí. Jedná se o hlavní prvek zodpovědný za funkčnost rozšířené reality.

Marker Tracking

Snímání markerů/značek

-

Snímání a přenos tzv. markerů, nebo li předem známých tvarů, barevných uspořádání či obrazů, které za pomocí nasnímání a s ním spojeného algoritmu vyvolávají informace, které jsou předem definovány a které jsou zaneseny do databáze pracující s těmito markery.

Markerless

Bezindikátorový/bezzna čkový

-

Jsou Markery, které pro svou existenci využívají pouze virtuální prostor a nejsou nijak fyzicky interpretované ve skutečném světě. Za tímto účelem je naskenován celý prostor, například místnost, do které je následně možné umísťovat virtuální 3D

368


objekty (např. při přestavbě pokoje apod.).

Markerless Tracking

Snímání bez použití markerů/značek

-

Snímání a přenos bez použití tzv. markerů, kdy probíhá současně snímání a porovnávání neznámých tvarů, barevných uspořádání či obrazů s modely v databázi. Při zjištění shody jsou vyvolány informace.

Mixed Reality

Smíšená realita

MR

Technologie, která spojuje virtuální a rozšířenou realitu a vytvářenící obraz za účelem projekce virtuálních objektů a dalších vizualizací do skutečného světa. Interakce probíhá kombinací ovládacích prvků typických pro virtuální a rozšířenou realitu. Rozdílem mezi AR a MR je, že MR tyto prvky "pevně" upoutává do reálného světa.

Motion Capture

Snímání/nahrávání pohybu

MoC ap

Proces nahrávání skutečného pohybu objektu, nebo osoby a jeho následné převedení na digitální model. Využívá se v celé čadě průmyslů, zejména poté v zábavním průmyslu, strojním průmyslu a zdravotnickém průmyslu. Cílem je získání dostatečných informací pro pohyb daného elementu v prostoru a následně mezi sebou snímané prvky propojit tak, aby na sebe navazovaly. Výsledkem je

369


reálný pohyb libovolného prvku.

Motion Sensor

Snímač pohybu

-

Je zařízení, které snímá fyzický pohyb na zařízení, nebo fyzického pohybu v prostoru a které má schopnost zaznamenat a přenést fyzický, nebo kinetický pohyb v reálném čase do libovolného prostředí.

Motion Tracking

Snímání pohybu

-

Sledování a přenos pohybu lidského těla a jeho končetin, nebo ovladačů a HMD jako celku.

Multimaker

Multimaker

-

Jsou skupinou několika jednotlivých rozdílných markerů, které mají mezi sebou vzájemně předdefinované vazby. Při naskenování jedné z této skupiny jsou promítnuty informace.

Multimedia User Interface

Multimediální uživatelské rozhraní

MUI

Je složené rozhraní, které kombinuje vizuální, taktilní/hmatové a zvukové rozhraní.

Natural Feature Tracking

Snímání přírodních úkazů

-

Snímání a přenos přírodních jevů, úkazů a dalších. Při nasnímání je sken porovnán s databází a na základě algoritmu a shody je vyvolána informace.

370


Natural Feature Tracking Marker

Indikátor/značka přírodních úkazů

NFT Mark er

Jsou takové značky/snímky, které nepotřebují hranici pro rozpoznání a spuštění algoritmu. Jedná se nejčastěji o přirozené rysy jak z obrazů, tak přírodních tvarů, které jsou zaneseny do databáze a při naskenování jsou rozeznány a vyvolány informace. Narozdíl od Frame Markerů jsou tyto NFT Markery náročnější na naskenování díky nedostatku snadno rozpoznatelných a jednoznačných hranic.

Neural-Control Interface

Neuronové řídící rozhraní

NCI

Viz Brain-Computer Interface

Object Marker

Indikátor/značka objektu

-

Jsou takové Markery, které při naskenování 3D tělesa, nebo jiného 3D objektu spustí algoritmus, který následně porovná celé těleso pomocí metody SLAM s databází a při shodě vyvolá informace. Narozdíl od předchozích nepotřebuje vidět celý objekt, pouze jeho část, která je po naskenování porovnána.

Odometry

Odometrie

-

Je použití dat z pohybových senzorů k odhadu změny polohy v čase. Pro přesný a efektivní odhad je vyžadováno velmi přesné sběrné zařízení, které je vhodně kalibrováno.

371


Operating System

Operační systén

OS

Je sada programů, které společně umožňují co nejefektivnější využití hardwaru počítače, nebo jiného zařízení, jehož jsou základní součástí. Hlavním úkolem těchto komplexních systémů je zabezpečení fungování a programové podpory dalších aplikačních programů.

Optical HeadMounted Display

-

OHM D

Optický displej nositelný na hlavě je zařízení, které má schopnost promítat digitálně vytvářené obrazy a v reálném čase je přenášet na průhledný displej, který tak umožňuje uživateli vidět svět stejně, jako u technologií rozšířené reality.

Outside-in Tracking

Snímání "vně"

-

Způsob snímání, kdy jsou snímací zařízení umístěny ve stacionárním místě a jsou tedy závislé na rozmístění a na daném prostředí. Snímače snímají pohyb uživatele a následně přenáší jeho pohyb do virtuálního prostředí.

Pixel

Pixel

-

V počítačové grafice označuje nejmenší bezrozměrnou jednotku digitální rastrové grafiky, která představuje právě jeden svítící bod na zobrazovacím zařízení.

Positional Tracking

Snímání polohy

-

Sledování a přenos přesné polohy HMD headsetu, ovladačů a dalších objektů, nebo lidských končetin v prostoru. Při

372


snímání polohy se registruje jak poloha, tak pohyb. Radio Frequency Identification

Identifikace na radiové frekvenci

RFID

Identifikátor navržený k identifikaci zboží, který navazuje na systém čárových kódů a slouží k bezkontaktní komunikaci na krátké vzdálenosti. Rozdělují se na pasivní a aktivní typy.

Real Environment

Skutečné prostředí

RE

Skutečná realita, která je za účelem virtuální, nebo rozšířené reality snímána a dle potřeby doplňována, nebo jinak využívána.

Rigid Body Motion Capture

Snímání/nahrávání pohybu pevného tělesa

-

Nahrávání skutečného pohybu pevného tělesa. Lze tímto způsobem nahrát například pohyb automobilu a dalších.

Rotational Tracking

Snímání rotace

-

Sledování a přenos přesné rotace HMD headsetu, ovladačů a dalších objektů. Při snímání rotace se registruje náklon, vybočení a rotace.

Simultaneous Localization and Mapping

Simultánní lokalizace a mapování

SLAM

Je systém či algoritmus, který současně a v reálném čase snímá polohu uživatele v neznámém prostředí, updatuje získané informace a zapisuje je do databáze. Jedná se o nejmodernější snímací technologii, která je využíváná u 3D skenování, mapování a kterou využívají například autonomní zařízení a vozidla.

373


Soft Body Motion Capture

Snímání/nahrávání pohybu ohebného tělesa

-

Nahrávání skutečného pohybu ohebného tělesa. Lze tímto způsobem nahrát například pohyb člověka, lidských končetin, zvířat a podobně.

Software

Software

-

Jedná se o vsadu všech počítačových programů používaných v počítači, které provádějí nějakou činnost. Lze je rozdělit na systémový software a aplikační software.

Standard Composite User Interface

Standardní složené uživatelské rozhraní

-

Je složené rozhraní používající standardní zařízení pro ovládání, jako jsou klávesnice, myši, ovladače a počítačové monitory.

Stereoscopy

Stereoskopie

-

Je zobrazovací technologie, která pro vytvoření scenérie/obrazu, nebo zvýšení iluze hloubky vidění využívá binokulární vidění a dvourozměných, vzájemně se překrývajících obrazů.

Surface Tracking

Snímání povrchů

-

Snímání a přenos povrchů objektů, místností či prostoru za účelem vytvoření kopie v digitálním prostředí.

System Software

Systémový software

-

Je typ softwaru, který zajišťuje chod samotného počítače, chod dílčích komponent a styk počítače s okolím ve smyslu funkcionality ovladačů.

374


Tactile User Interface

Hmatové uživatelské rozhraní

Je rozhraní využívajcí pro komunikaci mezi uživatelem a přístrojem hmat za použití grafickoinformativních ovladačů. Tato rozhraní často měří sílu, která je vyvinuta na takový ovladač. Často je použito pro nevidomé osoby nebo pro osoby se zrakovým postižením.

Tangible User Interface

Hmatatelné uživatelské rozhraní

Je rozhraní, ve kterém člověk interaguje s digitálními informacemi prostřednictvím fyzického prostředí. Jedná se o design rozhraní, které chce za použití moderní technologie využít lidské schopnosti uchopit a manipulovat s fyzickými objekty a materiálem.

Tracking

Sledování/snímání

-

Pojem zahrnující sledování a přenos různých gest, pohybů různých končetin, nebo dalších aspektů lidského, nebo reálného světa do virtuálního prostředí za účelem interakte.

User Interface

Uživatelské rozhraní

UI

Souhrn způsobů, kterými uživatel ovládá a ovlivňuje chování strojů, přístrojů a počítačového prostředí. Cílem UI je co nejefektivněji, nejpříjemněji a nejsnadněji zprostředkovat interakci mezi člověkem a strojem. Součásní efektivního a ideálního rozhranní jsou disciplíny jako ergonomie, psychologie a podobné. Sdílení informací je vždy obousměrné.

375


Varifocal Technology

Varifokální technologie

-

Technologie, která pracuje s proměnlivou ohniskovou vzdáleností/úhlem dle potřeb uživatele či softwaru. Zachycuje či vytváří tím dojem

Virtual Composite User Interface

Virtuální složené uživatelské rozhraní

-

Je složené rozhraní, které používá zařízení určené pro manipulaci, pohyb a interakci s umělou realitou, kdy rozhraní samotné pracuje pouze s uměle vytvořeným virtuálním světem. Blokuje tedy skutečný svět.

Virtual Environment

Virtuální prostředí

VE

Jedná se o aplikace, které umožňují interakci uživatele a počítačem vytvářeného prostředí. Mezi tyto aplikace lze zařadit email, chat, webové aplikace pro sdílení dokupentů a další. Virtuální prostředí jako takové vytváří dojem, že uživatel sebe samotného vnímá jako osobu, která v takovém prostředí existuje. Uživatel je tímto prostředím ve spojitosti s virtuální realitou zcela pohlcen.

Virtual Reality

Virtuální realita

VR

Alternativní simulovaný svět, který je plně tvořen počítačem generovanými obrazy, které v závislosti na druhu virtuální reality reagují na lidský pohyb. Uživatelská interakce probíhá pomocí multimediálních brýlý (headsetů) a vybavení snímajícího pohyb uživatele.

376


Virtuality Continuum

Kontinuita virtuality

Visual User Interface

Vizuální uživatelské rozhraní

Voice User Interface

Hlasové uživatelské rozhraní

VUI

Je rozhraní umožňující uživateli komunikovat prostřednictvím hlasových, nebo řečových příkazů s přístrojem, nebo programem. Příkladem mohou být virtuální asistenti (např. Google Assistant, Alexa, Siri apod.). Výhodou je, že uživatel nepotřebuje k ovládání jiné prostředy, nebo snímače.

Voxel

Voxel

-

Voxel v počítačové grafice označuje částici objemu představující hodnotu v pravidelné mřížce 3D prostoru. Ve 2D prostoru se analogicky využívá pixel. Voxely se nejčastěji používají při vizualizaci a analýze v medicíně.

377

-

Je souvislé měřítko, které se pohybuje mezi virtuální a skutečnou realitou. Zahrnuje všechny možné variace a kompozice skutečných a virtuálních objektů. Je rozhraní, kdy uživatel/operatér a přístroj komunikují za pomocí obrázků, grafických značek a ikon. Jedná se tedy o komunikaci pouze prostřednictvím zrakových podnětů.


10 Bibliografie

[1]

Changes in the Engineering Profession Over 80 Years. In: Machine Design [online]. California: Endeavor Business Medi,

2009 [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://www.machinedesign.com/automation-iiot/article/21834578/changes-in-the engineering-profession-over-80-years [2]

MITCHELL, Robert. Section of the Rotunda, Leicester Square. In: The British Library [online]. London [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://www.bl.uk/collection-items/section-of-the-rotunda-leicester-square

[3]

Stereoscope. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001 [cit. 2020-12 12]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Stereoscope

[4]

Stereoscopy. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001 [cit. 2020-12 12]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Stereoscopy

[5]

Anaglyph 3D. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001 [cit. 2020-1 12]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Anaglyph_3D

[6]

Wheatstone mirror stereoscope. In: Wikiwand: Stereoscope [online]. [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://www.wikiwand.com/en/Stereoscope

[7]

Brewster-type stereoscope, 1870. In: Wikiwand: Stereoscope [online]. [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://www.wikiwand.com/en/Stereoscope

[8]

FINE ART AMERICA. Down stairs anaglyph 3D Photograph by Stefano Senise. In: Pinterest [online]. [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://cz.pinterest.com/pin/428053139570093909/

[9]

Pepper's ghost. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001 [cit. 2020 12-12]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Pepper%27s_ghost

[10] Pepper's Ghost Illusion. In: Two Way Mirror [online]. 1998 [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://www.twowaymirrors.com/peppers-ghost-illusion/ [11] Creating the Peppers Ghost illusion. In: COMSOL [online]. 2020 [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://www.comsol.com/blogs/explaining-the-peppers-ghost-illusion-with-ray-optics/ [12] L. Frank Baum's "The Master Key" Imagines a Kind of Augmented Reality. In: History of Information [online]. 2004 [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://historyofinformation.com/detail.php?entryid=4698

[13] Link Trainer. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001 [cit. 2020-12 12]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Link_Trainer

378


[14] The World's First Commercially Built Flight Simulator: The Link Trainer Blue Box. In: Interesting Engineering [online]. 202

[cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://interestingengineering.com/the-worlds-first-commercially-built-flight-simulator-t link-trainer-blue-box [15] Link Flight Simulator. In: Bill Maloney - Thoughts & Images [online]. [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: http://www.williammaloney.com/Aviation/NewEnglandAirMuseum/OtherExhibits/pages/05LinkFlightSimulator.htm [16] Pygmalion's Spectacles. In: History of Information [online]. 2020 [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://www.historyofinformation.com/detail.php?entryid=4543

[17] Stanley G. Weinbaum. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001 [ci 2020-12-12]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Stanley_G._Weinbaum

[18] Sensorama. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001 [cit. 2020-1212]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Sensorama

[19] Morton Heilig. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001 [cit. 202012]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Morton_Heilig

[20] The Sensorama: One of the First Functioning Efforts in Virtual Reality. In: History of Information [online]. 2020 [cit. 2020 12-12]. Dostupné z: https://www.historyofinformation.com/detail.php?id=2785

[21] Forgotten genius: the man who made a working VR machine in 1957. In: TechRadar [online]. New York [cit. 2020-12-12]

Dostupné z: https://www.techradar.com/news/wearables/forgotten-genius-the-man-who-made-a-working-vr-machine 1957-1318253 [22] Digitizing the chemical senses: Possibilities & pitfalls. In: ResearchGate [online]. 2008 [cit. 2020-12-12]. Dostupné z:

https://www.researchgate.net/publication/317640892_Digitizing_the_chemical_senses_Possibilities_pitfalls/figures?lo [23] Sensorama. In: Intelligent Heritage: New Technologies and Cultural Heritage Management [online]. [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://intelligentheritage.wordpress.com/2011/09/22/sensorama/

[24] FISHER, Scott. The sights and scents of the Sensorama Simulator. In: Engadget [online]. 2020 [cit. 2020-12-12]. Dostupn https://www.engadget.com/2014-02-16-morton-heiligs-sensorama-simulator.html [25] Morton Heilig, Telesphere Mask, 1960. In: ResearchGate [online]. [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://www.researchgate.net/publication/319618259_360_vision_from_panoramas_to_VR

[26] Google Cardboard. In: Amazon [online]. [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://www.amazon.co.uk/Virtoba-Cardboard-V Lengthened-Compatible/dp/B01EL3OPYI [27] SUTHERLAND, Ivan E. The Ultimate Display. Information Processing Techniques [online]. , 2 [cit. 2020-12-12]. Dostupné http://worrydream.com/refs/Sutherland%20-%20The%20Ultimate%20Display.pdf

379


[28] STERLING, Bruce. Augmented Reality: "The Ultimate Display" by Ivan Sutherland, 1965. WIRED [online]. 2020 [cit. 202012]. Dostupné z: https://www.wired.com/2009/09/augmented-reality-the-ultimate-display-by-ivan-sutherland-1965/

[29] Thomas A. Furness III. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001 [cit 2020-12-12]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Thomas_A._Furness_III

[30] AITORO, Jill. 30 Years: Virtual Reality — Training Transformation. Defense News [online]. Sightline Media Group, 2020 [c

2020-12-12]. Dostupné z: https://www.defensenews.com/30th-annivesary/2016/10/25/30-years-virtual-reality-training transformation/ [31] Virtual Reality Pioneer. EMBS [online]. [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://pulse.embs.org/may-2019/virtual-realitypioneer-tom-furness-on-the-past-present-and-future-of-vr-in-health-care/ [32] The Sword of Damocles (virtual reality). In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia

Foundation, 2001 [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/The_Sword_of_Damocles_(virtual_realit [33] Damoklův meč. In: VR Education [online]. 2020 [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://vreducation.cz/virtualni-realitahistorie-a-soucasnost/

[34] 1968: First Google Glass-like device by Ivan Sutherland. Augmented Space - Espace Augmenté [online]. [cit. 2020-12-12]

Dostupné z: https://augmentedspaceblog.wordpress.com/2015/01/06/1968-first-google-glass-like-by-ivan-sutherland/

[35] WATKINS, Christopher a Stephen MARENKA. Virtual Reality Excursions: With Programs in C. Morgan Kaufmann Pub, 199 ISBN 978-0127378657.

[36] HEIM, Michael. The Metaphysics of Virtual Reality. October 27, 1994: Oxford University Press, 1994. ISBN 97801950817 [37] Videoplace. Myron Krueger [online]. [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://aboutmyronkrueger.weebly.com/videoplace.html

[38] DARPA. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001 [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/DARPA [39] Aspen Movie Map. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001 [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Aspen_Movie_Map [40] Aspen Movie Map. Inventing Interactive [online]. [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: http://www.inventinginteractive.com/2010/03/18/aspen-movie-map/

[41] NAIMARK, Michael. Aspen the Verb: Musings on Heritage and Virtuality. In: Michael Naimark [online]. [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: http://www.naimark.net/writing/aspen.html [42] Daniel J. Sandlin Invents the Sayre Glove. History of Information [online]. [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://www.historyofinformation.com/detail.php?entryid=4080

380


[43] Electronic Visualization Laboratory. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001 [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_Visualization_Laboratory

[44] Daniel J. Sandin. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001 [cit. 2020 12-12]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Daniel_J._Sandin [45] Sayre Glove (first wired data glove). In: Evl: electronic visualization laboratory [online]. [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://www.evl.uic.edu/research/2162

[46] Power Glove. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001 [cit. 2020-1 12]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Power_Glove [47] Augmented Reality. SysBunny [online]. [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://www.sysbunny.com/blog/the-birth-andjuvenility-of-augmented-reality/

[48] VPL Research. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001 [cit. 2020-1 12]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/VPL_Research

[49] Zimmerman & Lanier Develop the DataGlove, a Hand Gesture Interface Device. History of Information [online]. [cit. 202 12-12]. Dostupné z: https://www.historyofinformation.com/detail.php?id=3626 [50] Jaron Lanier’s EyePhone: Head And Glove Virtual Reality In The 1980s. Flashbak: Everything Old Is New Again [online]. [

2020-12-12]. Dostupné z: https://flashbak.com/jaron-laniers-eyephone-head-and-glove-virtual-reality-in-the-1980s-261

[51] VPL Research Jaron Lanier. In: Virtual Reality [online]. [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://www.vrs.org.uk/virtual-rea profiles/vpl-research.html [52] VPL Research. Wikiwand [online]. [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://www.wikiwand.com/en/VPL_Research

[53] VCASS cockpit. In: U.S. National Archives [online]. 2015 [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://nara.getarchive.net/medi pilots-helmet-for-the-visually-coupled-airborne-systems-simulator-vcass-is-ac5270 [54] Striker II Helmet-Mounted Display. In: SHOUTS: Tech Culture and Lifestyle Stuff [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://mikeshouts.com/striker-ii-helmet-mounted-display-by-bae-systems/ [55] The Virtual Interface Environment Workstation (VIEW). In: NASA [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://www.nasa.gov/ames/spinoff/new_continent_of_ideas/

[56] Virtuality: A New Reality of Promise, Two Decades Too Soon. Virtual Reality [online]. Virtual Reality Society [cit. 2020-12 13]. Dostupné z: https://www.vrs.org.uk/dr-jonathan-walden-virtuality-new-reality-promise-two-decades-soon/ [57] The Virtuality sit down system which played the “Flying Aces” game. In: Thorpe Park [online]. 2010 [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://www.memoriesofthorpepark.co.uk/vrc.html

381


[58] Knowledge Based Augmented Reality (KARMA). In: Semantic Scholar: AI-Powered Research Tool [online]. [cit. 2020-12-1 Dostupné z: https://www.semanticscholar.org/paper/AFRL-RH-WP-TR-2007-0112-Augmented-Reality-for-and-(Henderson-Feiner/536798b2d2a77e92ffc0f81da7ed5eb007e83c20 [59] The Story of Sega VR: Sega's Failed Virtual Reality Headset. DesignNews [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://www.designnews.com/electronics-test/story-sega-vr-segas-failed-virtual-reality-headset [60] DONAHUE, Michael J., Mark D. PESCE, Marc DE GROOT, Michael A. PERRY a Donald E. DRUMM. Sourceless orientation sensor. USA. US5526022A. Uděleno 1993-01-06. [61] AS1. In: Sega Retro [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://segaretro.org/AS-1 [62] VR1 Arcade. In: Sega Retro [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://segaretro.org/VR-1 [63] STATE, Andrei, David T. CHEN, Chris TECTOR, Andrew BRANDT, Hong CHEN, Ryutarou OHBUCHI, Mike BAJURA a Henry

FUCHS. Case Study: Observing a Volume Rendered Fetus within a Pregnant Patient [online]. University of North Carolina [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: http://www.cs.unc.edu/~andrei/pubs/1994_VIZ_usound.pdf

[64] Virtual Boy. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001 [cit. 2020-1213]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_Boy [65] The distributed virtual work environment Studierstube. In: ResearchGate [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z:

https://www.researchgate.net/publication/2366578_Application_Migration_for_Virtual_Work_Environments/figures?l

[66] Google Glass. In: Svět Androida [online]. 2010 [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://www.svetandroida.cz/bryle-google glass-se-daji-koupit/ [67] ROBINSON, Daniel. Google Cardboard VR. In: Nashville Chatter [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://www.nashvillechatterclass.com/google-cardboard-vr-is-officially-the-cheapest-vr-headset-available/3534/

[68] Gear VR. In: Oculus: Headsety a vybavení pro VR [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://www.oculus.com/gear-v [69] Microsoft Hololens. In: Alza.cz [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://www.alza.cz/microsoft-hololens-vr-bryle

[70] Half Dome Updates. Oculus [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://www.oculus.com/blog/half-dome-updates-f explores-more-comfortable-compact-vr-prototypes-for-work/ [71] Oculus forums: New VR Glove Tech. Oculus [online]. [cit. 2020-12-28]. Dostupné z: https://forums.oculusvr.com/community/discussion/67061/new-vr-glove-tech

[72] Inside-out tracking. In: Virtual Reality and Augmented Reality Wiki: VR AR & XR Wiki [online]. [cit. 2020-12-28]. Dostupn https://xinreality.com/wiki/Inside-out_tracking

[73] PTERNEAS, Vangos. Body Tracking using Orbbec Astra + Nuitrack (Kinect alternative). LightBuzz [online]. [cit. 2020-12-28 Dostupné z: https://lightbuzz.com/orbbec-astra-nuitrack/

382


[74] BAZAREVSKY, Valentin a Fan ZHANG. On-Device, Real-Time Hand Tracking with MediaPipe. Google AI Blog [online]. [cit. 2020-12-28]. Dostupné z: https://ai.googleblog.com/2019/08/on-device-real-time-hand-tracking-with.html

[75] CAMPOS, Teo de. 3D Visual Tracking of Articulated Objects and Hands - Teo de Campos [online]. Oxford [cit. 2020-12-28 Dostupné z: https://www.robots.ox.ac.uk/~teo/thesis/Chapter5/index.html. D.Phil. Thesis. University of Oxford. [76] Marker Board Detection [online]. In: . [cit. 2020-12-28]. Dostupné z: https://sourceforge.net/p/aruco/wiki/Home/

[77] JANSSON, Niels. Point Cloud AR [online]. In: . [cit. 2020-12-28]. Dostupné z: https://appadvice.com/game/app/point-clo ar/1435700044

[78] Setup Your Room for VR. In: OCTOPUS RIFT [online]. [cit. 2020-12-28]. Dostupné z: https://www.octopusrift.com/setupyour-room-for-vr/ [79] Teslasuit. In: Red Dot Design Award [online]. [cit. 2020-12-28]. Dostupné z: https://www.red-dot.org/project/teslasuit37471

[80] HUGHES, C.E., C.B. STAPLETON, D.E. HUGHES a E.M. SMITH. Mixed reality in education, entertainment, and training. IEE Computer Graphics and Applications [online]. 2005, 25(6), 24-30 [cit. 2020-12-28]. ISSN 0272-1716. Dostupné z: doi:10.1109/MCG.2005.139

[81] WEECH, Séamas, Sophie KENNY a Michael BARNETT-COWAN. Presence and Cybersickness in Virtual Reality Are Negative Related: A Review. Frontiers in Psychology [online]. 2019, 10 [cit. 2021-01-04]. ISSN 1664-1078. Dostupné z: doi:10.3389/fpsyg.2019.00158 [82] ZHAO, Feng, Lixun CHEN, Haocheng MA a Wei ZHANG. Virtual reality: A possible approach to myopia prevention and control?. Medical Hypotheses [online]. 2018, 121, 1-3 [cit. 2021-01-04]. ISSN 03069877. Dostupné z: doi:10.1016/j.mehy.2018.09.021 [83] TYCHSEN, Lawrence a Liu Lin THIO. Concern of Photosensitive Seizures Evoked by 3D Video Displays or Virtual Reality Headsets in Children: Current Perspective. Eye and Brain [online]. 2020, 12, 45-48 [cit. 2021-01-04]. ISSN 1179-2744. Dostupné z: doi:10.2147/EB.S233195 [84] WayRay [online]. [cit. 2020-12-28]. Dostupné z: https://wayray.com/ [85] CADSketch. In: CAD International [online]. [cit. 2020-12-28]. Dostupné z: https://cad.com.au/software/cadsketch/ [86] CHENG, Fu-Tung. ARTFUL DEBATE: Hand vs. Computer Drawing. In: CHENG Design [online]. [cit. 2020-12-28]. Dostupné http://www.chengdesign.com/artful-debate-hand-vs-computer-drawing/

[87] VR Sketch Helps you Create, Edit and View Models in Virtual Reality. In: Archipreneur [online]. [cit. 2020-12-28]. Dostup z: https://archipreneur.com/vr-sketch-plugin-for-sketch-up/ [88] VR Sketch: Design in virtual reality. In: VR Sketch [online]. [cit. 2020-12-28]. Dostupné z: https://vrsketch.eu/#gallery

383


[89] MURRAY, Tom. How VR Is Changing the Game for Product Designers. In: Core77: Industrial Design Magazine [online]. [c

2020-12-30]. Dostupné z: https://www.core77.com/posts/78681/How-VR-Is-Changing-the-Game-for-Product-Designers [90] VRX Staging [online]. In: . [cit. 2020-12-30]. Dostupné z: https://vrxstaging.com/

[91] RoOomy: Virtual Staging & 3D Modeling and Rendering [online]. In: . [cit. 2020-12-30]. Dostupné z: https://rooomy.com [92] Museum & Art Gallery Virtual Reality Tour. In: Derby Museums [online]. [cit. 2020-12-30]. Dostupné z: https://www.derbymuseums.org/spaces/museum-art-gallery-virtual-reality-tour

[93] CRUZ, Laurence. VR meets the Smithsonian: reinventing the museum experience [online]. In: . [cit. 2020-12-30]. Dostupn https://newsroom.cisco.com/feature-content?type=webcontent&articleId=1878909

[94] JACOBSON, Jeff a Jim DRAY. Virtual and Augmented Reality Tools for Clash Detection [online]. [cit. 2020-12-30]. Dostupn z: https://www.naylornetwork.com/ngc-nwl/articles/index-v3.asp?aid=527184&issueID=57950 [95] VAN REES, Eric. IrisVR introduces standalone VR solution for AEC professionals. In: SPAR 3D [online]. [cit. 2020-12-30]. Dostupné z: https://www.spar3d.com/news/vr-ar/irisvrs-introduces-standalone-vr-solution-for-aec-professionals/ [96] Virtual Reality in Architecture, Engineering and Construction Industry. In: AMS BIM Services [online]. [cit. 2020-12-30]. Dostupné z: https://www.amsbim.com/virtual-reality.html [97] VREX allows easy access to Bimsync in Virtual Reality. In: Catenda [online]. [cit. 2020-12-30]. Dostupné z: https://catenda.com/blog/vrex-allows-easy-access-to-bimsync-in-virtual-reality [98] Vrex + BIM Track integration for issue tracking in VR. In: BIM Track: Blog [online]. [cit. 2020-12-30]. Dostupné z: https://bimtrack.co/blog/news/vrex-plus-bim-track-review-and-create-issues-in-vr-during-remote-design-review-andcoordination-meetings [99] Virtualitics [online]. In: . [cit. 2020-12-30]. Dostupné z: https://www.virtualitics.com/ [100] VAN REES, Eric. BIM Creators: The value of combining BIM and VR effectively. In: SPAR 3D [online]. [cit. 2020-12-30]. Dostupné z: https://www.spar3d.com/blogs/all-over-the-map/bim-creators-the-value-of-combining-bim-and-vreffectively/ [101] VR Conference Beta [online]. In: . [cit. 2020-12-30]. Dostupné z: https://apkpure.com/vr-conferencebeta/se.inceptive.VRConferenceTelia [102] Project Chimera. In: Pagoni VR [online]. 2019 [cit. 2020-12-30]. Dostupné z: https://pagonivr.com/chimera/

[103] WorldViz to Launch Vizible: a New Virtual Reality Collaboration Space Software. In: ENGINEERING.com [online]. [cit. 202 12-30]. Dostupné z: https://www.engineering.com/ARVR/ArticleID/15643/WorldViz-to-Launch-Vizible-a-New-VirtualReality-Collaboration-Space-Software.aspx

[104] WorldViz: Virtual Reality for Training and Research [online]. In: . [cit. 2020-12-30]. Dostupné z: https://www.worldviz.co

384


[105] The Wild: VR Collaboration for Architecture & Design Teams [online]. In: . [cit. 2020-12-30]. Dostupné z: https://thewild.com/

[106] SACKS, Rafael, Amotz PERLMAN a Ronen BARAK. Construction safety training using immersive virtual reality. Constructio Management and Economics [online]. 2013, 31(9), 1005-1017 [cit. 2020-12-30]. ISSN 0144-6193. Dostupné z: doi:10.1080/01446193.2013.828844

[107] MURPHY, Dave. Making jobsites safer using Virtual Reality for safety training [online]. In: . [cit. 2020-12-30]. Dostupné z https://www.pepperconstruction.com/blog/making-jobsites-safer-using-virtual-reality-safety-training [108] ITI VR: Crane & Equipment Virtual Reality Simulation Training. In: ITI [online]. [cit. 2020-12-30]. Dostupné z: https://www.iti.com/vr [109] Raymond Virtual Reality Simulator [online]. In: . [cit. 2020-12-30]. Dostupné z: https://www.raymondcorp.com/service/training/virtual-reality-simulator [110] Virtual Reality makes for Smooth Operators. In: Liberty Industrial [online]. [cit. 2020-12-30]. Dostupné z: https://libertyindustrial.com.au/virtual-reality-makes-for-smooth-operators/ [111] Virtual Reality Technology Used in Civil Engineering. In: Civil Studs [online]. [cit. 2020-12-30]. Dostupné z: https://civilstuds.blogspot.com/2018/08/virtual-reality-technology-used-in.html

[112] SAMPAIO, A. Virtual Reality Technology Used in Civil Engineering Education~!2010-02-18~!2010-06-15~!2010-09-02~!. T Open Virtual Reality Journal [online]. 2010, 2(1), 18-25 [cit. 2020-12-30]. ISSN 1875323X. Dostupné z: doi:10.2174/1875323X01002010018 [113] ABROSIMOVA, Kate. 5 ways virtual reality will change education. In: Hypergrid Business [online]. [cit. 2020-12-30]. Dostupné z: https://www.hypergridbusiness.com/2014/09/5-ways-virtual-reality-will-change-education/

[114] TOKARSKI, Mateusz. How virtual and augmented reality enhance assembly training?. In: Giant Lazer [online]. [cit. 202030]. Dostupné z: https://giantlazer.com/how-virtual-and-augmented-reality-enhance-assembly-training/ [115] Virtual Reality PPE Safety Training. In: 3M Fall Protection Training Courses [online]. [cit. 2020-12-30]. Dostupné z: https://www.3m.com.vn/3M/vi_VN/worker-health-safety-vn/3m-ppe-training/virtual-reality/

[116] BMW Group Production leveraging virtual reality and augmented reality applications. In: Green Car Congress [online]. [c 2020-12-30]. Dostupné z: https://www.greencarcongress.com/2019/04/20190412-bmwarvr.html [117] Earthquake Simulator VR [online]. In: . [cit. 2020-12-30]. Dostupné z: https://store.steampowered.com/app/607590/Earthquake_Simulator_VR/ [118] Fire Drill VR Training [online]. In: . [cit. 2020-12-30]. Dostupné z: https://www.premier-partnership.co.uk/fire-drill-vrtraining/ [119] E-learning Studios [online]. In: . [cit. 2020-12-30]. Dostupné z: https://www.e-learningstudios.com/

385


[120] 4 Help VR [online]. In: . [cit. 2020-12-30]. Dostupné z: https://4helpvr.com/ [121] KANOWITZ, Stephanie. Virtual reality helps police train for active-shooter scenarios. In: GCN: Technology, Tools, and

Tactics for Public Sector IT [online]. [cit. 2020-12-30]. Dostupné z: https://gcn.com/articles/2019/07/24/vr-active-shoote training.aspx [122] NARAIN, Rahul, Abhinav GOLAS, Sean CURTIS a Ming C. LIN. Aggregate dynamics for dense crowd simulation. ACM

SIGGRAPH Asia 2009 papers on - SIGGRAPH Asia '09 [online]. New York, New York, USA: ACM Press, 2009, , 1- [cit. 2020 12-30]. ISBN 9781605588582. Dostupné z: doi:10.1145/1661412.1618468 [123] VR in Pathfinder and PyroSim. In: Thunderhead Engineering [online]. [cit. 2020-12-30]. Dostupné z: https://support.thunderheadeng.com/tutorials/pathfinder/vr-in-pathfinder-pyrosim/ [124] ARIAS, Silvia, Saverio LA MENDOLA, Jonathan WAHLQVIST, Oriol RIOS, Daniel NILSSON a Enrico RONCHI. Virtual Reality Evacuation Experiments on Way-Finding Systems for the Future Circular Collider. Fire Technology [online]. 2019, 55(6), 2319-2340 [cit. 2020-12-30]. ISSN 0015-2684. Dostupné z: doi:10.1007/s10694-019-00868-y

[125] MILLER, Alicia a Revanth BASKAR. Real-time Emergency Disaster of Kiss Nightclub Fireat Santa Maria, Brazil in Collabora Virtual Reality Environment (CVE) [online]. In: . [cit. 2020-12-30]. Dostupné z: http://cs.bowiestate.edu/sharad/vrlab/nightclub.html [126] LAVRock: Process Training Internal Repair VR [online]. In: . [cit. 2020-12-30]. Dostupné z: https://www.lavrock.io/cases/process-training-internal-repair-vr/ [127] SAMEEH EL HALABI, Amna, Zeyad T. EL SAYAD a Hany M. AYAD. VRGIS as assistance tool for urban decision making. Alexandria Engineering Journal [online]. 2019, 58(1), 367-375 [cit. 2020-12-30]. ISSN 11100168. Dostupné z: doi:10.1016/j.aej.2018.07.016 [128] CityEngine VR Experience Project. In: UE Marketplace [online]. [cit. 2020-12-30]. Dostupné z: https://www.unrealengine.com/marketplace/en-US/product/cityengine-vr-experience [129] LI, Xiaoming, Zhihan LV, Jinxing HU, Baoyun ZHANG, LingYan SHI a Shengzhong FENG. XEarth: A 3D GIS platform for managing massive city information. 2015 IEEE International Conference on Computational Intelligence and Virtual

Environments for Measurement Systems and Applications (CIVEMSA) [online]. IEEE, 2015, , 1-6 [cit. 2020-12-30]. ISBN 97 1-4799-6092-7. Dostupné z: doi:10.1109/CIVEMSA.2015.7158625 [130] HELBIG, Carolin, Hans-Stefan BAUER, Karsten RINK, Volker WULFMEYER, Michael FRANK a Olaf KOLDITZ. Concept and

workflow for 3D visualization of atmospheric data in a virtual reality environment for analytical approaches. Environmen

Earth Sciences [online]. 2014, 72(10), 3767-3780 [cit. 2020-12-30]. ISSN 1866-6280. Dostupné z: doi:10.1007/s12665-01 3136-6

386


[131] Program TEPELNÁ TECHNIKA 2D. In: DEKSOFT [online]. [cit. 2020-12-30]. Dostupné z: https://deksoft.eu/programy/teptech2d [132] SCIA Engineer [online]. In: . [cit. 2020-12-30]. Dostupné z: https://www.scia.net/cs/company/news/scia-engineer-171vyssi-produktivita-diky-zpetne-vazbe-od-uzivatelu [133] Virtual Reality Application in the CFD Field. In: The Big Room [online]. [cit. 2020-12-30]. Dostupné z: https://www.inthebigroom.com/2018/10/15/virtual-reality-application-cfd-field/

[134] Integration of CFD, VR, AR and BIM for Design Feedback in a Design Process: An Experimental Study. In: The 33rd eCAAD Conference. Volume 1. Vienna, Austria: Vienna University of Technology, 2015.

[135] SCHERER, S. a M. WABNER. Advanced visualization for finite elements analysis in virtual reality environments. Internatio

Journal on Interactive Design and Manufacturing (IJIDeM) [online]. 2008, 2(3), 169-173 [cit. 2020-12-30]. ISSN 1955-251 Dostupné z: doi:10.1007/s12008-008-0044-6

[136] MILEVA, Gergana. The Future of Augmented Reality in Autonomous Driving Technology. In: ARPost [online]. [cit. 2020-1 30]. Dostupné z: https://arpost.co/2019/09/12/the-future-of-augmented-reality-in-autonomous-driving-technology/

[137] Civil Maps introduces ‘Fingerprint Base Map’ for AV localization and navigation. In: Safe Car News [online]. [cit. 2020-12 30]. Dostupné z: https://safecarnews.com/staging/civil-maps-introduces-fingerprint-base-map-for-av-localization-andnavigation/

[138] Augmented Reality’s Surprising First Frontier: The Automotive Industry. In: ARPost [online]. [cit. 2020-12-30]. Dostupné https://arpost.co/2018/01/17/augmented-realitys-surprising-first-frontier-the-automotive-industry/

[139] JAEHNIG, Jon. Argon Transform: An AR Technology HUD Attachment for Motorcyclists. In: ARPost [online]. [cit. 2020-12 30]. Dostupné z: https://arpost.co/2019/07/30/argon-transform-ar-technology-hud-attachment-motorcyclists/ [140] JARVISH [online]. In: . [cit. 2020-12-30]. Dostupné z: https://www.jarvish.com/ [141] BERTI, Adele. How is augmented reality changing rail operations?. In: Railway Technology [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.railway-technology.com/features/use-of-ar-in-rail/ [142] Augin [online]. In: . [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://apps.apple.com/us/app/augin/id1403006392 [143] LUCAS, Simone. Willmott Dixon uses Dalux TwinBIM on site. In: Dalux [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.dalux.com/willmott-dixon-uses-dalux-twinbim-on-site/ [144] GAMMA AR [online]. In: . [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://gamma-ar.com/

[145] BIM and AR Features for construction managers. In: GAMMA AR [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://gamma ar.com/features/

387


[146] Filozofie a holistický přístup k BOZP. In: BOZP.cz [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.bozp.cz/aktuality/filozofie-a-holisticky-pristup-k-bozp/ [147] G2Metric [online]. In: . [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: http://www.g2metric.com/en/products/lynx/

[148] FRANCO, José Tomás. This is How a Complex Brick Wall is Built Using Augmented Reality. In: ArchDaily [online]. [cit. 202 12-31]. Dostupné z: https://www.archdaily.com/908618/this-is-how-a-complex-brick-wall-is-built-using-augmentedreality/5c262dff08a5e513d80004ca-this-is-how-a-complex-brick-wall-is-built-using-augmented-reality-image [149] JOSEPH, Seb. How Ikea is using augmented reality [online]. In: . [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://digiday.com/media/ikea-using-augmented-reality/ [150] Augmented Reality in Real Estate [online]. In: . [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.onirix.com/learn-aboutar/augmented-reality-in-real-estate/

[151] Benefits for Real Estate Sector. In: Augbrite [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://augbrite.com/blog/augment reality-benefits-for-real-estate-sector/ [152] Augmented Reality Walkthrough For Real Estate. In: ADLOID [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.adloid.in/products_real_estate.html [153] 5 Benefits Of Augmented Reality In Real Estate. In: RealtyNXT [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://realtynxt.com/2017/05/10/5-real-estate-benefits-augmented-reality/ [154] AR Ruler App: Tape Measure & Camera To Plan [online]. In: . [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://play.google.com/store/apps/details?id=com.grymala.aruler&hl=en_US [155] From startup to company: 10 years to fulfill our dream [online]. In: . [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.digalix.com/en/anniversary-10-years-technology-company-digalix/

[156] VIGLIAROLO, Brandon. Augmented reality for business: Cheat sheet. In: TechRepublic [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostup z: https://www.techrepublic.com/article/augmented-reality-for-business-cheat-sheet/

[157] Industrial augmented reality (AR): 6 benefits for manufacturing facilities. In: Border States Electric [online]. [cit. 2020-12 31]. Dostupné z: https://solutions.borderstates.com/benefits-of-industrial-augmented-reality/

[158] PALLADINO, Tommy. Mimesys Brings Its Version of Augmented Reality Video Calling to Magic Leap via Intel RealSense. I Next Reality [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://magic-leap.reality.news/news/mimesys-brings-its-versionaugmented-reality-video-calling-magic-leap-via-intel-realsense-0192377/ [159] BURCZYK, David. Mixed Reality Boosts BIM in Construction [online]. In: . [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.pobonline.com/articles/101548-mixed-reality-boosts-bim-in-construction

[160] BILLINGHURST, Mark a Hirokazu KATO. Collaborative augmented reality. Communications of the ACM [online]. 2002, 45 64-70 [cit. 2020-12-31]. ISSN 0001-0782. Dostupné z: doi:10.1145/514236.514265

388


[161] LEVY, Nat. Microsoft HoloLens gets 3D maps through Taqtile’s new ‘HoloMaps’ technology. In: GeekWire [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.geekwire.com/2016/microsoft-hololens-gets-3d-maps-taqtiles-new-holomapstechnology/ [162] Exploring Dynamical Systems: Collaborative augmented reality [online]. In: . [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.cg.tuwien.ac.at/research/vr/studierstube/exploring.html [163] POGHOSYAN, Shushan. LEARNING-ORIENTED AUGMENTED REALITY TECHNOLOGY [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné https://www.researchgate.net/publication/331181344_Section_9_Pedagogy_LEARNINGORIENTED_AUGMENTED_REALITY_TECHNOLOGY [164] ENG, Karen Frances. Forget Skype, hang up on Hangouts. Beam your 3D avatar into AR space instead [online]. In: . [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://fellowsblog.ted.com/ready-to-liberate-computing-from-the-screen-beam-it-into-arspace-90bfdfc8d820 [165] RANJAN, Abhinav. TeamViewer launches Pilot 2.0 Augmented Reality tech [online]. In: . [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.dkoding.in/business/tech-startup/teamviewer-launches-pilot-2-0-augmented-reality-tech/ [166] MACH, Patrycja. Most Exciting New York Startups To Follow In 2021 [online]. In: . [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.ideamotive.co/blog/new-york-startups-to-follow [167] Smart Construction using Augmented Reality [online]. In: . [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: http://consuldents.com/blog/students-final-year-project-ideas/

[168] VALERIO, Pablo. Augmented reality, virtual reality, mixed reality: Exploring tomorrow’s possibilities [online]. In: . [cit. 20 12-31]. Dostupné z: https://iot.eetimes.com/augmented-reality-virtual-reality-mixed-reality-exploring-tomorrowspossibilities/

[169] HEIMGARTNER, Jeffrey. Augmented Reality for Architects and Civil Engineers [online]. In: . [cit. 2020-12-31]. Dostupné z https://www.engineering.com/BIM/ArticleID/12233/Augmented-Reality-for-Architects-and-Civil-Engineers.aspx

[170] MEŽA, Sebastjan, Žiga TURK a Matevž DOLENC. Measuring the potential of augmented reality in civil engineering. Advan in Engineering Software [online]. 2015, 90, 1-10 [cit. 2020-12-31]. ISSN 09659978. Dostupné z: doi:10.1016/j.advengsoft.2015.06.005

[171] SOUZA, Eduardo. 9 Augmented Reality Technologies for Architecture and Construction. In: ArchDaily [online]. [cit. 2020

31]. Dostupné z: https://www.archdaily.com/914501/9-augmented-reality-technologies-for-architecture-and-construct

[172] NEE, Andrew YC a SK ONG. Augmented Reality Laboratory, National University of Singapore [online]. In: . [cit. 2020-12-3 Dostupné z: https://blog.nus.edu.sg/nusarlab/current-research-activities/ [173] WELDING TECHNOLOGY – AUGMENTED REALITY TRAINING. In: Intelitek [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://intelitek.com/welding-technology-augmented-reality-training/

389


[174] Augmented Reality For The Fire Industry [online]. In: . [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: http://arfirevision.com/ [175] Qwake Technologies build C-THRU helmet equipped AR for firefighters [online]. In: . [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.tinuku.com/2017/07/Qwake-Technologies.html [176] VERMA, Urvashi. From video game to disaster relief, pioneering Israeli tech showcased at AIPAC. In: The Times of Israel

[online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.timesofisrael.com/israeli-video-game-company-adapts-software-to assist-first-responders/ [177] AHN, Junho a Richard HAN. RescueMe: An Indoor Mobile Augmented-Reality Evacuation System by Personalized

Pedometry. 2011 IEEE Asia-Pacific Services Computing Conference [online]. IEEE, 2011, , 70-77 [cit. 2020-12-31]. ISBN 97 1-4673-0206-7. Dostupné z: doi:10.1109/APSCC.2011.26

[178] Fire-safety app for emergency evacuation from large buildings: IMAREC - Tech4Good Awards [online]. In: . [cit. 2020-1231]. Dostupné z: https://www.tech4goodawards.com/finalist/imarec/

[179] HAYNES, Paul, Sigrid HEHL-LANGE a Eckart LANGE. Mobile Augmented Reality for Flood Visualisation [online]. 2018, 109 380-389 [cit. 2020-12-31]. ISSN 13648152. Dostupné z: doi:10.1016/j.envsoft.2018.05.012 [180] LEEBMANN, Johannes. AN AUGMENTED REALITY SYSTEM FOR EARTHQUAKE DISASTER RESPONSE [online]. Institut für Photogrammetrie und Fernerkundung, , 6 [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.184.2985&rep=rep1&type=pdf [181] GOLPARVAR-FARD, Mani a Youngjib HAM. Automated Diagnostics and Visualization of Potential Energy Performance Problems in Existing Buildings Using Energy Performance Augmented Reality Models. Journal of Computing in Civil Engineering [online]. 2014, 28(1), 17-29 [cit. 2020-12-31]. ISSN 0887-3801. Dostupné z: doi:10.1061/(ASCE)CP.19435487.0000311

[182] Human Building Interaction (HBI) Model: Use of CFD and Augmented Reality. In: The Built Ecologist [online]. [cit. 2020-1 31]. Dostupné z: https://built-ecologist.com/2014/12/23/human-building-interaction-hbi-model-use-of-cfd-andaugmented-reality/

[183] AR amplifies the insights and impact of CFD. In: Computational Fluid Dynamics (CFD) Blog – LEAP Australia & New Zeala

[online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.computationalfluiddynamics.com.au/ar-amplifies-the-insights-and impact-of-cfd/

[184] BADÍAS, Alberto, Sarah CURTIT, David GONZÁLEZ, Icíar ALFARO, Francisco CHINESTA a Elías CUETO. An augmented realit platform for interactive aerodynamic design and analysis. International Journal for Numerical Methods in Engineering [online]. 2019, 120(1), 125-138 [cit. 2020-12-31]. ISSN 0029-5981. Dostupné z: doi:10.1002/nme.6127

390


[185] HEUVELINE, Vincent, Sebastian RITTERBUSCH a Staffan RONNåS. Augmented Reality for Urban Simulation Visualization. INFOCOMP 2011: The First International Conference on Advanced Communications and Computation. s. 5. ISBN 978-161208-161-8.

[186] HUANG, Jiming, Soh Khim ONG a Andrew Yeh‐Ching NEE. An approach for augmented learning of finite element analysi Computer Applications in Engineering Education [online]. 2019, 27(4), 921-933 [cit. 2020-12-31]. ISSN 1061-3773. Dostupné z: doi:10.1002/cae.22125 [187] Thermogram: This thermogram shows excessive heating on a terminal in an industrial electrical fuse block [online]. In: . 2020-12-31]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Thermography#/media/File:Electrical_fault.jpg [188] Therm-App: Android Thermal Camera [online]. In: . [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://therm-app.com/

[189] XIE, Charles. Creating Augmented Reality Experiences in the Thermal World with SmartIR. In: Concord Consortium [onlin

[cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://concord.org/blog/creating-augmented-reality-experiences-in-the-thermal-worldwith-smartir/

[190] KURZ, Daniel. [Demo] Thermal touch: Thermography-enabled everywhere touch interfaces for mobile augmented realit

applications. 2014 IEEE International Symposium on Mixed and Augmented Reality (ISMAR) [online]. IEEE, 2014, , 353-35 [cit. 2020-12-31]. ISBN 978-1-4799-6184-9. Dostupné z: doi:10.1109/ISMAR.2014.6948485

[191] BAEK, Francis, Inhae HA a Hyoungkwan KIM. Augmented reality system for facility management using image-based indo localization. Automation in Construction [online]. 2019, 99, 18-26 [cit. 2020-12-31]. ISSN 09265805. Dostupné z: doi:10.1016/j.autcon.2018.11.034

[192] DOLCOURT, Jessica. Heads-on with a smart helmet that's named after a delicious drink. CNET [online]. [cit. 2020-12-31] Dostupné z: https://www.cnet.com/reviews/daqri-smart-helmet-preview/

[193] DAQRI Smart Glasses review [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.aniwaa.com/product/vr-ar/daqri-sma glasses/ [194] SPACE1 Ultimate [online]. In: . [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://space1.it/en/ultimate/ [195] Skylight Augmented Reality Platform. In: Upskill [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://upskill.io/skylight/

[196] The Leading Augmented Reality/Virtual GIS Platform for vGIS and BIM. In: CityFront Innovations [online]. 2021 [cit. 2020 12-31]. Dostupné z: https://cityfront.ai/augmented-reality-gis/ [197] KITE-POWELL, Jennifer. Augmented Reality And Geographic Information Show You What You Can't See In The World. Forbes [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.forbes.com/sites/jenniferhicks/2019/03/27/augmentedreality-and-geographic-information-show-you-what-you-cant-see-in-the-world/?sh=55b6b5b78a82 [198] Leica RTC360. In: GEFOS Leica [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.gefos-leica.cz/o-produktech/3dlaserove-skenovani/3d-laserove-skenery/rtc360

391


[199] GeoSLAM ZEB-HORIZON 3D Mobile Laser Scanner [online]. In: . [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://surveyequipment.com/geoslam-zeb-horizon-3d-mobile-laser-scanner/ [200] ROOMS, Filip. Point Clouds 6: Scan-to-BIM. In: Bricsys CAD Blog [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://blog.bricsys.com/point-clouds-6-scan-to-bim/ [201] Point Cloud to Mesh. In: Point Cloud Modelling [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.pointcloudbimmodeling.com/point-cloud-to-mesh/ [202] 3D Photogrammetry Course: Learn 3D Photogrammetry for 3D Mapping [online]. In: . [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.lightpost.com.au/3d-photogrammetry-course/ [203] Indoor Mapping of a House with a Phone Camera. In: 3Dsurvey [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.3dsurvey.si/case-studies/indoor-mapping-of-a-house-with-a-phone-camera [204] MORRIS, Chris. Startup Matterport lets you for a new home using virtual reality. In: Fortune [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://fortune.com/2015/06/25/matterport-virtual-reality/ [205] ELLINGER, Jonathan. 3D Terrain Modeling. In: TLT Photography [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: http://www.tlt.photography/projects/3d-terrain-modeling/ [206] COUSINS, Stephen. How 3D building scanning transforms construction projects. In: NavVis [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.navvis.com/blog/54-how-3d-scanning-is-being-used-to-transform-construction-projects [207] How 3D reality capture tech improves CAFM systems. In: NavVis [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: How 3D reality capture tech improves CAFM systems [208] NavVis IndoorViewer. In: NavVis [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.navvis.com/indoorviewer [209] Trustworthy FARO 3D Scanning Technology Guarantees Urban Tunnel Monitoring. In: FARO [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.faro.com/en-sg/case-studies/trustworthy-faro-3d-scanning-technology-guarantees-urbantunnel-monitoring/ [210] NavVis M6. In: NavVis [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.navvis.com/m6

392


11 Použitá literatura SCHERER, S. a M. WABNER. Advanced visualization for finite elements analysis in virtual reality environments. International Journal on Interactive Design and Manufacturing (IJIDeM) [online]. 2008, 2(3), 169-173 [cit. 2020-12-31]. ISSN 1955-2513. Dostupné z: doi:10.1007/s12008-008-0044-6 SHIRAZI, Arezoo a Amir H. BEHZADAN. Advances in Engineering Education [online]. , 1-24 [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: http://people.tamu.edu/~abehzadan/documents/Shirazi&Behzadan.AEE.2015.pdf PARK, Mi Jin, Dong Jun KIM, Unjoo LEE, Eun Jin NA a Hong Jin JEON. A Literature Overview of Virtual Reality (VR) in Treatment of Psychiatric Disorders: Recent Advances and Limitations. Frontiers in Psychiatry [online]. 2019, 10 [cit. 2020-12-13]. ISSN 1664-0640. Dostupné z: doi:10.3389/fpsyt.2019.00505 SHI, Yangming, Jing DU, Sarel LAVY a Dong ZHAO. A Multiuser Shared Virtual Environment for Facility Management. Procedia Engineering [online]. 2016, 145, 120-127 [cit. 2020-12-31]. ISSN 18777058. Dostupné z: doi:10.1016/j.proeng.2016.04.029 GERMS, Rick, Gert VAN MAREN, Edward VERBREE a Frederik W JANSEN. A multi-view VR interface for 3D GIS [online]. 1999, 23(4), 497-506 [cit. 2020-12-31]. ISSN 00978493. Dostupné z: doi:10.1016/S0097-8493(99)00069-2 LEEBMANN, Johannes. AN AUGMENTED REALITY SYSTEM FOR EARTHQUAKE DISASTER RESPONSE [online]. Institut für Photogrammetrie und Fernerkundung, , 6 [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.184.2985&rep=rep1&type=pdf AHN, Junho a Richard HAN. An indoor augmented-reality evacuation system for the Smartphone using personalized Pedometry. Human-centric Computing and Information Sciences [online]. 2012, 2(1) [cit. 2020-12-31]. ISSN 2192-1962. Dostupné z: doi:10.1186/21921962-2-18 FINCH, Edward, Michael PITT, Sonia GOYAL, et al. An innovative approach to facilities management in the workplace design brief. Facilities [online]. 2005, 23(7/8), 343-355 [cit. 2020-12-31]. ISSN 0263-2772. Dostupné z: doi:10.1108/02632770510600290 LIN, Lan, Lijun LI a Bo XIE. Application of VRGIS in dynamic urban planning. 2008 International Conference on Information and Automation [online]. IEEE, 2008, 2008, , 1840-1844 [cit. 202012-31]. ISBN 978-1-4244-2183-1. Dostupné z: doi:10.1109/ICINFA.2008.4608306

393


PIEKARSKI, Wayne a Bruce THOMAS. ARQuake. Communications of the ACM [online]. 2002, 45(1), 36-38 [cit. 2020-12-13]. ISSN 0001-0782. Dostupné z: doi:10.1145/502269.502291 CAUDELL, Thomas P. a David MIZELL. Augmented reality: An application of heads-up display technology to manual manufacturing processes. Twenty-Fifth Hawaii International Conference [online]. 1992 [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: doi:10.1109/HICSS.1992.183317 LU, Yuzhu a Shana SMITH. Augmented Reality E-Commerce System: A Case Study. Journal of Computing and Information Science in Engineering [online]. 2010, 10(2) [cit. 2020-12-31]. ISSN 1530-9827. Dostupné z: doi:10.1115/1.3385795 BOZYER, Zafer. Augmented Reality in Sports: Today and Tomorrow. International journal of Science Culture and Sport [online]. 2015, 3(12), 314-314 [cit. 2020-12-13]. ISSN 2148-1148. Dostupné z: doi:10.14486/IJSCS392 UVA, A. E., M. FIORENTIONO a G. MONNO. Augmented Reality integration in Product Development. IMProVe 2011: International conference on Innovative Methods in Product Design [online]. Venice, Italy, 2011, , 1-7 [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: http://www.improve2011.it/Full_Paper/211.pdf BAEK, Francis, Inhae HA a Hyoungkwan KIM. Augmented reality system for facility management using image-based indoor localization. Automation in Construction [online]. 2019, 99, 18-26 [cit. 2020-12-31]. ISSN 09265805. Dostupné z: doi:10.1016/j.autcon.2018.11.034 CHEN, Yi-Jao, Yong-Shan LAI a Yen-Han LIN. BIM-based augmented reality inspection and maintenance of fire safety equipment. Automation in Construction [online]. 2020, 110 [cit. 2020-12-31]. ISSN 09265805. Dostupné z: doi:10.1016/j.autcon.2019.103041 ALIZADEHSALEHI, Sepehr, Ahmad HADAVI a Joseph Chuenhuei HUANG. BIM/MR-Lean Construction Project Delivery Management System [online]. IEEE, 2019, 2019, , 1-6 [cit. 202012-31]. ISBN 978-1-7281-1139-1. Dostupné z: doi:10.1109/TEMSCON.2019.8813574 STATE, Andrei, David T. CHEN, Chris TECTOR, Andrew BRANDT, Hong CHEN, Ryutarou OHBUCHI, Mike BAJURA a Henry FUCHS. Case Study: Observing a Volume Rendered Fetus within a Pregnant Patient [online]. University of North Carolina, , 5 [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: http://www.cs.unc.edu/~andrei/pubs/1994_VIZ_usound.pdf LUKOSCH, Stephan, Mark BILLINGHURST, Leila ALEM a Kiyoshi KIYOKAWA. Collaboration in Augmented Reality. Computer Supported Cooperative Work (CSCW) [online]. 2015, 24(6), 515525 [cit. 2020-12-31]. ISSN 0925-9724. Dostupné z: doi:10.1007/s10606-015-9239-0

394


CHURCHILL, E. F. a D. SNOWDON. Collaborative virtual environments: An introductory review of issues and systems. Virtual Reality [online]. 1998, 3(1), 3-15 [cit. 2020-12-31]. ISSN 13594338. Dostupné z: doi:10.1007/BF01409793 TYCHSEN, Lawrence a Liu Lin THIO. Concern of Photosensitive Seizures Evoked by 3D Video Displays or Virtual Reality Headsets in Children: Current Perspective. Eye and Brain [online]. 2020, 12, 45-48 [cit. 2020-12-31]. ISSN 1179-2744. Dostupné z: doi:10.2147/EB.S233195 SACKS, Rafael, Amotz PERLMAN a Ronen BARAK. Construction safety training using immersive virtual reality. Construction Management and Economics [online]. 2013, 31(9), 1005-1017 [cit. 2020-12-30]. ISSN 0144-6193. Dostupné z: doi:10.1080/01446193.2013.828844 REKIMOTO, Jun a Yuji AYATSUKA. CyberCode. Proceedings of DARE 2000 on Designing augmented reality environments - DARE '00 [online]. New York, New York, USA: ACM Press, 2000, 2000, , 1-10 [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: doi:10.1145/354666.354667 KURZ, Daniel. [Demo] Thermal touch: Thermography-enabled everywhere touch interfaces for mobile augmented reality applications. 2014 IEEE International Symposium on Mixed and Augmented Reality (ISMAR) [online]. IEEE, 2014, 2014, , 353-354 [cit. 2020-12-31]. ISBN 978-14799-6184-9. Dostupné z: doi:10.1109/ISMAR.2014.6948485 SAMPAIO, Alcínia Zita. Enhancing BIM Methodology with VR Technology. State of the Art Virtual Reality and Augmented Reality Knowhow [online]. InTech, 2018, 2018-05-23 [cit. 202012-31]. ISBN 978-1-78923-162-5. Dostupné z: doi:10.5772/intechopen.74070 THEOKTISTO, Víctor a Marta FAIRÉN. Enhancing collaboration in virtual reality applications [online]. 2005, 29(5), 704-718 [cit. 2020-12-31]. ISSN 00978493. Dostupné z: doi:10.1016/j.cag.2005.08.023 MITSUHARA, Hiroyuki, Chie TANIMURA, Junko NEMOTO a Masami SHISHIBORI. Failureenhanced evacuation training using a VR-based disaster simulator: A comparative experiment with simulated evacuees. Procedia Computer Science [online]. 2019, 159, 1670-1679 [cit. 202012-31]. ISSN 18770509. Dostupné z: doi:10.1016/j.procs.2019.09.337 CURLESS, Brian. From range scans to 3D models. ACM SIGGRAPH Computer Graphics [online]. 1999, 33(4), 38-41 [cit. 2020-12-28]. ISSN 0097-8930. Dostupné z: doi:10.1145/345370.345399 VELEV, D., P. ZLATEVA, L. STESHINA a I. PETUKHOV. CHALLENGES OF USING DRONES AND VIRTUAL/AUGMENTED REALITY FOR DISASTER RISK MANAGEMENT. ISPRS - International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences [online]. 2019, XLII-3/W8, 437-440 [cit. 2020-12-31]. ISSN 2194-9034. Dostupné z: doi:10.5194/isprsarchives-XLII-3-W8-437-2019

395


YOUNG, Philippe, Terry BERESFORD-WEST a Frank MURPHY. IMAGE-BASED MESH GENERATION AND ITS ROLE WITHIN COMPUTATIONAL BIOMECHANICS [online]. August 2008, , 2 [cit. 2020-12-28]. Dostupné z: https://www.researchgate.net/publication/228908076_IMAGEBASED_MESH_GENERATION_AND_ITS_ROLE_WITHIN_COMPUTATIONAL_BIOMECHANICS GOKSEL, Orcun. Image-Based Variational Meshing. IEEE TRANSACTIONS ON MEDICAL IMAGING, TMI-2010-0299 PREPRINT [online]. , 11 [cit. 2020-12-28]. Dostupné z: https://people.ee.ethz.ch/~ogoksel/pre/Goksel_image-based_11pre.pdf LIU, Fei a Stefan SEIPEL. Infrared-visible image registration for augmented reality-based thermographic building diagnostics. Visualization in Engineering [online]. 2015, 3(1) [cit. 202012-31]. ISSN 2213-7459. Dostupné z: doi:10.1186/s40327-015-0028-0 DAVIDSON, Jordan, John FOWLER, Charalampos PANTAZIS, Massimo SANNINO, Jordan WALKER, Moslem SHEIKHKHOSHKAR a Farzad Pour RAHIMIAN. Integration of VR with BIM to facilitate real-time creation of bill of quantities during the design phase: a proof of concept study. Frontiers of Engineering Management [online]. 2020, 7(3), 396-403 [cit. 2020-12-31]. ISSN 2095-7513. Dostupné z: doi:10.1007/s42524-019-0039-y FIORENTINO, Michele, G. MONNO a Antonio E. UVA. Interactive "touch and see" FEM Simulation using Augmented Reality. International Journal of Engineering Education [online]. 2009, January 2009, , 1-5 [cit. 2020-12-31]. ISSN 0949-149X. Dostupné z: https://www.researchgate.net/publication/279647768_Interactive_touch_and_see_FEM_Sim ulation_using_Augmented_Reality FEINER, Steven, Blair MACINTYRE a Dorée Duncan SELIGMANN. Knowledge-Based Augmented Reality. Communications of the ACM 36 [online]. July 1993, , 67 [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: doi:10.1145/159544.159587 LIN, Yi-Hsin, Yu-Jen WANG a Victor RESHETNYAK. Liquid crystal lenses with tunable focal length. Liquid Crystals Reviews [online]. 2017, 5(2), 111-143 [cit. 2020-12-13]. ISSN 2168-0396. Dostupné z: doi:10.1080/21680396.2018.1440256 IZZO, Filomena. Museum Customer Experience and Virtual Reality: H.BOSCH Exhibition Case Study. Modern Economy [online]. 2017, 08(04), 531-536 [cit. 2020-12-31]. ISSN 2152-7245. Dostupné z: doi:10.4236/me.2017.84040 WEECH, Séamas, Sophie KENNY a Michael BARNETT-COWAN. Presence and Cybersickness in Virtual Reality Are Negatively Related: A Review. Frontiers in Psychology [online]. 2019, 10 [cit. 2020-12-31]. ISSN 1664-1078. Dostupné z: doi:10.3389/fpsyg.2019.00158

396


ENS, Barrett, Joel LANIR, Anthony TANG, Scott BATEMAN, Gun LEE, Thammathip PIUMSOMBOON a Mark BILLINGHURST. Revisiting collaboration through mixed reality: The evolution of groupware. International Journal of Human-Computer Studies [online]. 2019, 131, 81-98 [cit. 2020-12-31]. ISSN 10715819. Dostupné z: doi:10.1016/j.ijhcs.2019.05.011 YING, Xiwen a Jing SHI. Road resources distribution and evolution analysis using a species competition model for improving road equity. Tsinghua Science and Technology [online]. 2008, 13(5), 651-659 [cit. 2020-12-31]. ISSN 1007-0214. Dostupné z: http://ieeexplore.ieee.org/document/6074182/ KOLASINSKI, Eugenia M. Simulator Sickness in Virtual Enviroments. Technical Report 1027 [online]. U.S. Army Research Institute, March 1995, , 68 [cit. 2020-12-28]. Dostupné z: https://apps.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a295861.pdf SCHMALSTIEG, Dieter, Anton FUHRMANN, Gerd HESINA, Zsolt SZALAVÁRI, L. Miguel ENCARNAÇÃO, Michael GERVAUTZ a Werner PURGATHOFER. The Studierstube Augmented Reality Project. Presence: Teleoperators and Virtual Environments [online]. 2002, 11(1), 33-54 [cit. 2020-12-13]. ISSN 1054-7460. Dostupné z: doi:10.1162/105474602317343640 SAMPAIO, A. Z. The Use of Virtual Reality Models in Civil Engineering Training. International Journal of Simulation Modelling [online]. 2007, 6(2), 124-134 [cit. 2020-12-31]. ISSN 17264529. Dostupné z: doi:10.2507/IJSIMM06(2)S.07 PERRET, Jérôme a Emmanuel Benjamin Vander POORTEN. Touching Virtual Reality: a Review of Haptic Gloves [online]. Bremen, Germany, June 2018 [cit. 2020-12-28]. Dostupné z: https://www.researchgate.net/publication/324562855_Touching_Virtual_Reality_a_Review_o f_Haptic_Gloves SOLAIMANI, Sam a Mohamad SEDIGHI. Toward a holistic view on lean sustainable construction: A literature review. Journal of Cleaner Production [online]. 2020, 248, 14 [cit. 2020-12-31]. ISSN 09596526. Dostupné z: doi:10.1016/j.jclepro.2019.119213 FISHER, Scott S., Elizabeth M. WENZEL, C. COLER a M. W. MCGREEVY. Virtual Interface Environment Workstations. Proceedings of the Human Factors Society Annual Meeting 32(2) [online]. February 1988, , 5 [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: doi:10.1177/154193128803200219 KLOCKE, Fritz a Andreas M. STRAUBE. Virtual Process Engineering – An approach to integrate VR, FEM, and simulation tools in the manufacturing chain [online]. 2004, 5(2), 199-205 [cit. 2020-12-31]. ISSN 1296-2139. Dostupné z: doi:10.1051/meca:2004021

397


ZHAO, Feng, Lixun CHEN, Haocheng MA a Wei ZHANG. Virtual reality: A possible approach to myopia prevention and control? Medical Hypotheses [online]. 2018, 121, 1-3 [cit. 2020-12-31]. ISSN 03069877. Dostupné z: doi:10.1016/j.mehy.2018.09.021 RIZZO, Albert A., J Galen BUCKWALTER a Ulrich NEUMANN. Virtual Reality and Cognitive Rehabilitation: A Brief Review of the Future. Journal of Head Trauma Rehabilitation [online]. 1997, 12(6), 1-15 [cit. 2020-12-13]. ISSN 0885-9701. Dostupné z: doi:10.1097/00001199199712000-00002 RIZZO, Albert A., J Galen BUCKWALTER a Ulrich NEUMANN. Virtual Reality and Cognitive Rehabilitation: A Brief Review of the Future. Journal of Head Trauma Rehabilitation [online]. 1997, 12(6), 1-15 [cit. 2020-12-13]. ISSN 0885-9701. Dostupné z: doi:10.1097/00001199199712000-00002 HAKLAY, Mordechay. Virtual reality and GIS. Virtual Reality in Geography [online]. CRC Press, 2001, 2001-11-22, , 47-57 [cit. 2020-12-31]. ISBN 978-0-7484-0905-1. Dostupné z: doi:10.1201/9780203305850.ch5 WYKE, Simon Swanström a Kjeld SVIDT. Virtual Reality based Facilities Management planning. 36th CIB W78 2019 Conference: ICT in Design, Construction and Management in Architecture, Engineering, Construction and Operations (AECO) [online]. Newcastle: Northumbria University [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: September 2019 ARIAS, Silvia, Saverio LA MENDOLA, Jonathan WAHLQVIST, Oriol RIOS, Daniel NILSSON a Enrico RONCHI. Virtual Reality Evacuation Experiments on Way-Finding Systems for the Future Circular Collider. Fire Technology [online]. 2019, 55(6), 2319-2340 [cit. 2020-12-31]. ISSN 00152684. Dostupné z: doi:10.1007/s10694-019-00868-y CUKOR, Judith, Maryrose GERARDI a Stephanie ALLEY. Virtual Reality Exposure Therapy for Combat-Related PTSD [online]. October 2015 [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: doi:10.1007/9783-319-22985-0_7 ROTHBAUM, Barbara Olasov, Larry HODGES, Renato ALARCON, et al. Virtual reality exposure therapy for PTSD Vietnam veterans: A case study. Journal of Traumatic Stress [online]. 1999, April 1999, 12(2), 263-271 [cit. 2020-12-13]. ISSN 0894-9867. Dostupné z: doi:10.1023/A:1024772308758 KINATEDER, Max, Enrico RONCHI, Daniel NILSSON, Margrethe KOBES, Mathias MÜLLER, Paul PAULI a Andreas MÜHLBERGER. Virtual Reality for Fire Evacuation Research. 1st Complex Events and Information Modelling at the Federated Conference on Computer Science and Information Systems [online]. Warsaw, Poland, January 2014, , 9 [cit. 2020-12-31]. Dostupné z:

398


https://www.researchgate.net/publication/264860898_Virtual_Reality_for_Fire_Evacuation_R esearch HUANG, J.M., S.K. ONG a A.Y.C. NEE. Visualization and interaction of finite element analysis in augmented reality. Computer-Aided Design [online]. 2017, 84, 1-14 [cit. 2020-12-31]. ISSN 00104485. Dostupné z: doi:10.1016/j.cad.2016.10.004 LIN, Jia-Rui, Jun CAO, Jian-Ping ZHANG, Christoph VAN TREECK a Jérôme FRISCH. Visualization of indoor thermal environment on mobile devices based on augmented reality and computational fluid dynamics. Automation in Construction [online]. 2019, 103, 26-40 [cit. 2020-12-31]. ISSN 09265805. Dostupné z: doi:10.1016/j.autcon.2019.02.007 SAMEEH EL HALABI, Amna, Zeyad T. EL SAYAD a Hany M. AYAD. VRGIS as assistance tool for urban decision making. Alexandria Engineering Journal [online]. 2019, 58(1), 367-375 [cit. 2020-12-31]. ISSN 11100168. Dostupné z: doi:10.1016/j.aej.2018.07.016 BILLINGHURST, Mark a Hirokazu KATO. [online]. , 1-8 [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: doi:Collaborative Augmented Reality PEDDIE, Jon. Augmented Reality: Where We Will All Live. Springer, 2017. ISBN 978-3-31954502-8. BEST, Rick a Gerard de VALENCE, ed. Design and Construction: Building in Value. ButterworthHeinemann, 2002. ISBN 978-0750651493. HALLER, Michael, Bruce THOMAS a Mark BILLINGHURST. Emerging Technologies of Augmented Reality: Interfaces and Design. IGI Global, 2006. ISBN 978-1599040660. BARFIELD, Woodrow. Fundamentals of Wearable Computers and Augmented Reality. 2nd Edition. CRC Press, 2015. ISBN 978-1482243505. HEIM, Michael. The Metaphysics of Virtual Reality. October 27, 1994: Oxford University Press, 1994. ISBN 9780195081787. BLACK, John. The System Engineers Handbook. Morgan Kaufmann, 1992. ISBN 9780121028206. TURNER, Orlando. Virtual Reality and Entertaining Space. 001a edition. Orlando Gene Turner, 2015. WATKINS, Christopher D. a Stephen R. MARENKA. Virtual Reality Excursions: With Programs in C. Morgan Kaufmann Pub, 1994. ISBN 978-0127378657. INFORMATION RESOURCES MANAGEMENT ASSOCIATION. Wearable Technologies: Concepts, Methodologies, Tools, and Applications (Critical Explorations). IGI Global, 2018. ISBN 9781522554844.

399


DONAHUE, Michael J., Mark D. PESCE, Marc DE GROOT, Michael A. PERRY a Donald E. DRUMM. Sourceless orientation sensor. USA. US5526022A. Uděleno 1993-01-06. ADSREALITY. A brief history of Augmented Reality (infographic). In: Argo Project [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://medium.com/@argoproject/a-brief-history-of-augmentedreality-infographic-af040a4fd86f ARCore. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/ARCore ARToolKit. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/ARToolKit Aspen Movie Map. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Aspen_Movie_Map NAIMARK, Michael. Aspen the Verb: Musings on Heritage and Virtuality. In: Michael Naimark [online]. 15.3, June 2006 [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: http://www.naimark.net/writing/aspen.html Augmented Reality. In: Virtual Reality and Augmented Reality Wiki: VR AR & XR Wiki [online]. [cit. 2020-12-28]. Dostupné z: https://xinreality.com/wiki/Augmented_Reality Augmented Reality For The Fire Industry [online]. In: . [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: http://arfirevision.com/ Collaborative virtual environment. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Collaborative_virtual_environment Computational fluid dynamics. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Computational_fluid_dynamics XIE, Charles. Creating Augmented Reality Experiences in the Thermal World with SmartIR. In: Concord Consortium [online]. September 9, 2018 [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://concord.org/blog/creating-augmented-reality-experiences-in-the-thermal-world-withsmartir/ Cyclorama. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Cyclorama

400


Daniel J. Sandin. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Daniel_J._Sandin DARPA. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/DARPA Electronic Visualization Laboratory. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_Visualization_Laboratory EyeTap. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/EyeTap Finite element method. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Finite_element_method Finite element method. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Finite_element_method Geografický informační systém. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://cs.wikipedia.org/wiki/Geografick%C3%BD_informa%C4%8Dn%C3%AD_syst%C3%A9m# Geografick%C3%A1_data Google Cardboard. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Google_Cardboard Google Glass. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Google_Glass Google Street View. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Google_Street_View How 3D reality capture tech improves CAFM systems. In: NavVis [online]. Nov 6, '17 [cit. 202012-31]. Dostupné z: How 3D reality capture tech improves CAFM systems Industrial augmented reality. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Industrial_augmented_reality

401


Mars Exploration Rover. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Mars_Exploration_Rover Microsoft HoloLens. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Microsoft_HoloLens Photogrammetry. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2020-12-28]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Photogrammetry Pokémon Go. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Pok%C3%A9mon_Go Power Glove. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Power_Glove Samsung Gear VR. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Samsung_Gear_VR Sayre Glove (first wired data glove). In: Evl: electronic visualization laboratory [online]. [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://www.evl.uic.edu/research/2162 Six degrees of freedom. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Six_degrees_of_freedom BUREŠOVÁ, Pavla. Statistika dopravní nehodovosti za rok 2019. In: Policie České republiky [online]. 20. ledna 2020 [cit. 2020-12-28]. Dostupné z: https://www.policie.cz/clanek/statistika-dopravni-nehodovosti-za-rok-2019.aspx The Lawnmower Man (film). In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/The_Lawnmower_Man_(film) The Matrix. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/The_Matrix Unity (game engine). In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Unity_(game_engine)

402


Unreal Engine. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Unreal_Engine Virtual Boy. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_Boy Virtual Reality. In: Virtual Reality and Augmented Reality Wiki: VR AR & XR Wiki [online]. [cit. 2020-12-28]. Dostupné z: https://xinreality.com/wiki/Virtual_Reality VPL Research. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/VPL_Research VPL Research Jaron Lanier. In: Virtual Reality [online]. [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://www.vrs.org.uk/virtual-reality-profiles/vpl-research.html Windows Mixed Reality. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Windows_Mixed_Reality 3D scanning. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2020-12-28]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/3D_scanning REDFERN, Sam a Niall NAUGHTON. Collaborative Virtual Environments to Support Communication and Community in Internet-Based Distance Education. In: Journal of Information Technology Education. 2002. LEVIN, Tamir, Simon CHESSUM, James MULLINS, Nobutomo YOSHIHASHI a Katsuyoshi HAYASHI. Ensuring Greater Safety for Our Firefighters and Our Communities: Integrating FLAIM TrainerTM and hitoeTM. In: NTT Technical Review. 17. Telecommunications Association, 2019, s. 8. ISSN 1348-3447. QUERO, Soledad, Cristina BOTELLA, M.Ángeles PÉREZ-ARA, Mariví NAVARRO, Rosa M. BAÑOS, M.L. MACIÁ a Encarna RODRÍGUEZ. THE USE OF AUGMENTED REALITY FOR SAFETY IN HEALTH: THE EUROPEAN PROJECT ANGELS. In: 5th International Conference of Education, Research and Innovation. Madrid, Spain, 2012, s. 215-218. ISBN 978-84-616-0763-1. ISSN 2340-1095. Agent Based Evacuation Simulation. Thunderhead Engineering [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.thunderheadeng.com/pathfinder/ ZHAO, Yifan, Lorenz GÖRNE, Iek-Man YUEN, et al. An Orientation Sensor-Based Head Tracking System for Driver Behaviour Monitoring. National Center for Biotechnology Information [online]. 2017 Nov [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5713139/ ARCore. XinReality [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://xinreality.com/wiki/ARCore

403


Argon Transform: An AR Technology HUD Attachment for Motorcyclists. ARPost [online]. July 30, 2019 [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://arpost.co/2019/07/30/argon-transform-artechnology-hud-attachment-motorcyclists/ ARKit. Everipedia: Wiki Encyclopedia of Everything [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://everipedia.org/wiki/lang_en/arkit-1 ARKit. XinReality [online]. 2018- [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://xinreality.com/wiki/ARKit ARQuake. History of Video Games: Ultimate History of Video games [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://ultimatehistoryvideogames.jimdofree.com/arquake/ Aspen Movie Map. Inventing Interactive [online]. March 18, 2010 [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: http://www.inventinginteractive.com/2010/03/18/aspen-movie-map/ REKIMOTO, Jun. Augmented Interaction: The World Through the Computer. Jun Rekimoto [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://www2.sonycsl.co.jp/person/rekimoto/navi.html Augmented Reality. SysBunny [online]. [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://www.sysbunny.com/blog/the-birth-and-juvenility-of-augmented-reality/ KITE-POWELL, Jennifer. Augmented Reality And Geographic Information Show You What You Can't See In The World. Forbes [online]. Mar 27, 2019 [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.forbes.com/sites/jenniferhicks/2019/03/27/augmented-reality-and-geographicinformation-show-you-what-you-cant-see-in-the-world/?sh=55b6b5b78a82 Augmented Reality Support. TeamViewer [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.teamviewer.com/en-us/augmented-reality/ BIM and VR: how the construction industry is changing. BibLus [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://biblus.accasoftware.com/en/bim-and-vr-how-the-construction-industry-ischanging/ REES, Eric Van. BIM Creators: The value of combining BIM and VR effectively. SPAR 3D [online]. JANUARY 11, 2019 [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: BIM Creators: The value of combining BIM and VR effectively Brief History of Augmented Reality. IGreet [online]. 2013- [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://www.igreet.co/brief-history-of-augmented-reality/ Construction VR_MR. Unity Connect [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://connect.unity.com/p/construction-vr-mr Cyclorama: The Big Picture. Atlanta History Center [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://www.atlantahistorycenter.com/exhibitions/cyclorama/

404


Cyclorama. Encyclopedia Britannica [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://www.britannica.com/art/cyclorama Daniel J. Sandlin Invents the Sayre Glove. History of Information [online]. [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://www.historyofinformation.com/detail.php?entryid=4080 DAQRI Smart Glasses review [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.aniwaa.com/product/vr-ar/daqri-smart-glasses/ Developments in ICT and digitalisation of work. European Agency for Safety & Health at Work [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://osha.europa.eu/en/emergingrisks/developments-ict-and-digitalisation-work EyeTap Personal Imaging Lab [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: http://www.eyetap.org/ Filozofie a holistický přístup k BOZP. BOZP.cz [online]. 10. 8. 2016 [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.bozp.cz/aktuality/filozofie-a-holisticky-pristup-k-bozp/ Fire Safety Lab VR [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://store.steampowered.com/app/1250170/Fire_Safety_Lab_VR/ Fire Safety VR [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.oculus.com/experiences/rift/1173475452750388/?locale=cs_CZ ALTAWEEL, Mark. GIS and Virtual Reality. GIS Lounge [online]. August 23, 2017 [cit. 2020-1231]. Dostupné z: https://www.gislounge.com/gis-virtual-reality/ LARDINOIS, Frederic. Google Announces Massively Improved 3D Views For Google Earth, StreetView Backpacks & Offline Maps For Mobile. TechCrunch [online]. Verizon Media, 2013-, June 6, 2012 [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://techcrunch.com/2012/06/06/google-mapsfor-mobile-gets-offline-maps/?guccounter=1 Google Cardboard. Google AR & VR [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://arvr.google.com/cardboard/ Google Glass gets a surprise upgrade and new frames. CNET [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://www.cnet.com/news/google-glass-enterprise-edition-2-gets-surpriseupgrade-and-new-frames/ Half Dome Updates. Oculus [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://www.oculus.com/blog/half-dome-updates-frl-explores-more-comfortable-compact-vrprototypes-for-work/ DOLCOURT, Jessica. Heads-on with a smart helmet that's named after a delicious drink. CNET [online]. Jan. 6, 2016 [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.cnet.com/reviews/daqrismart-helmet-preview/

405


History - AUGMENTED REALITY. AUGMENTED REALITY [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: http://ar-hcmut.weebly.com/history.html History Of Virtual Reality. Virtual Reality [online]. Virtual Reality Society, 2017- [cit. 2020-1213]. Dostupné z: https://www.vrs.org.uk/virtual-reality/history.html BARNARD, Dom. History of VR - Timeline of Events and Tech Development. VirtualSpeech [online]. AUGUST 06, 2019 [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://virtualspeech.com/blog/history-of-vr KUNDARIYA, Harikrishna. How AR and VR Will Enhance Customer Experience [online]. 04 Dec 2019 [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://readwrite.com/2019/12/04/how-ar-and-vr-willenhance-customer-experience-pending/ How Can AR Furniture Apps Simplify & Boost Sales: GFG Use Case. Hacker Noon [online]. November 13th 2019 [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://hackernoon.com/how-can-arfurniture-apps-simplify-and-boost-sales-gfg-use-case-1yp32h6 How scan-to-BIM is used in Construction. NavVis [online]. APR 6, '18 [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.navvis.com/blog/53-scan-to-bim How To Create Anaglyph 3D Images That Really Work! Spoon Graphics [online]. [cit. 2020-1213]. Dostupné z: https://blog.spoongraphics.co.uk/tutorials/how-to-create-anaglyph-3dimages-that-really-work LANDICHO, Jolina. How to improve customer experience with Virtual Reality (VR) [online]. Jan 30, 2020 [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://keap.com/business-success-blog/customerservice/customer-experience/how-to-use-vr-for-customer-experience MILEVA, Gergana. How Virtual Reality Promotes Road Safety. ARPost [online]. January 28, 2020 [cit. 2020-12-28]. Dostupné z: https://arpost.co/2020/01/28/how-virtual-reality-promotesroad-safety/ STRICKLAND, Jonathan. How Virtual Reality Works. HowStuffWorks [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://electronics.howstuffworks.com/gadgets/other-gadgets/virtualreality.htm#pt8 COUSINS, Stephen. How 3D scanning is used for asset and facility management. NavVis [online]. JUN 25, '18 [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.navvis.com/blog/57-how-3dscanning-is-used-for-asset-and-facility-management Integrating Move Management with Facilities Management Leads to a More Productive, Happier Workplace [online]. March 14, 2018 [cit. 2020-12-31]. Dostupné z:

406


https://servicechannel.com/blog/space-planning-move-management-productive-happierworkplace/ Jaron Lanier’s EyePhone: Head And Glove Virtual Reality In The 1980s. Flashbak: Everything Old Is New Again [online]. [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://flashbak.com/jaron-lanierseyephone-head-and-glove-virtual-reality-in-the-1980s-26180/ BONASIO, Alice. Look! It’s an Augmented Reality Motorcycle Helmet! Tech Trends [online]. Feb 26, 2019 [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://medium.com/edtech-trends/look-its-anaugmented-reality-motorcycle-helmet-102e69f2da95 Louis Rosenberg Develops Virtual Fixtures, the First Fully Immersive Augmented Reality System. History of Information [online]. 2004-, 1992 [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://www.historyofinformation.com/detail.php?entryid=4696 LANG, Ben. LYNX Reveals Standalone MR Headset with Snapdragon XR2, Eye-tracking, & Novel Optics. Road to VR [online]. Feb 3, 2020 [cit. 2020-12-28]. Dostupné z: https://www.roadtovr.com/lynx-reveals-standalone-mr-headset-snapdragon-xr2-eye-trackingnovel-optics/ Metoda konečných prvků - Finite element method. Qaz.wiki [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://cs.qaz.wiki/wiki/Finite_element_method Microsoft HoloLens. Microsoft [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://www.microsoft.com/en-us/hololens BLAŽKOVÁ, Kateřina. Mimořádná událost, krizová situace. HZS Moravskoslezského kraje [online]. 26.01.2011 [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: http://www.hzsmsk.cz/index.php?a=cat.70 MINI Augmented Vision: A revolutionary display concept offering enhanced comfort and safety. Exclusive prototype of augmented reality eyewear underlines the innovative flair and creativity of the MINI brand. PressClub [online]. BMW Group, 10.04.2015 [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://www.press.bmwgroup.com/global/article/detail/T0212042EN/miniaugmented-vision:-a-revolutionary-display-concept-offering-enhanced-comfort-and-safetyexclusive-prototype-of-augmented-reality-eyewear-underlines-the-innovative-flair-andcreativity-of-the-mini-brand?language=en MINI's augmented-reality glasses can make cars transparent. Dezeen [online]. [cit. 2020-1213]. Dostupné z: https://www.dezeen.com/2015/04/24/mini-augmented-reality-glasses-allowdrivers-to-see-through-the-body-of-their-car/ Myron Krueger. Digital age wiki [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: http://thedigitalage.pbworks.com/w/page/22039083/Myron%20Krueger

407


Navisworks – IrisVR. IrisVR [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://help.irisvr.com/hc/en-us/articles/360007600354-Navisworks New augmented reality technology could help firefighters save lives. CBS This Morning [online]. December 31, 2018 [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.cbsnews.com/news/c-thru-new-augmented-reality-technology-would-aidfirefighters/ Oculus Rift: Step Into the Game. Kickstarter [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://www.kickstarter.com/projects/1523379957/oculus-rift-step-into-the-game Rail Safety Virtual Reality Experience Leaves Users Unsettled. Business Wire [online]. November 05, 2018 [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.businesswire.com/news/home/20181105005011/en/Rail-Safety-Virtual-RealityExperience-Leaves-Users ANTUNES, João. Should you Choose LiDAR or Photogrammetry for Aerial Drone Surveys? [online]. FEBRUARY 26, 2018 [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.commercialuavnews.com/construction/choose-lidar-photogrammetry-aerialdrone-surveys Školení BOZP a PO ve virtuální realitě. VR Education [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://vreducation.cz/skoleni-bozp-a-po-ve-virtualni-realite/ The BIM Track guide to VR platforms. BIM Track Blog [online]. September 05, 2019 [cit. 202012-31]. Dostupné z: https://bimtrack.co/blog/blog-posts/vr-collaboration-platforms-the-bimtrack-guide BURNS, Leann. The Evolution of Augmented Reality. Vydia [online]. 10/19/2017 [cit. 2020-1213]. Dostupné z: https://vydia.com/evolution-augmented-reality/ MILEVA, Gergana. The Future of Augmented Reality in Autonomous Driving Technology. ARPost [online]. September 12, 2019 [cit. 2020-12-28]. Dostupné z: https://arpost.co/2019/09/12/the-future-of-augmented-reality-in-autonomous-drivingtechnology/ CANDY, Chris. The History of Augmented Reality. SevenMedia [online]. Toronto, 2017, October 31, 2013 [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: http://sevenmediainc.com/the-history-of-augmentedreality/ The history of augmented reality and how theatre may benefit from it. European Theatre Lab [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://www.europeantheatrelab.eu/historyaugmented-reality-theatre-may-benefit/

408


The History of Virtual Reality. Sutori [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://www.sutori.com/item/1991-virtuality-group-arcade-machines-we-began-to-seevirtual-reality-devices SMITH, Jason Poel. The Pepper's Ghost Illusion. Instructables [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://www.instructables.com/The-Peppers-Ghost-Illusion/ The Pros and Cons of VR Conferencing. The Glimpse Group [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.theglimpsegroup.com/vr-conferencing/ The Story of Sega VR: Sega's Failed Virtual Reality Headset. DesignNews [online]. [cit. 2020-1213]. Dostupné z: https://www.designnews.com/electronics-test/story-sega-vr-segas-failedvirtual-reality-headset The Story of Virtual Reality. Professional Translation Services and Interpreting Solutions [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://www.daytranslations.com/blog/story-virtualreality/ Understanding how varifocal lenses work. Essilor lenses [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://www.essilor.co.uk/blog/your-life-and-eyes/understanding-how-varifocal-lenses-work S., Victoria. Use Cases of Augmented Reality in Education and Training. RubyGarage [online]. JAN 18, 2019 [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://rubygarage.org/blog/augmented-reality-ineducation-and-training Using Prospect on the Oculus Quest – IrisVR. IrisVR [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://help.irisvr.com/hc/en-us/articles/360023031994-Using-Prospect-on-the-Oculus-Quest Videoplace. Myron Krueger [online]. [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://aboutmyronkrueger.weebly.com/videoplace.html VIDEOPLACE – Myron Kruger. Aneddotica magazine [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://www.aneddoticamagazine.com/videoplace-myron-krueger/ JACOBSON, Jeff a Jim DRAY. Virtual and Augmented Reality Tools for Clash Detection [online]. [cit. 2020-12-30]. Dostupné z: https://www.naylornetwork.com/ngc-nwl/articles/indexv3.asp?aid=527184&issueID=57950 NOVÁK, Adam. Virtuální realita podporuje BOZP. VirtualJet [online]. 10. 5. 2019 [cit. 2020-1231]. Dostupné z: http://virtualjet.cz/2019/05/10/virtualni-realita-podporuje-bozp/ Virtuální realita proměňuje oblast školení BOZP. HR News [online]. 9.4.2020 [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.hrnews.cz/lidske-zdroje/legislativa-id-2698718/virtualni-realitapromenuje-oblast-skoleni-bozp-id-3918710

409


Virtual Reality. The Pennsylvania State University [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://psu.pb.unizin.org/ist110/chapter/6-3-virtual-reality/ Virtual Reality. Microsoft [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://www.microsoft.com/en-us/mixed-reality/windows-mixed-reality VAZQUEZ, Eli. Virtual Reality for Architecture: Best AR/VR Solutions for the AEC Industry. BIMsmith: Building Product Data for Revit [online]. 6/18/2019 [cit. 2020-12-28]. Dostupné z: https://blog.bimsmith.com/Virtual-Reality-for-Architecture-Best-ARVR-Solutions-for-the-AECIndustry Virtual Reality (VR) Simulation of an earthquake scenario in school. PreventionWeb [online]. 16 Jun 2020 [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.preventionweb.net/news/view/72394 VPL Research. Wikiwand [online]. [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://www.wikiwand.com/en/VPL_Research VR fire protection training. EHS VR training in virtual reality [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://ehsvr.com/vr-fire-protection-training/ Výpočetní dynamika tekutin - Computational fluid dynamics. Qaz.wiki [online]. [cit. 2020-1231]. Dostupné z: https://cs.qaz.wiki/wiki/Computational_fluid_dynamics What Is Image Segmentation?: 3 things you need to know. MathWorks [online]. [cit. 2020-1228]. Dostupné z: https://www.mathworks.com/discovery/image-segmentation.html What Is Virtual Reality. ARPost [online]. December 15, 2017 [cit. 2020-12-28]. Dostupné z: https://arpost.co/2017/12/15/what-is-virtual-reality/ Zimmerman & Lanier Develop the DataGlove, a Hand Gesture Interface Device. History of Information [online]. [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://www.historyofinformation.com/detail.php?id=3626 RICE, Bill. 10 Benefits to Virtual Reality Construction Safety Training. PIXO VR [online]. October 29, 2018 [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://pixovr.com/2018/10/29/virtual-realityconstruction-safety-training/ KOVACH, Nadia. 14 best Augmented Reality furniture apps. ThinkMobiles [online]. May 10, 2018 [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://thinkmobiles.com/blog/best-ar-furniture-apps/ 1968: First Google Glass-like device by Ivan Sutherland. Augmented Space - Espace Augmenté [online]. [cit. 2020-12-12]. Dostupné z: https://augmentedspaceblog.wordpress.com/2015/01/06/1968-first-google-glass-like-by-ivansutherland/

410


3D imaging using thermal analysis. Optris [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.optris.global/id-3d-imaging-using-thermal-analysis 3D Laser Scanning for Facilities Management. ECM Global [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://eastcoastmetrology.com/aec-3d-scanning/facility-management/ ARRIGH, Pierre-Antoine. 3D scanners categories. Aniwaa [online]. February 27, 2020 [cit. 202012-28]. Dostupné z: https://www.aniwaa.com/guide/3d-scanners/3d-scanners-categories/ 4 Ways Augmented Reality Is Being Used in the Rail Industry. Https://www.businessworldit.com/ar-vr-technologies/augmented-reality-in-rail-industry/ [online]. FEBRUARY 21, 2020 [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.businessworldit.com/ar-vr-technologies/augmented-reality-in-rail-industry/ Argon Transform [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.argontransform.com/ ARWAY [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.arway.app/ Atlas Bay VR: Virtual Reality for Real Estate [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.atlasbayvr.com/ DecorMatters [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.decormatters.com/ Earth 3D Map [online]. [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://earth3dmap.com/earth/ EDGYBEES Visual Intelligence [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://edgybees.com/ Elearning [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.e-learningstudios.com/ Esri [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.esri.com/ European Agency for Safety & Health at Work [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://osha.europa.eu/ FetchCFD [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://fetchcfd.com/ Flaim [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://flaimsystems.com/ Foretell Reality [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://foretellreality.com/ Google Street View [online]. Google [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://www.google.com/streetview/ Healthy Workplaces [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://healthy-workplaces.eu/ Houzz [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.houzz.com/ IKEA [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.ikea.com/ Immerse [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://immerse.io/ IrisVR [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://irisvr.com/ Matterport [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://matterport.com/ Matterport [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://matterport.com/

411


Microsoft HoloLens [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.microsoft.com/enus/hololens Oculus [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.oculus.com/ ParaView [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.paraview.org/ PASS Training [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://passfirevr.com/ Qwake Technologies [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.qwake.tech/ Simlab Soft [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.simlab-soft.com/ Spatial [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://spatial.io/ Talespin [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.talespin.com/ Unity: Real-Time Development Platform [online]. Unity Technologies, 2020 [cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://unity.com/ Unity [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://unity.com/ Unreal Engine [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.unrealengine.com/ Unreal Engine: The most powerful real-time 3D creation platform [online]. Epic Games, 2004[cit. 2020-12-13]. Dostupné z: https://www.unrealengine.com/ VIVE [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.vive.com/ VREX: BIM and CAD collaboration in VR (Virtual Reality) [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.vrex.no/ VRSENSE [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://www.vrsense.com/ WayRay [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://wayray.com/ 3Data [online]. [cit. 2020-12-31]. Dostupné z: https://3data.io/

412


AUTOR: ONDŘEJ PILNÝ JOSEF REMEŠ JANA GOTTVALDOVÁ DAVID JUN PETR PILNÝ

PROSINEC 2020 ISBN 978-80-214-5912-0


Millions discover their favorite reads on issuu every month.

Give your content the digital home it deserves. Get it to any device in seconds.