Віртуальна реальність (VR) - (англ. Віртуальна реальність) - це комп’ютерно змодельоване інтерактивне середовище, яке імітує реальний або уявний світ і забезпечує можливість повної або часткової взаємодії користувача з цим середовищем за допомогою спеціальних пристроїв, таких як шоломи, контролери, сенсори руху, а також тактильних зворотних зв’язків, що забезпечують багатосенсорне занурення та імітують реальні відчуття у віртуальному просторі
| Віртуальна реальність | |
|---|---|
 |
Історична довідка
Пов’язанні поняття
Деякі поняття, необхідні для однозначного розуміння авторської позиції щодо «віртуальної реальності».
Технології, що узагальнено називають імерсивними, передбачають занурення сучасного користувача у спроєктоване цифрове середовище, спонукають до захопливого спостереження за об’єктами і взаємодії з ними. Технічно існує можливість одночасно поєднати різноманітні сфери: комп’ютерну графіку, користувацький інтерфейс, людський фактор, мобільні технології, дизайн дисплеїв і датчиків, опрацювання сигналів і візуалізацію даних. Об’єкти імерсивних технологій – це цифровий контент, представлений користувачу від «першої особи» (англ. first-person perspective), що створює ілюзію його присутності всередині контенту, а не стороннього спостереження за ним ззовні.
Відчуття присутності (англ. presence) є спільним знаменником всіх видів імерсивних технологій (віртуальної, доповненої, розширеної, змішаної, заміщеної реальності). В основі розуміння цього терміну лежить ідея перцептивної ілюзії немедіації (англ. the perceptual illusion of nonmediation), де перцепція – це чуттєве сприйняття зовнішніх предметів людиною, а медіація – посередництво.
Явище перцепції передбачає безперервні в реальному часі реакції людських сенсорних, когнітивних і афективних систем оброблення оточуючих людину об’єктів. Ілюзія немедіації ж виникає, коли людина не усвідомлює або не визнає існування середовища в її комунікаційному оточенні й реагує так, ніби цього середовища немає. Наприклад, для пілота літака підручник має низький рівень присутності, а льотний симулятор – високий.
Основними стовпами імерсивних медіа є віртуальна і доповнена реальність, різниця між якими полягає в тому, де і в якій мірі користувач відчуває себе присутнім. Віртуальна реальність презентує користувачу повністю змодельоване середовище, у той час як доповнена реальність – світ, де поєднано реальний і віртуальний контент.
Поняття розширена реальність (англ. extended reality) активно просувається виробниками обладнання і програмного забезпечення з часів появи систем для підтримування як віртуальної, так і доповненої реальності. Сполучення «розширена реальність» стало зручним універсальним терміном для позначення продуктів обох видів.
Еволюція формування, становлення
Сучасне використання терміну «віртуальна реальність» пов’язане з розвитком комп’ютерних технологій.
Сукупність віртуальних об’єктів утворюють віртуальну реальність. Сукупність гуманітарних аспектів та уявлень про віртуальну реальність дають підстави визначати віртуальну реальність як категорію, котра створюється фактичними сприйняттями через органи чуттів людини предметів дійсності при умові їх фактичної відсутності. Тобто за допомогою систем віртуальної реальності створюють у реальному часі альтернативу для сприйняття дійсності.
З 80-х років ХХ століття цей термін поширився для позначення комп’ютерно орієнтованих систем, що надають користувачеві інтерактивне стереоскопічне зображення. Сьогодні, найчастіше, використовується як семантично тотожній терміну «технології віртуальної реальності», що імітують дійсність за допомогою цифрової техніки та різних пристроїв, які діють на органи чуття. Віртуальна реальність є штучним 3D-середовищем, в якому людина може зануритися, використовуючи спеціальну гарнітуру, що живиться від комп’ютера, ігрової консолі або смартфона. Вплив може бути підвищений завдяки 3D аудіо звуків і за допомогою тактильних пристроїв, що використовують датчики для передачі координат руху тіла у віртуальний простір. Віртуальна реальність є зануренням людини в заздалегідь змодельований світ і часткове ізолювання його від світу фізичного. Для цього використовуються шоломи, окуляри та рукавички віртуальної реальності, трекінгові системи, що відстежують рух зіниць очей, гіроскоп і акселерометр, інші спеціальні пристрої.
Основні відомості
Класифікація
Поділяємо підхід, за якого середовище змішаної реальності передбачає процес технологічного злиття реального та віртуального світів, зокрема, орієнтуємось на таксономію, запропоновану у 1994 р. П. Мілграмом і Ф. Кішіно, що вирішує проблему неточної термінології та нечітких концептуальних меж. Завдяки різним способам реалізації «віртуальних» і «реальних» аспектів об’єкти змішаної реальності розташовані у будь-якому місці між екстремумами континууму віртуальності (англ. virtuality continuum), спрощене подання якого представлено на рисунку.
Спрощене подання «континууму віртуальності», Milgram P., Kishino F. A Taxonomy of Mixed Reality Visual Displays // IEICE Transactions on Information Systems. 1994. Vol. E77-D, № 12. С. 1321–1329
Можна виокремити декілька видів VR систем, класифікація яких залежить від способів і режимів їхньої взаємодії з користувачем.
- «Вікно в світ» – для відображення візуальної частини кіберсвітів використовуються сучасні комп’ютерні монітори. Наприклад, для перегляду подорожі можна запустити програму Google Cardboard на екрані телефону або режим 2D «магічне вікно» на планшеті.
- Відеонакладання – за допомогою відеокамери силует користувача накладається на створене комп’ютером двовимірне зображення, у результаті чого користувач бачить свій силует на екрані, тобто своє віртуальне тіло у кіберпросторі, що взаємодіє з віртуальним світом.
- Системи занурення – дозволяють реалізувати ілюзію «повного занурення» користувача у віртуальне середовище.
- Системи дистанційної присутності – використовують з’єднання віддалених сенсорів, розташованих на будь-якому об’єкті в реальному світі з оператором.
Найбільш досконалі системи віртуальної реальності нині дозволяють максимально повно підмінити реальний світ, однак зловживаючи їх використанням людина, за спостереженнями дослідників, зіштовхується з проблемою, яку називають когнітивним перенавантаженням. Надлишок отримуваних даних провокує ситуацію, за якої кількість операцій, що необхідно здійснити мозку, перевищує його потужності. У свою чергу, це спричиняє труднощі розуміння проблем і можливості прийняття рішень. Як наслідок, можуть проявлятися когнітивні спотворення, зокрема селективне сприйняття – втрата об’єктивності, за якої людина обирає інформацію, що узгоджується з її очікуваннями, та ігнорує інші відомості.
Комплексна основа віртуальної реальності
Віртуальна реальність базується на поєднанні інформаційних технологій, психології сприйняття, нейронауки та інженерії.
Технологічна основа VR полягає у створенні тривимірного цифрового середовища, що динамічно генерується в режимі реального часу. Центральну роль у цьому процесі відіграють графічні процесори (англ. graphics processing unit, GPU), здатні обробляти високопродуктивні алгоритми рендерингу (англ. rendering algorithms) з високою частотою оновлення кадрів (зазвичай 90–120 Гц), що є критично важливим для досягнення узгодженості віртуального середовища з діями користувача, реалістичності, потужного когнітивний впливу, а також зниження, за можливості й уникнення візуального дискомфорту – запаморочення чи нудоти зокрема.
Рухова активність користувача відстежується за допомогою комплексу сенсорних технологій, зокрема інерційних вимірювальних одиниць (англ. inertial measurement unit, IMU), до складу яких входять гіроскопи, акселерометри та магнітометри, а також камер глибини та зовнішніх трекерів. Отримані дані синхронізуються із візуальним контентом і просторовим аудіо, що забезпечує високий рівень інтерактивності та формує ефект занурення (англ. immersion).
Сучасні VR-системи застосовують методи прогнозування рухів користувача з метою зниження затримки між дією та її візуальним відображенням, відповідають фізичним очікуванням користувача і не викликають когнітивного дисонанс, що є важливим фактором для підтримання когерентного та переконливого віртуального досвіду. Технологічна основа VR постійно розвивається завдяки зусиллям розробників по всьому світу, створюючи умови для того, щоб користувач не просто «спостерігав» за віртуальним світом, а відчував себе його невід’ємною частиною.
Психофізіологічний складник VR ґрунтується на використанні особливостей людської сенсорної системи — зору, слуху та пропріоцепції (сприйняття позиції тіла). Стереоскопічні дисплеї шоломів VR створюють ілюзію глибини, що дозволяє візуально відтворювати простір із тривимірним ефектом. Просторовий звук, синхронізований із зображеннями, посилює правдоподібність середовища, додаючи відчуття реальності. Завдяки цьому відбувається стимуляція нейронних процесів, схожих на ті, що активуються під час взаємодії з реальним світом. Крім того, інтеграція тактильних відчуттів за допомогою вібраційних або тактильних зворотних зв’язків дозволяє ще більше посилити ефект присутності, а інтерактивні елементи, такі як рухи руки чи об’єктів у віртуальному середовищі, активують відповідні сенсорні та моторні області мозку.
Практичне значення
Практичне застосування VR охоплює численні галузі науки та освіти, забезпечуючи можливості для моделювання складних процесів і підготовки фахівців (пілотів, хірургів, рятувальників та ін.) через створення реалістичних тренажерів. У медицині VR активно використовується для планування та проведення хірургічних операцій, а також для реабілітації пацієнтів після травм.
У психології VR застосовується для терапії фобій, посттравматичних стресових розладів, лікування шкідливих залежностей через методи експозиційної терапії та контрольоване занурення в терапевтичне середовище. Технології VR допомагають створити "безпечний простір" для роботи з емоціями, в якому пацієнт у контрольованих умовах може поступово "зустрічатися" з тим, що викликає в нього страх або стрес.
VR використовується в архітектурі для візуалізації проектів, у розвагах – для створення інтерактивних ігор, у соціальних мережах – для розвитку віртуальних світів і соціальних платформ. VR набуває популярності в галузі маркетингу, де компанії використовують її для створення віртуальних шоурумів (меблеві магазини, автомобільна індустрія, мода та одяг) та інтерактивних рекламних кампаній.
Зображення створено за допомогою генеративного штучного інтелекту (OpenAI, 2025). Авторська концепція: Пінчук
Місце у сучасній науці
Міжнародне дослідження застосувань технологій віртуальної реальності (Ecorys Brussels, 2018) визначило одним із їх пріоритетних напрямів – освіту. Вагомою проблемою є створення моделі віртуального освітнього середовища як суспільного феномену реальної дійсності та визначення шляхів оптимального застосування технологій віртуальної реальності в освітній системі, зокрема для здійснення ефективного інтерактивного самонавчання.
У 2020-тих роках у світі широко впроваджуються технології віртуальної реальності в клінічну практику, менше – в освітній процес. Щодо освітньої галузі, то переважна більшість досліджень спрямована на вивчення кіберзахворювань по відношенню до руху та рівноваги, у той час, як відхилення у когнітивній сфері вивчаються дуже мало, за винятком окремих досліджень впливу цих технологій на лікування психічних порушень. Основним інструментом вимірювань порушень, пов’язаних із руховою діяльністю та рівновагою, є опитувальники суб’єктивного стану людини після використання технологій віртуальної реальності. У сфері когнітивних змін використовуються об’єктивні методи (електроецефалографія, магніторезонансна томографія). Дослідження об’єктивного впливу віртуальної та доповненої реальності на психофізіологію учнів практично відсутнє. Це зокрема пояснюється тим, що об’єктивне вимірювання когнітивних процесів та психофізіологічних реакцій є складнішим з методологічної точки зору, вимагає дорогого обладнання та комплексних дослідницьких підходів.
Враховуючи, що VR-технології використовуються як у терапевтичних цілях, так і в освітньому процесі, найближчим часом можна очікувати на появу ґрунтовних міждисциплінарних досліджень, щооб’єднають психологію, нейронауку, інженерію та педагогіку. Це дозволить поєднати суб’єктивні та об’єктивні показники ефективності застосування віртуальної реальності та створити стандартні протоколи для проведення подібних досліджень.
Додаткові відомості
Етимологія терміну
Термін «віртуальна реальність» має складну етимологію, що поєднує філософські концепції (Shyman K. Еволюція поняття «віртуальна реальність» у філософії // Multiversum. Philosophical Almanac. 2020. Т. 2, № 1. С. 64–85) та сучасні технологічні контексти. Слово «віртуальний» походить від латинського «virtus», що означає сила, стійкість, мужність, відвага. У середньовіччі термін «віртуальність» використовувався для позначення потенційних можливостей, які ще не реалізовані, або уявних властивостей, які ще не проявилися. З розвитком філософської думки концепція віртуальності еволюціонувала, відображаючи зміну уявлень про реальність та можливості.
Фотогалерея
Цікаві факти і висловлювання
Тезаурус ЮНЕСКО – перевірений структурований перелік термінів, які використовуються для предметного (тематичного) аналізу та пошуку документів і публікацій у сферах освіти, культури, природничих наук, соціальних і гуманітарних наук, комунікації та інформації. Його мультидисциплінарна термінологія постійно оновлюється й доповнюється у зв’язку з появою все нових програм, заходів та ін. документів Організації. З «віртуальною реальністю» пов’язано терміни Електронне навчання, М-навчання, MLearning, Мобільне навчання, Онлайн навчання, Віртуальне навчання.
Джерела
- Биков В. Ю. Відкрите навчальне середовище та сучасні мережні інструменти систем відкритої освіти // Науковий часопис НПУ імені М. П. Драгоманова. Серія 2: Комп’ютерно-орієнтовані системи навчання. 2010. № 9.
- Virtual reality and its potential for Europe / Bezegová E. та інші. Ecorys, 2018.
- Пінчук О. П. Віртуальна реальність // Енциклопедія освіти / НАПН України; за ред. В. Г. Кременя. 2-ге вид., допов. та перероб. Київ: Юрінком Прес, 2021. С. 102–103.
- Пінчук О. П., Лупаренко Л. А. Дидактичний потенціал використання цифрового контенту з доповненою реальністю // Сучасні інформаційні технології та інноваційні методики навчання: Збірник наукових праць. Київ-Вінниця: ТОВ фірма "Планер", 2022. Вип. 63. С. 39–57.
- Burov O. Y., Pinchuk O. P. A meta-analysis of the most influential factors of the virtual reality in education // Educational Technology Quarterly. 2023. № 1. С. 58–68.
- Доброносова Ю. Д. Віртуальна реальність (філософія) // Велика українська енциклопедія.
Автори
Оприлюднено: 10.04.2025
Останні зміни: 10.04.2025
Модератор: Радкевич О. П.
