V posledních letech zažívají masivní nárůst tzv. systémy virtuální reality (VR), které umožňují vstoupit do interaktivního třírozměrného prostředí, které je založeno buď na reálných základech nebo je vytvořeno zcela uměle. Hlavním úkolem tohoto rozhraní je co nejvíce přiblížit počítačem vytvořené prostředí reálné skutečnosti tak, jak jej zachycují naše smysly. V tomto 3D prostředí se uživatel může pohybovat prostřednictvím speciálních brýlí (tzv. headsetů). Ačkoli se virtuální realita využívá zejména pro zábavu (např. v rámci herního či filmového průmyslu), je aktivně využívána také např. ve zdravotnictví (3D modely orgánů, psychiatrie – odstraňování fóbií, simulování operací), v architektuře (vizualizace staveb, městských částí), v armádě (nácvik rizikových situací, trénink) apod.
Jak již bylo řečeno, základem VR jsou speciální brýle, které jsou propojeny s počítačem či mobilním telefonem a které uživateli promítají stereoskopický obraz umožňující 3D zážitek. Zároveň je VR doplněna o senzory, které sledují pozici a polohu hlavy (podle které korigují obraz v brýlích). Abychom mohli interaktivně 3D svět ovládat, jsou tyto headsety doplněny o senzory do rukou.
A. MOBILNÍ VIRTUÁLNÍ REALITA
Chcete-li si vyzkoušet virtuální realitu (VR), nejjednodušší a nejlevnější variantou bude mobilní virtuální realita. Potřebujete pouze tři věci. Chytré zařízení (smartphone), které disponuje operačním systémem Android nebo iOS a má zabudované senzory jako je akcelerometr a gyroskop. Kromě zařízení pro zpracování VR obsahu jsou potřeba ještě VR brýle určené pro smartphony, které lze zakoupit ve většině obchodech a e-shopech s elektronikou za velice příznivou cenu. A to poslední, co váš dělí od 3D prostředí je vhodná aplikace s označením „VR“ nebo „Virtual Reality“. Jelikož výpočetní grafický výkon chytrých telefonů nestále roste, jsou tato zařízení schopna zobrazit požadovaný obsah v dostatečné kvalitě. Můžeme tak ušetřit doslova desítky tisíc korun oproti pořízení výkonného stolního počítače a helmy pro virtuální realitu.
Google Cardboard
Pro vstup do 3D VR světa jsou Google Cardboard nejlevnější a nejlepší variantou. Skládají se z kartónu, suchého zipu a speciálních čoček. Do brýlí stačí vsunout mobilní telefon a ten vás přenese do simulovaného 3D prostředí. Google Cardboard si lze objednat, nebo vytvořit. Také existuje o něco dražší, ale kvalitnější česká verze PanoBoard.
Plastové VR brýle
Hledáte-li kvalitnější VR brýle a není pro vás problém připlatit si o pár stovek navíc, šáhněte po plastové variantě. Na internetu najdete širokou nabídku, např. brýle značky Retrak nebo ColorCross. Tyto headsety mají vylepšenou konstrukci, kvalitnější čočky a oproti kartónové verzi mnohem vyšší úroveň komfortu díky nastavitelnému popruhu, nižší váze a měkčímu posazení na nos. To ocení hlavně uživatelé při dlouhodobém používání. Mezi další výhody patří dioptrické zaostření s korekcí v rozmezí až několika milimetrů pro kvalitnější pohled, ovládání skrze Bluetooth ovladač nebo odnímatelná sluchátka. Ta díky zapojení dalšího smyslu ještě umocní zážitek z 3D virtuální reality.
Využití ve vzdělávání
1. Poznávání světa
Virtuální realita nenabízí pouze uměle vytvořené prostředí. Prostřednictvím mnoha aplikací si můžeme prohlížet fotografie a 360° videa z reálného světa. Jde tak o zajímavou a snadně dostupnou alternativu pro cestování. Chcete vidět z blízka Eiffelovu věž v Paříží, rozhlédnout se z Velké pyramidy v Gíze, nebo se procházet ulicemi Manhattanu? Se správnou aplikací to není problém. Obchod Google Play pro Android nebo App Store pro operační systém iOS jich nabízí spousty. My doporučujeme aplikaci Google Street View. Tato technologie je vytvořená pomocí snímkování panoramatických fotek, které si můžete zobrazit i na VR brýlích. Stačí zadat místo, kam se chcete podívat a kliknout na ikonku Google Cardboard v horní části obrazovky. Další zajímavou aplikací je Google Expeditions. Učiteli umožňuje vzít své studenty na výlet do virtuální reality a neomezuje se pouze na cestování.
Pokud raději sledujete videa, opět pro vhodnou aplikaci nemusíme chodit daleko. Postačí nám známý internetový server YouTube, který obsahuje obsáhlou databázi 360° videí. Spousta z nich pochází nejen od obyčejných lidí, ale i od sportovců, kteří natáčí svůj oblíbený sport nebo od filmových profesionálů. Většina mobilních telefonů už má YouTube aplikaci předinstalovanou. Stačí si tak vyhledat 360° video z oblasti, která vás zajímá a v nastavení zapnout VR režim. To nabízí i satelitní a kabelový televizní kanál Discovery Channel, na jehož webové stránce nalezneme 360° videa z jeho populárních televizních pořadů.
2. Dějepis a zeměpis
Tento druh videí lze využít hned v několika oborech, např. v historii, zeměpise, přírodopise nebo v cestovatelském průmyslu. Ve výuce dějepisu se žáci mohou přenést do virtuálního prostředí a nahlédnout tak do konkrétní historické doby. Žáci na vlastní oči sledují tematické předměty té doby a díky svým zážitkům si lépe pamatují získané informace. Je možné i znova „zažít“ určitou historickou událost. Zajímavým příkladem jsou aplikace Titanic VR nebo Apollo 11 VR. Uživatel má zde možnost prozkoumat vrak Titanicu nebo převzít kontrolu nad řídícím modulem Apolla 11.
Virtuální prohlídky umožňuje např. Sites in VR. Žákům je prostřednictvím této aplikace umožněno navštívit muzea, památky nebo i místa, které jsou v reálném světě veřejnosti nepřístupná. Lze tak aplikaci využít i v hodinách zeměpisu, kdy odpadá problém s vynaložením cestovatelských nákladů a je možné „cestovat “zcela bezpečně po celém světě.
3. Lidské tělo ve virtuální realitě
Virtuální realita má obrovský potenciál a je využívána stále častěji nejen na základních školách. Na Slovensku již několik středních zdravotnických škol zprovoznilo tzv. virtuální anatomickou učebnu. Studenti se učí anatomii s pomocí aplikace Human Anatomy VR, za kterou stojí slovenská firma Virtual Medicine. Díky 3D modelu lidského těla si v aplikaci můžete prohlédnout každý orgán, sval či celou kostru a podrobně tak prozkoumat jednotlivé části těla, které lze rozebrat a na zpět poskládat. Tato a jí podobné aplikace zlepšují u studentů motivaci pro studium a pomáhají zlepšovat jejich dlouhodobou paměť. Drtivá většina slovenských studentů, kteří s aplikací pracují, se shodla na tom, že anatomie se jim učí daleko snáze a virtuální realitu by uvítali i v jiných předmětech.
4. Stavebnictví a mechatronika
Stavebnictví je jednou z mnoha oblastí, kde můžeme maximálně využít potenciál virtuální reality. Tato technologie je velice přínosná, neboť pomáhá zlepšovat uvažování ve 3D prostoru a vylepšuje kritické myšlení studentů. Dále může virtuální svět obsahovat i interaktivní prvky zaměřeny přímo na edukaci uživatele, který zkoumá jednotlivé komponenty daného zařízení a zjišťuje, jak funguje a jak se správně používá. Jde tak o ideální variantu, pokud studenti nemají přístup k moderním přístrojům, se kterými by mohli manipulovat a sbírat potřebné zkušenosti. Navíc se nemusí bát, že se poraní nebo že drahá zařízení poškodí.
5. Výuka cizího jazyka
Virtuální realita dosahuje výborných výsledků i v oblasti výuky cizích jazyků. To dokazují např. čínští studenti, kteří se při výuce anglického jazyka zdráhali mluvit a za pomoci virtuální reality překonávali tuto bariéru. Uživatel ve virtuální realitě jen reaguje na předem připravené scénáře a jeho odpovědi jsou zpracovány a vyhodnoceny umělou inteligencí, která mu okamžitě předá zpětnou vazbu.
B. POKROČILÉ HEADSETY
Pokročilé systémy 3D virtuální reality se skládají z helmy připojené k počítači (headset) a senzorů, které umožní detekovat pohyb a polohu dané osoby, stejně tak jsou schopny vyvolat interakci. V řadě případů je součástí pokročilých VR systém detekce polohy rukou. Mezi nejrozšířenější systémy 3D VR současnosti patří především systém HTC Vive, Oculus Rift, Oculus Go či novější Oculus Quest.
Oculus Rift
Oculus Rift je jedním z prvních a nejznámějších projektů ze světa virtuální reality. Headset se skládá ze dvou samostatných OLED displejů a vestavěných sluchátek. Součástí balení jsou i senzory a dva ovladače. Prvním z nich je malé zařízení pro základní ovládání a druhým je ovladač pro Xbox one, který lze využít i na PC. Mezi další důležitá příslušenství patří bezdrátové ovladače Oculus Touch – pro pravou i levou ruku. Díky nim jsou pohyby ve VR intuitivní a přesné. Ovladače jsou mnohem lehčí než např. zmíněný ovladač pro Xbox one a na každém z nich se nachází malý joystick a několik tlačítek. Nechybí ani vibrační odezva. Ovladače jsou navíc kompatibilní i se systémem Oculus Quest.
(Oculus Rift v akci)
Na jaře příštího roku bude k dispozici nová vylepšená verze s označením Rift S. Výraznou novinkou je nový systém pro snímání vašeho pohybu (inside-out tracking). Brýle jsou osazeny pěti zabudovanými kamerami, díky kterým odpadá nutnost externích snímačů. Headset si tak vypočítá svou pozici v místnosti sám a nebude už záležet na tom, jakým směrem jste otočeni. Zmizí i sluchátka, která nahradí dva zabudované reproduktory (levý a pravý). Další novinkou je např. přechod na LCD displej s vyšším rozlišením (2560 x 1440 pixelů) nebo nový design a vylepšená ergonomie.
Veškeré hry, výukové a zajímavé aplikace pro Oculus rift najdeme v obchodě Oculus Store nebo na platformě Steam určené k digitální distribuci her a softwaru.
Oculus Go
Cílem firmy Oculus VR, kterou vlastní od roku 2014 firma Facebook, je dostat k virtuální realitě co nejvíce uživatelů. To se ji daří s pomocí Oculus Go. Tento autonomní VR headset nepotřebuje žádný chytrý telefon ani výkonný počítač. Stačí zařízení zapnout, připojit se k síti Wi-Fi a rovnou jej můžete používat. Zařízení nepotřebuje žádné nastavení sledovacích systémů. Hlavní předností je absence kabelů. Uživatel se tak bez obav může otáčet o 360 stupňů, což dodává mnohem větší pocit svobody a prohlubuje zážitek z 3D virtuálního prostředí.
Jde tak pouze o brýle, které obsahují integrovaný počítač s LCD displejem (rozlišení 2560 x 1440 pixelů) a zabudované reproduktory, pomocí kterých můžeme naplno zažít 3D virtuální realitu. Hmotnost je pouhých 485 gramů, takže jsou pohodlné, lehké a uživatelsky přívětivé. Na jedno nabití pak vydrží 2-3 hodiny. Součástí balení je také intuitivní bezdrátový ovladač do ruky, pomocí kterého se brýle ovládají.
Headset Oculus Go podporuje i osoby se zrakovými vadami, včetně uživatele s brýlemi - k headsetu se dodávají různé vložky, které umožňující zprostředkovat VR zážitek i osobám, které nosí dioptrické brýle.
Po zapnutí headsetu se ocitnete v prostředí Oculus home. Jde o virtuální prostor, který si lze přizpůsobit a kde můžete procházet více než tisíc aplikací dostupných v obchodě Oculus Store. Přestože dominují především různé druhy VR her, jsou dostupné i různé druhy aplikací zaměřených na vzdělávání. Navíc každý den do virtuálního obchodu přibývají novinky a řada z aplikací je dostupná zcela zdarma. Interakci s panelem umožňuje laserový ukazatel od virtuálního ovladače. S jeho pomocí procházíte obchod, instalujete aplikace a upravujete nastavení systému.
Cena brýlí je již nyní pro školy dostupná a pohybuje se od 7 000 Kč s DPH (32 GB verze) do 8 000 Kč s DPH (64 GB verze).
Oculus Quest
Oculus Quest je nejnovější autonomní systém pro 3D virtuální realitu od firmy Oculus VR, který kombinuje tři důležité prvky svých předchůdců – ovladače, bezdrátový design a kompletní snímání polohy uživatele. Tato novinka se na první pohled příliš neliší od předchůdce jménem Oculus Go. Hlavní změny se však udály uvnitř.
Zařízení nabízí dva OLED displeje s vysokým rozlišením 1440 x 1600 pixelů (pro každé oko) a vše pohání výkonný mobilní procesor, díky kterému značně narostl grafický výkon headsetu. Přestože byl Oculus Go také bezdrátový, dokázal svými senzory zaznamenat pouze rotační pohyby hlavou (3DoF). Oculus Quest již dokáže snímat pohyby ve všech směrech (6DoF) stejně jako Oculus Rift. Změnou prošly i Touch ovladače, které s vysokou přesností snímají i pohyby prstů.
Netřeba se obávat, že by nastavení headsetu bylo složité nebo zdlouhavé. Zařízení nejprve propojíte s mobilní aplikací, podržením příslušného tlačítka na ovladačích Touch provedete synchronizaci s brýlemi a po nasazení si už jen vymezíte herní prostor (max. plocha je 7x7 metrů). Vše je během chvíle hotové a co víc, nastavení je nutné provést pouze jednou pro danou místnost. Quest si umí zapamatovat až pět místností.
Firma Oculus VR myslela i na bezpečnost, kterou zajišťují kamery v headsetu. Ty hlídají vymezenou oblast kolem vás a pokud se přiblížíte k její hranici, rozsvítí se neonová síť jakožto viditelná zeď této oblasti. Pokud touto „zdí“ projdete, síť zčervená, hra či aplikace se vypne a brýle přepnou na prostorový obraz toho, co je kolem vás. Bohužel v úplně tmě kamery nedokážou dobře fungovat a problém může dělat i přímý sluneční svit.
Co se týče aplikací, v současné době není nabídka tak velká jako je tomu u Oculus Rift nebo Oculus Go. Ovšem stejně jako pro výše zmíněné systémy i pro tento vznikají nové a nápadité aplikace každým dnem.
Prodejci aktuálně nabízí dvě varianty Oculus Quest – cena se pohybuje od 13 000 Kč s DPH (64 GB verze) do 16 000 Kč s DPH (128 GB verze). Pro školu je verze s velikostí paměti 64 GB naprosto dostačující.
Využití ve vzdělávání
Brýle se dají v rámci vzdělávání využít různými způsoby. Jedním z nich je např. využití 3D interaktivního prostředí v rámci výuky přírodopisu - konkrétně např. učivu o různých podmořských tvorech. Žáci mohou díky Oculus Go a aplikaci Ocean Rift (cena do 10 dolarů) nahlédnout do podmořského světa a zažít intenzivní zážitek z vodní říše.
(Ocean Rift)
K dalším zajímavým aplikacím patří různé druhy vesmírných simulátorů (Oculus Go nabízí např. možnost projít si mezinárodní vesmírnou stanici ISS pomocí aplikace Mission:ISS, podívat se na Mars, apod.), prozkoumat lidské tělo pomocí aplikací Human Anatomy nebo The Body, projít si virtuálně různá města, podívat se např. do Černobylu s aplikací Chernobyl VR Project a prožít si zážitek z města duchů. Nebo se s aplikací National Geographic Explore VR vydat na expedici do Antarktidy.
Jak virtuální realitu využít v předmětech jako je např. český jazyk? Zajímavá je např. aplikace Virtual Speech, která je určena těm, kteří mají trému, když mají vystupovat před publikem a např. přednášet. Aplikace umožňuje simulovat různá prostředí, ve kterých můžete před virtuálním publikem trénovat své řečnické dovednosti a zbavovat se trémy. Nebo s aplikací Anne Frank House VR se ocitnete v roce 1942 v autenticky vybaveném domě Anny Frankové, který můžete prozkoumat.
Pro aktivní odpočinek máme tip na velice kreativní aplikaci Tilt Brush. Ta žákům dovolí popustit uzdu fantazie, neboť umožňuje malovat ve 3D prostoru s virtuální realitou. Ať už se jedná o krajinu, portrét nebo aktivní sopku, pomocí trojrozměrných tahů štětcem lze vytvořit cokoliv. Za zmínku stojí i simulátor Guded Tai Chi, který vás přenese do exotického prostředí a během cvičení vás virtuální průvodce naučí základy tohoto čínského bojového umění.
