Государственное учреждение
Республиканский центр по
организации оздоровления,
отдыха и занятости детей
и подростков

Принцип работы очков виртуальной реальности

Одним из наиболее популярных направлений развития виртуальной и дополненной реальности является образование. Существует много различных вариантов применения современных технологий в этой области — от простых школьных туров по Древнему Египту на уроках географии до обучения специалистов для работы на сверхскоростном поезде или на космической станции.

Влияние современных гаджетов на зрение ребенка

Есть мнение, что современные гаджеты серьёзно портят зрение. Особенно обвиняют в этом излучение от экранов. На самом деле ни один современный гаджет не превышает нормы электромагнитного излучения, и в этом смысле не несёт никакой опасности для зрения. Однако существует ряд факторов, на которые необходимо обратить внимание, чтобы сохранить остроту видения у себя и детей. Это размер и качество экрана устройства и условия его использования.

Чем меньше и хуже экран, тем сильнее приходится напрягать глаза. Поэтому телевизор лучше планшета. Нельзя долго смотреть на яркий экран, находясь в тёмном помещении. Лучше не читать с экрана и не давать детям смотреть мультфильмы в условиях сильной тряски. Необходимо правильно настроить освещённость экрана устройства: если на улице вы используете полную яркость, заходя в помещение, уменьшайте её на 2/3. Давая ребёнку смартфон или планшет, лучше посадить его за стол или поставить гаджет на подставку, чтобы расстояние от глаз ребёнка до экрана не менялось. Все эти рекомендации призваны снять чрезмерную нагрузку с глазных мышц и являются профилактикой снижения остроты зрения. 

Говорить же о том, что использование гаджетов ведёт к слепоте, не правильно. Лучший способ защитить глаза ребёнка — ограничить время «общения» с гаджетом. Надо помнить, что длительное непрерывное «общение» с любым современным устройством вызывает синдром сухости глаз. Смотря на яркий экран, мы в 2-3 раза реже моргаем, а значит, недостаточно увлажняем свои глаза. В свою очередь, сухость глаз может привести к развитию их воспаления.

Как и любую другую проблему, снижение зрения легче предупредить, чем лечить. Меры профилактики не так сложны, как кажется. Стоит обращать внимание на размер и качество экрана (чем больше, тем лучше), правильно настраивать освещение (в помещении достаточно 1/3 от полной яркости), читать или смотреть видео, установив гаджет на подставку или положив на стол.

В тёмное время суток использовать гаджеты только с дополнительным освещением. Давать глазам отдых каждые 30-40 минут. По возможности ограничить время непрерывного использования гаджетов. 

Дополнительным фактором, который, наряду с использованием современных девайсов, может спровоцировать ухудшение зрения у человека, является изначальная предрасположенность к тому или иному заболеванию глаз. Особенно это касается детей, у которых чрезмерные нагрузки на глаза при наличии врождённой патологии значительно ускорят её развитие. Прежде чем купить ребёнку планшет или смартфон, стоит сводить его на приём и осмотр к врачу-офтальмологу.

Информация подготовлена специалистами филиала ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Калининградской области в городе Зеленоградск».

Как работают компьютерные очки?

Компьютерные очки имеют одно основное отличие от очков, предназначенных для других целей. Это функция блокировки лучей синего спектра. Способ это блокировки может быть двух вариантов:

  1. Тонировка. Тонированные линзы имеют выраженный коричневатый оттенок. Такие очки широко применялись несколько лет назад, пока на смену им не пришли более современные технологии.
  2. Отражающее покрытие. Современные линзы с так называемым покрытием Blue blocker блокируют сине-фиолетовый спектр экрана и отражает свет от самих линз. Такие линзы прозрачные, но имеют голубой остаточный рефлекс.

Помимо блокировки излучения, компьютерные линзы также помогают уменьшить яркость от экрана и верхнего освещения, тем самым снижая напряжение глаз. Компьютерные очки — реально существующая оптика, разработанная специально для пользователей компьютеров с учетом всех вышеперечисленных особенностей работы за ним.

VR – не так дорого, как кажется

Хотя Oculus без контроллеров обойдется в 600 долларов минимум, существует множество мобильных VR- гарнитур. Они не такие навороченные, но с успехом выполняют свои функции и намного дешевле. Некоторые пользователи даже умудряются делать очки из картона.

Источниками изображения в VR выступают 4 вида устройств:

  1. Мобильный телефон. Наиболее доступный и простой вариант. Чтобы попасть в виртуальную реальность, вам понадобятся смартфон и мобильная VR-гарнитура, средняя стоимость которой около 15 – 40 долларов.
  2. Многофункциональное устройство.Более дорогое, но все еще доступное, решение. Вам не нужен смартфон, компьютер или консоль. Приложения и игры загружаются сразу в очки. Некоторые гарнитуры можно подключить кабелем HDMI к другим источникам изображения, а другие полностью портативны.
  3. PS4 + гарнитура PSVR.PlayStation VR стала востребованной благодаря популярности консолей от Sony. Если у вас есть PS4, вы можете докупить PSVR. Обойдется гарнитура приблизительно в 400 баксов. Чек не маленький, но качество виртуальной среды того стоит.
  4. Компьютер.Два крупнейших игрока в этой области – Oculus и HTC. Оба производителя могут похвастаться высочайшим качеством картинки. Oculus Rift обойдется в 600 долларов, а HTC Vive – 800 долларов. Несмотря на космический ценник, вам все равно придется проапгрейдить компьютер.

Если вы новичок, стоит покупать простенькие VR очки и тестировать бесплатные приложения для смартфона.

Новое или хорошо забытое старое?

Здесь, однако, надо уточнить два обстоятельства. Все без исключения шлемы предыдущих поколений потерпели фиаско на массовом рынке и распространились максимальным тиражом в несколько тысяч, а значит, ни о каком массовом опыте использования речи быть не может. И второе: они и близко не могли похвастать таким воздействием на человека, как новое поколение устройств.

По большому счёту, предыдущие попытки перенести игрока в виртуальное пространство сводились к тому, что статичный экран монитора уменьшался и превращался в низкокачественный экран шлема перед глазами игрока, иногда – с некоторым эффектом стереоскопии (объёмного видения). Принципиальное отличие нового поколения устройств в том, что они довольно точно передают движение головы в виртуальном пространстве, а некоторые модели и вовсе распознают движение игрока в комнате, в том числе его рук, и соотносят с игровым персонажем.

Такая, на первый взгляд, мелочь кардинально меняет восприятие пользователя: мозг быстро начинает ассоциировать себя с виртуальным телом (протагонистом), и эта ассоциация принципиально полнее, чем при считывании картинки с монитора или телевизора. Но из этого следует и целый ряд потенциальных проблем и угроз, начиная с головокружения и тошноты, которую испытывают практически все обладатели новинок, заканчивая возможными нарушениями в психике после долгого использования в играх, связанных, например, с насилием. Для того чтобы определить возможные вред и пользу от шлемов виртуальной реальности, мы поговорили с экспертами в области психологии и психотерапии, а также провели несколько экспериментов.

Как виртуальная реальность влияет на психику детей?

Опасность виртуального мира подстерегает малышей и подростков. Нужно помнить о воздействии девайсов на психику ребенка. Чтобы полноценно развиваться, ребенку нужно постоянно контактировать с окружающим миром. Такой контакт включает в себя общение со сверстниками и родителями, развивающие игры, исследование дома и природы, поиск новых звуков. Благодаря этим действиям ребенок получает эмоциональные впечатления, потому что каждое движение он пропускает через себя. Он обдумывает каждую полученную информацию и сохраняет её в своем сознании.

А вот различные девайсы предоставляют детям лишь изображение, которое не может «поговорить» с ними. Конечно, развивающие мультфильмы и детские передачи дают малышу полезную информацию, но они не реагируют на конкретного ребенка, не вызывают у него какого-то действия, а просто гипнотизируют разноцветными образами.

Кроме того, до определенного возраста детей привлекают лишь яркие изображения, которые быстро сменяют друг друга. Малыши не способны усваивать сюжет, воспринимать характеры героев и оценивать их поступки. С таким же успехом можно посадить ребенка перед стиральной машиной, и он с упоением будет рассматривать крутящийся барабан.

К тому же зависимость от гаджетов возникает очень быстро. Попытки родителей отвлечь от экрана малыша заканчиваются плачем и скандалами, ведь отказаться от того, что приносит удовольствие, очень сложно.

Как работают шлемы виртуальной реальности?

Все VR-шлемы работают по одному и тому же принципу. В каждый из них встроено по пару стереоскопических экранов или их эмуляторов для визуального ряда. Устройство рендерит сразу две картинки отдельно для каждого из глаз, а разница между ними и создает эффект присутствия.

Зачастую вместе со шлемом виртуальной реальности используются наушники, которые передают звуки окружающей пользователя трехмерной среды. В идеале оба устройства вывода должны одновременно реагировать на поворот головы пользователя для более глубокого погружения.

Как работают шлемы виртуальной реальности?

Кстати, вот тут подробно рассказывают о присутствующих сегодня на рынке VR-шлемах и самом простом способе собрать собственный из картона:

Если мы говорим об интерактивном VR, в данном случае нужны различные контроллеры и другие инструменты ввода. Их разнообразие отложим для отдельного тематического материала.

Что уже есть на рынке

Сегодня интерес к этой теме у бизнеса огромный. Уже более 40 стартапов в Европе и США предлагают решения для VR-психотерапии. Некоторые из них концентрируются на одной фобии, как, например, PhobiaVP, «заточенная» на преодоление страха высоты, другие продвигают сразу несколько разработок, включающих борьбу с боязнью высоты, пауков и змей, закрытых пространств, самолетов, алкогольной и никотиновой зависимости, как, например, Virtual Reality Medical Center, Limbix или Virtually Better.

Есть и специфические решения. Например, приложение HypnoVR предназначено непосредственно для гипноза, платформа OnComfort содержит набор инструментов, ориентированных на расслабление и/или нивелирование страхов онкобольных во время прохождения процедур химио- и радиотерапии, ZenView разработана для релаксации, а Meditation VR — для медитации.

Передовые научные хабы и площадки также работают над проектами в этой сфере. Так, свои проекты VR с «психиатрическим» уклоном есть в Стэнфорде, Гарварде, а также в Оксфордском университете, специалисты которого сконцентрированы на лечении боязни высоты, а также различных психозов и тревожных состояний. Они отмечают, что им удалось добиться значительного прогресса в избавлении от страха высоты. Результаты исследования представлены в издании The Lancet Psychiatry. Например, здесь мы можем видеть реакцию человека при пребывании на высоте до и после прохождения терапии:

Пожалуй, наиболее полный «функционал» и широкую тематику предлагает онлайн-платформа Psious VR Therapy. Сообществу из более чем 500 психотерапевтов доступны инструменты для борьбы с самыми разными видами фобий, включая клаустрофобию, боязнь полетов, высоты, пауков, публичных выступлений, а также средства для работы с посттравматическим стрессом, расстройствами пищевого поведения, депрессивными состояниями и так далее. Годовая подписка стоит около 1,5 тыс. долл., в дополнение специалист получает тренировочные материалы с инструктажем и возможностью участия в онлайн-семинарах.

Медицина

Подготовка врачей

Сейчас хирурги практикуются на трупах или натуралистичных моделях тела. И всё же манипуляции на живом человеке отличаются от тренировочных. Технология VR позволяет создавать полностью интерактивных «пациентов», которые нуждаются в операции. Это поможет обучать хирургов, которые сразу после завершения обучения будут готовы к встрече с реальными больными.

Реабилитация

VR может помочь пациентам преодолеть проблемы с балансом и подвижностью после инсульта или травмы головы. Врач контролирует обстановку, в которой находится больной, может изменять её по необходимости, наблюдать, как человек реагирует на неё и что нуждается в коррекции. Тренировки на баланс позволят пациенту сохранять равновесие в схожих ситуациях в будущем.

Для людей, которые нуждаются в восстановлении подвижности частей тела, VR позволяет геймифицировать тренировки. Согласно исследованиям, реабилитация в использованием технологии приводила к улучшениям быстрее, чем традиционные варианты.

Обезболивание и отвлечение

Виртуальная реальность помогает отвлечь пациентов от дискомфорта, связанного с медицинскими манипуляциями, и даже обладает болеутоляющим эффектом. С помощью VR-очков и наушников для них создают иллюзию обстановки, не связанной с клиникой и неприятными ощущениями.

Виртуальная реальность уменьшает беспокойство у пациентов с онкологией, проходящих химиотерапию. Технологию также используют для пациентов с ожогами при болезненных манипуляциях. В Университете Вашингтона для этого создана специальная игра SnowWorld. Пациенты, которые во время медицинских манипуляций играют в неё, испытывают на 50% меньше боли. Эти данные подтверждены с помощью приборов, фиксирующих изменения в мозгу. Стоит отметить, что виртуальную реальность применяют не вместо лекарств, а вместе с ними: боли при перевязке ожогов такие сильные, что одни таблетки не справляются.

Тестировали VR и в кабинетах зубных врачей. Треть пациентов с помощью очков виртуальной реальности перенесли на берег моря, треть — в городскую среду, остальные не пользовались устройством. В итоге те, кому демонстрировали полосу прибоя, сообщили, что практически не почувствовали боли.

Планирование сложных операций

Рутинные хирургические операции похожи одна на другую, но иногда встречаются сложные случаи, при которых врачам нужно сначала подумать, как действовать, чтобы избежать осложнений. Так, VR использовалась в США при разделении сиамских близнецов. Операция была потенциально опасной для младенцев. Однако медики с помощью КТ, УЗИ и МРТ сделали детальную визуализацию тел пациентов, а затем определили порядок действий и возможные осложнения. Благодаря такой подготовке операция прошла успешно.  

Простая технология?

Может показаться, что этот прибор — это довольно простая вещь. Ведь есть очки виртуальной реальности для смартфона. В реальности HTC Vive, Oculus Rift или PlayStation VR — это очень мощные вещи, которые были созданы с конкретной целью. Чтобы клиента обмануть и сделать так, что после их установки он почувствовал себя внутри игры.

Простая технология?

Нужно, однако, ближе ознакомиться с тем, как работает такая виртуальность – часто, пытаясь ее понять, люди пользуются исключительно собственными представлениями и ожиданиями. Есть много различных типов виртуальной реальности. В любом случае речь идет об одних и тех же механизмах и принципах работы.

Влияние на вестибулярный аппарат

Вестибулярный аппарат – наш внутренний орган балансировки, он позволяет сохранять равновесие. Это сложный комплекс из многочисленных рецепторов равновесия, дополненный информацией от осязания, зрения и слуха.

Симптомы такие же, как при морской болезни. Тошнота и рвота – первые цветочки из этого букета. Может измениться зрительное восприятие, когда изображение размывается или удваивается. Другие симптомы – дезориентация, повышенное потоотделение и/или слюноотделение, головокружение, боли в голове или глазах, вялость.

Вестибулярный аппарат может сбоить при быстрой смене пространственной ориентации в VR-шлеме примерно как при морской качке.

Рыночная оценка и перспективы

Перспективу рынка виртуальной реальности в медицине хорошо понимают бизнес-аналитики.

Так, в аналитической компании Research and Markets считают, что к 2023 году объем мирового рынка технологий дополненной и виртуальной реальности для здравоохранения приблизится к отметке в $5 млрд. По оценкам экспертов, уже в 2017 году AR- и VR-технологии медицинского назначения обеспечат выручку игрокам отрасли в размере $769,2 млн.

Пока VR-технологии еще не стали повсеместной врачебной рутиной. Приведенные примеры, в первую очередь из области хирургии, относятся скорее к исследовательским разработкам. Повсеместному внедрению VR мешают слабая доступность программных и аппаратных решений и недостаточное количество клинических испытаний.

Уверенно можно сказать, что многие из указанных технологий станут вполне обыденными совсем скоро. Разработки в области больших данных и искусственного интеллекта способны добиться внедрения виртуальной реальности во врачебную практику.

Искусственный интеллект, анализируя трехмерные данные, уже умеет давать подсказки врачам. Вполне возможно, что нейросеть вскоре начнет совершать хирургические операции самостоятельно.