Сборник методических материалов «Образовательный потенциал маркерной технологии дополненной реальности»

ГБОУ СОШ № 4 г. Сызрани

Сборник методических материалов

«Образовательный потенциал маркерной технологии дополненной реальности»
Сызрань

2014 г.
СОДЕРЖАНИЕ

Образовательный потенциал маркерной технологии

Мастер-класс по использованию онлайн-сервисов для просмотра готовых решений маркерной технологии дополненной реальности 7

Мастер-класс по использованию документ-камеры и куба дополненной реальности в образовательном процессе 9

Мастер-класс по созданию презентаций и маркеров дополненной реальности в приложении EV Toolbox 10

Мастер-класс по созданию 3d-книг с помощью онлайн-сервиса ZooBurst 14

Список использованных источников 23

         Дополненная реальность (англ. Augmented reality, AR), - термин, относящийся ко всем проектам, направленным на дополнение реальности любыми виртуальными элементами. Эта интерактивная технология дает пользователю возможность наложить специальные компьютерные 2D и 3D объекты поверх изображения с видеокамеры и, таким образом, «дополнить» реальность.

Сам термин предположительно был предложен работавшим на корпорацию Boeing исследователем Томом Коделом в 1990 году. Существует несколько определений дополненной реальности:

• 
  Исследователь Рональд Азума в 1997 году определил дополненную реальность как систему, которая:
  

- Взаимодействует в реальном времени.

- Работает в 3D.

• 
  Дополненная реальность – добавление к поступающим из реального мира ощущениям мнимых объектов, обычно вспомогательно-информативного свойства.
  

Как работает маркерная технология дополненной реальности:

• 
  Перед веб-камерой, подключенной к компьютеру размещается специальное изображение-маркер. Это может быть двухмерное изображение, отпечатанное на простом листе бумаги.
  
• 
  Специальная программа, запущенная на компьютере, анализирует полученное изображение с камеры и дополняет его на экране монитора виртуальными объектами (рис. 1). Маркер можно перемещать и поворачивать, тогда и изображение будет следовать за маркером.
  

Чтобы применять в обучении маркерную технологию дополненной реальности нужны 4 компонента:

1. 
   компьютер (ноутбук, нетбук)
   
2. 
   веб-камера
   
3. 
   маркер
   
4. 
   программа.
   

В процессе обучения происходит передача и усвоение обучающимися определённых знаний, умений и навыков. Всему этому дополненная реальность может очень хорошо содействовать, в первую очередь благодаря тому, что именно AR-контент, который может быть продемонстрирован обучающимся, способствует облегчению процесса усвоения знаний. Особенно если эти знания относятся к категории абстрактных или теоретических. Поэтому мы можем рассматривать технологию дополненной реальности как замечательный вспомогательный инструмент для обучения.

Если вести речь о маркерной технологии дополненной реальности, то включается пространственное мышление, ведь пользователь должен следить за тем, в каком положении по отношению к камере находится маркер, какие манипуляции он с ним производит. При этом на экране мы можем видеть как зеркальное отображение пользователя и маркера, так и прямое, и это задействует дополнительные зоны мозга. Поэтому маркерная технология является одним из инструментов для развития моторики.

Там, где действительно нет возможности продемонстрировать реальный процесс (будь это физическое явление, химическая реакция и т.д.), AR будет прекрасным инструментом.

Создание учебной литературы нового поколения с AR-маркерами: книги, атласы, учебники – для печати на страницах книги маркеров для AR не надо никаких особых затрат. Зато, как оживится, в прямом смысле этого слова, страница книги, если, к примеру, ученик увидит на ней трёхмерное изображение пирамиды Хеопса или первой паровой машины Уатта. При этом, перемещая учебник, можно рассмотреть дополненный виртуальный объект в различных ракурсах и масштабах. Появится возможность, не выходя за пределы класса, рассматривать трёхмерные залы и выставки мировых музеев.

Большие перспективы использования AR в компьютерных классах, где ученики перед монитором и веб-камерой смогут, например, собирать из блоков виртуальный компьютер, рассматривать трёхмерные интерактивные модели процессора, винчестера или ставить в дополненной реальности эксперименты по физике или химии. Воображение рисует огромные возможности новой технологии в обучающих и не только, компьютерных играх. Какому ребёнку не захочется увидеть себя в средневековых доспехах с мечом или очутится среди героев русских народных сказок.

Инструменты для просмотра дополненной реальности представлены в большом количестве для мобильной техники. Мы столкнемся с дефицитом таких инструментов для компьютерной техники. Для компьютерной техники можно предложить плагин для браузера от компании Eligo Vision и программное обеспечение для документ-камеры Smart (куб дополненной реальности входит в комплект с документ-камерой).

Для создания же своих маркеров дополненной реальности существуют бесплатные и коммерческие программы. Работа в бесплатных приложениях требует знание программирования. Платная программа EligoVision Toolbox от компании Eligo Vision позволяет создавать не только маркеры, но и презентации дополненной реальности. Существует пробная 30-дневная ее версия.

На сегодняшний день начать эксперименты с дополненной реальностью можно с помощью онлайн-сервиса ZooBurst. Создайте свою 3D-книгу, озвучьте ее и с помощью маркера просмотрите ее.

Маркерная технология дополненной реальности имеет огромные перспективы в системе образования нового поколения. Она будет набирать популярность, как в повседневной жизни людей, так и в профессиональной сфере, и станет привычным инструментов образования и обучения, помогая учащимся в изучении и осмыслении новых тем.

1. 
   С сайта EligoVision по ссылке http://www.eligovision.ru/download/software/plugin/ скачать плагин для просмотра объектов дополненной реальности eview_ru.exe.
   
2. 
   Установите его на компьютер.
   
3. 
   Зайдите в раздел «Скачать», подраздел «Демо» сайта EligoVision.
   
4. 
   Выберите любое решение, перейдите по ссылке, скачайте программу (например, «Путешествие внутри компьютера») и распечатайте маркер дополненной реальности.
   

5. 
   Запустите скачанную программу и поднесите маркер к веб-камере и рассмотрите изображение на экране.
   

Компания EligoVision использует технологию «Живых 3D-меток». «Живая 3D метка» — это обычное изображение, нанесенное на какую-либо поверхность, например бумагу, пластик или другой материал. Когда вы подносите метку к камере, то на экране появляется виртуальный 3D объект с анимацией или видео.

Изображение, закодированное в метке, становится объемным: машины начинают ездить по виртуальным дорогам, спутники – двигаться на своих орбитах, шары в лабиринтах — кататься, а герои игр двигаются и приветствуют игроков.

Метки можно вращать, наклонять и перемещать в реальном пространстве в любом направлении, и все 3D модели на экране будут в точности повторять перемещения метки перед камерой.

«Живая 3D метка» может содержать в себе любое наполнение: от достаточно простого предмета, такого как статичная модель машины или здания, до сложной презентации с использованием анимации и связей между виртуальными объектами, такой как, например, управление посадкой самолета или выращивание цветка, с дополнительной текстовой или звуковой информацией.

На онлайн-ресурсе http://www.artmostra.ru/ar-online/ можно рассмотреть трехмерную модель Эйфелевой башни. Следуйте инструкции, распечатайте маркер и рассматривайте модель.

1. 
   Необходимо установить пакет инструментов дополненной реальности к программному обеспечению Smart Notebook.
   
2. 
   Подключите документ-камеру Smart к компьютеру и приготовьте куб дополненной реальности.
   

3. 
   Положите куб под документ-камеру. Трехмерный объект автоматически появится на интерактивной доске через несколько секунд.
   

4. 
   Вы можете перемещать и вращать куб.
   

1. 
   Получите демоверсию программы EVToolbox с сайта EligoVision. Для этого зайдите в раздел «Toolbox», в подраздел «Заказать».
   
2. 
   Заполните форму для получения демоверсии бесплатно.
   
3. 
   После получения программы установите ее.
   

4. 
   В меню выбираем Файл > Новый проект
   
5. 
   Открывается экран проекта. Слева расположена панель проекта, где показаны все добавленные в проект объекты взаимодействия. Справа находится панель свойств, где показываются свойства объектов из панели проекта. По центру располагается рабочая область, где можно настраивать сценарий презентации (если выбрать Сценарий в панели проекта) и отображение графических элементов в презентации.
   

6. 
   Для создания презентации нам нужно добавить объекты маркера и модели. Для добавления объекта маркера выбираем в меню Презентация > Создать объект > Объект маркера, в открывшемся окне выбираем файл ev_pattern.png.
   
7. 
   Добавляем объект модели: Презентация > Создать объект > Объект модели, далее выбираем файл ev_model.ive. Модель должна быть в формате FBX (поддерживается также формат IVE).
   
8. 
   После добавления открываются свойства объекта модели, где можно настроить как будет располагаться модель относительно маркера, нажимаем кнопку Установить масштаб. В этом случае модель подстраивается под соразмерный маркеру масштаб в автоматическом режиме. Вы также можете настроить масштаб модели вручную.
   
9. 
   Теперь нам нужно связать объект модели с объектом маркера, чтобы при появлении маркера на нем отображалась модель. Для этого нужно проставить параметр Объект маркера, нажимаем на иконку неопределенного объекта и выбираем ранее добавленный объект маркера.
   

10. 
    Теперь можно посмотреть что получилось. Выбираем в меню Файл > Предпросмотр. Запускается окно prEView, нажимаем кнопку Play и презентация запускается.
    

11. 
    Скачайте векторное изображение шаблона и откройте его в любом графическом редакторе.
    
12. 
    Поместите внутрь рамки изображение так, чтобы оно не пересекалось с линиями и точками шаблона (поля должны быть достаточными для того чтобы при удалении от камеры изображения не слились).
    
13. 
    Распечатайте маркер в удобном для вас масштабе, чтобы было комфортно им манипулировать, не рискуя случайно перекрыть рукой (пальцем) линии шаблона.
    
14. 
    Создайте паттерн, вырезав в графическом редакторе линии шаблона из маркера. Сохраните файл в формате png. EV Toolbox может самостоятельно конвертировать изображение в нужный формат при условии, что изображение не содержит линий шаблона. Конвертация происходит автоматически при добавлении маркера с помощью действия Add Marker.
    

Для работы маркера требуется его печатная версия и файл с изображением его внутренней части (паттерна). Файл с паттерном должен в точности содержать изображение внутренней части маркера, включая белые поля, но исключая шаблон (линии с точками). Изображение должно быть черным на белом фоне. Промежуточные оттенки серого допускаются при достаточном контрасте изображения по отношению к фону. В картинке не должно быть прозрачных или полупрозрачных пикселей. Разрешение изображения должно составлять 128 X 128 точек. Для хранения изображений рекомендуются использовать формат PNG (Grayscale).

1. 
   Smart Techologies [Электронный ресурс] // http://www.smarttech.ru/mixedreality.html
   
2. 
   Все о дополненной реальности [Электронный ресурс] // http://arnext.ru/dopolnennaya-realnost
   
3. 
   Дидактор [Электронный ресурс] // http://didaktor.ru/obuchayushhij-effekt-dopolnennoj-realnosti/
   
4. 
   Дополненная реальность [Электронный ресурс] // http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/905729
   
5. 
   Дополненная реальность в образовании: интервью с EligoVision [Электронный ресурс] //http://arnext.ru/interview/dopolnennaya-realnost-v-obrazovanii-intervyu-s-eligovision-2897
   
6. 
   Дополненная реальность или «Все тайное становится явным» [Электронный ресурс] //http://www.eligovision.ru/useful/articles/ar/13/
   
7. 
   Как использовать дополненную реальность в образовании и обучении персонала [Электронный ресурс] // http://www.smart-edu.com/augmented-reality-in-learning.html