Опыт создания AR-приложения «Тобольский Кремль»



В современном мире цифровые технологии имеют огромное значение, особенно для подрастающего поколения. Одно из самых важных средств формирования взглядов и убеждений — знакомство с историей, в том числе, своего родного города. С помощью цифровых технологий этот процесс можно сделать гораздо эффективнее.

В частности, дополненная реальность (AR — augmented reality) — одна из самых перспективных и универсальных технологий XXI века. Область применения AR настолько широка, что гораздо легче будет найти сферу, в которой их использование не уместно, нежели перечислять все возможные варианты эксплуатации. Области использования, в которых технология дополненной реальности уже показала себя с наилучшей стороны, варьируются от игровой индустрии до медицины. Своим проектом мы хотим продемонстрировать возможности внедрения AR в индустрию туризма.

Благодаря обилию уникальных достопримечательностей Тобольск — один из важных туристических центров Урала и Сибири. Город славится своими удивительными архитектурно-историческими памятниками, главный из которых — Тобольский кремль. Однако на сегодняшний день можно констатировать, что туристическая сфера в Тобольске недостаточно развита: наблюдается нехватка качественных, интересных услуг и сервисов для увеличения потока туристов.

Мы считаем, что экскурсии в большей степени нужно выводить на новый, интерактивный уровень, например, с использованием технологии AR, суть которой заключается в отображении на экране смартфона рядом с объектом различной инфографики.

Дополненная реальность (AR) — одна из цифровых технологий, позволяющих визуализировать информацию о чем-либо посредством взаимодействия человека и цифровых устройств (компьютеры, смартфоны, планшеты и др.). Ее специфика заключается в том, что она программным образом визуально совмещает два изначально независимых пространства: мир реальных объектов вокруг нас и виртуальный мир, воссозданный на компьютере.

Новая виртуальная среда образуется путем наложения запрограммированных виртуальных объектов поверх видеосигнала с камеры, и становится интерактивной путем использования специальных функций в арсенале цифрового устройства.

Основа технологии дополненной реальности — это система оптического трекинга. Это значит, что «глазами» системы становится камера, а «руками» — маркеры. Камера распознает маркеры в реальном мире, «переносит» их в виртуальную среду, накладывает один слой реальности на другой и таким образом создает мир дополненной реальности.

Существуют три основных направления в развитии этой технологии:

• «Безмаркерная» технология AR. Работает по особым алгоритмам распознавания, где на окружающий ландшафт, снятый камерой, накладывается виртуальная «сетка». На этой сетке программные алгоритмы находят некие опорные точки, по которым определяют точное место, к которому будет «привязана» виртуальная модель. Преимущество такой технологии в том, что объекты реального мира служат маркерами сами по себе и для них не нужно создавать специальных визуальных идентификаторов.

– AR технология на базе маркеров. Т ехнология на базе специальных маркеров, или меток, удобна тем, что они проще распознаются камерой и дают ей более жесткую привязку к месту для виртуальной модели. Такая технология гораздо надежнее «безмаркерной» и работает практически без сбоев.

– «Пространственная» технология. Кроме маркерной и безмаркерной, существует технология дополненной реальности, основанная на пространственном расположении объекта. В ней используются данные GPS/ГЛОНАСС, гироскопа и компаса, встроенного в мобильный телефон. Место виртуального объекта определяется координатами в пространстве. Активация программы дополненной реальности происходит при совпадении координаты, заложенной в программе, с координатами пользователя [6].

Результаты нашего анализа этих технологий [1, 3, 6, 8] с точки зрения разработчика и пользователя приведены в таблице 1.

Таблица 1

Сравнение технологий дополненной реальности

Критерии	Безмаркерная	Маркерная	Пространственная
Вероятность сбоев	Средняя	Средняя	Низкая
Стабильность в работе	Низкая	Высокая	Высокая
Визуальные идентификаторы	Опорные точки на виртуальной сетке	Специальные маркеры/метки	Пространственные координаты
Примеры средств для разработки	Приложение -каталог от IKEA, где можно посмотреть, как мебель компании будет смотреться у вас дома.	AirMeasure — виртуальная рулетка, способная определять расстояния и размеры в реальном мире.	Google Sky Map — приложение, позволяющее узнать, какие звезды сейчас видно на небе.

Чтобы исключить технологические риски и обойти проблемные моменты при разработке приложения мы остановили свой выбор на пространственной технологии дополненной реальности.

Для разработки приложения дополненной реальности по архитектурно-историческим памятникам Тобольского кремля мы отобрали перечень объектов, которые войдут в пилотный вариант программы, и информацию о них. Для этого был проведен онлайн-опрос среди жителей города Тобольска (рис. 1).

Рис. 1. График посещаемости объектов Тобольского Кремля

Опрос посещаемости архитектурно-исторических памятников Тобольского Кремля позволил отобрать перечень наиболее популярных объектов, представление которых войдет в разрабатываемое приложение дополненной реальности (таблица 2).

Таблица 2

Выбранные объекты для представления в AR -приложении

Объект	Необходимые данные
	Координаты
	Широта	Долгота
Софийско-успенский кафедральный собор	58.199405	68.251319
Гостиный двор	58.199964	68.252656
Тюремный замок	58.201062	68.250367
Соборная колокольня	58.198943	68.251220
Покровский собор	58.198888	68.249065

В результате изучения различных источников по истории города [4, 5, 7] мы сделали отбор информации (фотоматериалов, иллюстраций, исторических справок, рассказов и др.), которые составят содержание дополненной реальности кремля.

Для большей практичности и удобства пользователей приложения нами было решено расположить всю информацию об архитектурно-исторических памятниках Тобольского Кремля на собственном сайте. Для анализа и дальнейшего выбора были отобраны 5 популярных и известных сред для создания сайтов, сравнение которых представлено в Таблице 3.

Таблица 3

Сравнение популярных источников для создания собственного сайта

Критерий сравнения	Wix	Jimbo	A5	Umi	SetUp
Язык интерфейса	Русский и другие	Русский и другие	Русский	Русский	Русский
Простота и удобство пользования	Высокое	Среднее	Среднее	Ниже среднего	Минимальное
Готовые шаблоны	Более 500	Более 500	Более 300	Более 500	Более 700
Доступ к коду сайта	Да	Да	Нет	Нет	Нет
Проверка отображения на устройствах	Да	Да	Нет	Да	Да
Возможность создать бесплатный сайт	Да	Да	Да	Нет	Нет

В результате мы остановили свой выбор на веб-ресурсе (облачная платформа для конструирования сайтов) Wix [2].

По адресу https://savelievpashka.wixsite.com/artob можно ознакомиться с созданным сайтом, который содержит контент для пилотной версии мобильного приложения.

Для разработки пилотной версии приложения дополненной реальности, исходя из личных навыков и доступности приложений, была выбрана среда Android Studio на основе открытой библиотеки Google ArCore для создания приложений дополненной реальности, с использованием сторонней библиотеки ArCore Location, расширяющей возможности Google ArCore для работы с геопозиционированием.

Работа приложения основана на получении геопозиции (координат GPS) и размещении поверх изображения с камеры смартфона соответствующих ярлыков с названиями объектов. Список объектов и их местоположение хранятся в файле, размещенном на бесплатном хостинге в интернете в формате JSON. При касании ярлыка открывается страница сайта, посвященная данному объекту.

Чтобы иконка приложения ассоциировалась у пользователей с городом Тобольск и дополненной реальностью, было решено изобразить на логотипе стилизованное изображение городского герба и Соборную колокольню. А для большей ясности и визуализации по центру рисунка было размещено название приложения «ARTob» (рис. 2).

Рис. 2. Готовая иконка пилотной версии приложения и вид в меню смартфона

Таким образом, мы создали пилотную версию мобильного приложения, которое представляет собой дополненную реальность пяти историко-архитектурных объектов Тобольского Кремля, которую можно легко расширить. Приложение может использоваться не только для получения сведений о данных объектах, но и для ориентирования на местности. С его помощью гости города можно легко узнать, в какой стороне Тобольска находится Кремль, так как приложение «работает» городе на любом от него расстоянии.

Литература:

1. AR — Дополненная реальность / Хабр: Сообщество IT-специалистов. — URL: https://habr.com/ru/post/419437/ (Дата обращения 12.01.2020). — Режим доступа: в свободном доступе.
2. Wix.com: облачная платформа для конструирования сайтов — URL: https://www.wix.com/ (Дата обращения 10.02.2020). — Режим доступа: в свободном доступе.
3. Дополненная реальность (AR): перспективы и будущее технологии / Комсомольская правда: электронная версия — URL: https://www.kp.ru/putevoditel/tekhnologii/dopolnennaya-realnost/ (Дата обращения 12.01.2020). — Режим доступа: в свободном доступе.
4. Координаты объектов Тобольского Кремля / Google Maps — URL: https://maps.google.com/ (Дата обращения 21.02.2020). — Режим доступа: в свободном доступе.
5. Покровский собор / Тобольская митрополия: официальный сайт — URL: http://www.tobolsk-eparhia.ru/p/pages.php?id=t06_3 (Дата обращения 13.02.2020). — Режим доступа: в свободном доступе.
6. Технология дополненной реальности AR / Увлекательная реальность: официальный сайт компании «Интернет для жизни» — URL: https://funreality.ru/technology/augmented_reality/ (Дата обращения 12.01.2020). — Режим доступа: в свободном доступе.
7. Тобольский историко-архитектурный музей-заповедник / Национальные проекты. — URL: http://tiamz.ru/ru (Дата обращения 14.02.2020). — Режим доступа: в свободном доступе.
8. У IKEA появилось AR-приложение для выбора мебели / Инновации / AdIndex.ru: сетевое издание — URL: https://adindex.ru/news/innovations/2017/09/13/165705.phtml (Дата обращения 13.01.2020). — Режим доступа: в свободном доступе.