Microsoftova povečana resničnost v praksi

Navidezna resničnost vzbuja čedalje večje zanimanje, čeprav so dosedanji specializirani prikazovalniki bodisi zelo dragi ali pa premalo zmogljivi zanjo. V prvi vrsti navdušencev so uporabniki iger, toda namembnost je še precej širša, a morda v nekoliko drugačni izvedbi.

Prikazovalnik Hololens je po mnenju nekaterih prototip računalništva prihodnosti.

el računalniške industrije meni, da je še bolj kot navidezna resničnost zanimiva povečana resničnost, kjer računalniško generirano prostorsko sliko, holograme, prikazujemo na ozadju z dejanskim okoljem. V ospredju te zamisli je Microsoft s platformo Hololens. Prvi uporabniki in preizkuševalci so navdušeni!

Microsoft je javnost s platformo Hololens prvič presenetil januarja 2015, še pred izidom operacijskega sistema Windows 10. Pred tem se o projektu Baraboo, kot so ga interno imenovali, v javnosti skoraj ni šušljalo, kar je dandanes že skoraj redkost.

Microsoft je tedaj želel predstavitev nove različice operacijskega sistema pospremiti s precej drugačno napravo, kot smo jih vajeni. Z nečim, kar bo osupnilo, a obenem ponudilo uporabno vrednost tako za potrošnike kot za poslovne uporabnike.

Nastal je prototip, ki omogoča, da v realnem svetu vidimo grafične modele in druge informacije, ne da bi nas to oviralo pri pogledu na realni svet. Microsoft je torej skušal nadomestiti računalniške monitorje in televizorje, ob katere smo prikovani od nastankov osebnega računalništva. Gre za korenito spremembo, ki je tvegana, a če bo pravilno izvedena, lahko doživi velikanski uspeh.

Hololens zna delovno površino računalniškega prostora raztegniti čez celoten prostor.

Zanimivo, da Microsoftovo vizijo deli tudi eden največjih tekmecev – družba Apple. Direktor podjetja, Tim Cook, je nedavno poudaril, da ima povečana resničnost (AR) precej večje možnosti kot navidezna resničnost (VR). Ključ za uspeh naj bi bil stik z ljudmi, ne le z navideznim, mrtvim svetom.

Apple sicer doslej ni namignil, kaj šele napovedal kakršnegakoli izdelka s področja povečane resničnosti, a ima na tem področju registriranih nekaj patentov. Toda naklonjenost direktorja kaže na to, da bo v prihodnje nekaj novega tudi tu. Najbrž v povezavi z eno od naslednjih generacij telefonov iPhone.

Applu pritrjuje tudi analitska družba IDC, ki napoveduje, da bo trg izdelkov in storitev za povečano resničnost v naslednjih letih doživel skokovito rast. Z današnjih prihodkov v višini okoli 5,2 milijarde dolarjev naj bi do leta 2020 skočil do neverjetnih 162 milijard dolarjev. Take stopnje rasti v računalniški industriji že lep čas ni bilo.

Za Microsoft je Hololens ta hip kljub vsemu še vedno eksperiment. Čeprav so ga predstavili javnosti, nikoli niso jasno povedali, kdaj bo nared in kdaj ga bodo potrošniki lahko kupili. Trenutno je na voljo v omejenih količinah za razvijalce programske opreme, prvi pa so jih dobili v roke marca. Sprva samo v ZDA, ker je bilo povpraševanje tolikšno, da jih dobavitelji niso mogli zagotoviti v zadostnih količinah.

Microsoft je ravno med pisanjem tega prispevka oznanil, da bodo HoloLens začeli prodajati tudi v Evropi, sprva le na trgih Francije, Nemčije, Irske in Velike Britanije. Pričakujemo pa lahko, da bodo ponudbo kmalu razširili tudi drugam. Razlog za postopno uvajanje je preprosto dejstvo, da ne morejo dovolj hitro zadovoljiti povpraševanja za trenutno zgolj razvojni komplet, ki stane okoli 3300 evrov.

Zgradba platforme Hololens

Povečana resničnost ima svoje posebnosti, zato najbrž ni presenečenje, če je Hololens drugačna naprava od izdelkov, namenjenih navidezni resničnosti. Za začetek prednjo stran pred očmi zaznamuje velika prosojna in rahlo zatemnjena plastična zaščita. Pod njo so očala, v resnici par prosojnih zaslonov, ki lahko prikazujejo grafično sliko, obenem pa spuščajo svetlobo iz okolice v točkah, kjer grafike ni. Vsak od zaslonov ima ločljivost približno 2,3 milijona pik.

Pogled na anatomijo človeškega telesa, v treh dimenzijah, ko ta stoji v prostoru pred tabo, je res osupljiv.

Druga posebnost sistema Hololens je to, da je vsa potrebna računalniška logika vgrajena v sam predvajalnik. Mesto za računalnik, ki uporablja prilagojeno okolje Windows, je nad očali, torej v višini čela. Vgrajeni računalnik je velika prednost pred najbolj znamenitimi prikazovalniki, kot sta Oculus Rift in HTC Vive, ki morata biti stalno prek kablov povezana z zelo zmogljivim računalnikom. Hololens lahko brez težav uporabljamo, ko se gibljemo v prostoru, ne da bi se bali, da se bomo kam zaleteli.

Do nedavna je bilo o strojni opremi znanega bore malo. Ko so prišle v javnost nekatere podrobnosti, je bilo presenečenje precejšnje. Hololens v trenutni izvedbi namreč uporablja namensko razviti koprocesor z delovnim imenom Tensilica, ki so ga za Microsoft izdelali v družbi TSMC. Imenujejo ga kar HPU (Holographic Processing Unit) in ima kar 24 jeder! Microsoft navaja, da zna izvesti okoli bilijon ukazov na sekundo, to je primerljivo z zmogljivostjo donedavnih superračunalnikov. Vsaj tako pravijo.

Procesor ima 65 milijonov tranzistorjev, 8 MB ultra hitrega pomnilnika SRAM in 1 GB pomnilnik DDR3. Vse skupaj združeno na površini komaj 12 × 12 mm. Zanimivo, da je procesor narejen po razmeroma starem 28-nm proizvodnem postopku, kar pomeni, da je prostora za miniaturizacijo ali pohitritev še precej.

Koprocesor Tensiilca po trditvah Microsofta kar za okoli 200-krat pohitri določene operacije, ki bi jih sicer s programsko opremo izvedli na običajnem procesorju. Tensilica tudi obdeluje podatke tipal in vgrajenih kamer ter s tem razbremenjuje glavni procesor za programe – ta je precej bolj znan Intelov izdelek iz družine Cherry Trail.

Kot rečeno, ima Hololens cel kup tipal: merilnik pospeškov, žiroskop, magnetometer, štiri tipala za zaznavanje okolja (po dve na vsaki strani), globinsko kamero s kotom 120 × 120 stopinj, fotografsko tipalo z ločljivostjo 2,4 milijona pik, 4 mikrofone in tipalo za merjenje ambientalne svetlobe. Zdaj je jasno, zakaj potrebuje tudi zmogljivo enoto HPU. Z okolico in svetom Hololens komunicira prek vmesnikov Wi-Fi in Bluetooth.

Za tako zahtevno napravo je skoraj nenavadno, kako malo krmilnih tipk in priključkov ima. V bistvu sta tu dva para tipk za nastavitev svetlosti slike in glasnosti zvoka, na levi strani pa je še tipka za vklop in vrstico s petimi diodami, ki ponazarjajo stanje naprave in zalogo energije. Nekje na spodnjem robu najdemo tudi vmesnik USB za občasno povezavo z računalnikom.

Povečana resničnost bo spremenila namembnost prostorov, v katerih bivamo.

Glede na količino elektronike, vgrajene v predvajalnik, je jasno, da prostora za akumulatorje ni pretirano veliko. To se pozna tudi pri trajanju delovanja. Hololensa nismo imeli v rokah toliko časa, da bi lahko delali posebne meritve, toda po navajanju številnih virov lahko ocenimo, da bo eno polnjenje zadostovalo za okoli 2,5 ure delovanja pri polni obremenitvi, v najbolj optimističnem primeru pa okoli dvakrat toliko. Toda ne smemo pozabiti, da to še ni dokončna podoba naprave, ne po specifikaciji, kaj šele po izvedbi. Microsoft ima še precej manevrskega prostora za izboljšave.

V razpravah o Hololensih je nedvomno v ospredju tehnologija prikaza hologramov na resničnem ozadju. Toda za uspeh platforme je pomembna še druga tehnologija, o tej pa se razmeroma malo govori. To je prostorski zvok. Hololens ima na straneh v bližini ušes vgrajene miniaturne zvočnike, lahko bi rekli celo slušalke, saj zvok usmerjeno posredujejo le uporabniku sistema. Če pa želimo bolj osebno izkušnjo, lahko na predvajalnik priključimo tudi par navadnih slušalk.

Povečana resničnost prinaša možnosti za povsem drugačno generacijo iger – na sliki je pogled na dnevno sobo, spremenjeno v svet igre Minecraft.

Microsoft je za Hololens razvil povsem novo tehnologijo ponazoritve zvoka v prostoru, ki izvira iz nahajališča grafičnih hologramov. Če je v prostoru nek predmet, denimo za našim hrbtom, bomo izvor zvoka tudi slišali od tam, podobno kot v resničnosti. V Microsoftu poudarjajo, da bi bili izdelki brez te tehnologije le delno zanimivi, saj ljudje prostor zaznavamo z vsemi čutili.

Prvi preizkus

Uredništvu Monitorja se je ponudila priložnost za zgodnji preizkus predvajalnika, ki je v Sloveniji bolj redke sorte. Najbolj neučakani so ga lahko kupili le napol uradno, prek naslova v ZDA, in ga »pretihotapili« v naše kraje. K sreči nam je podjetje 3FS iz Kranja omogočilo, da smo zadevo preizkusili tudi v praksi.

Hololens si pritrdimo na glavo kot kolesarsko čelado. Prikazovalnik je iz dveh krožnih pasov. Zunanji iz trde plastike vsebuje elektroniko, na notranji strani pa so mehki pasovi, ki omogočajo, da celota stoji na glavi trdno, tudi če bi uporabnik, denimo, na hitro pogledal navzdol, ne zavedajoč se, da je večina elektronike spredaj. Vrtljivi gumb omogoči, da lahko nosilce prilagodimo vsaki glavi.

SketchUp Viewer je prvi komercialni program za Hololens, omogoča pa prikaz računalniških modelov v prostoru.

Potrdimo lahko še nekaj – Hololens lahko brez večjih težav uporabljamo tudi tisti, ki moramo nositi navadna očala, da vidimo še kaj realnega poleg povečane resničnosti. Hololens ima namreč tudi vrtljiv gumb, s katerim lahko vsakdo nastavi fokus na računalniško generirano grafiko, ki najbolj ustreza njegovi dioptriji.

Ob prvem stiku se skoraj vsakdo nekoliko lovi, preden najde optimalno nastavitev in dojame, kam gledati, da vidimo optimalno sliko. Zorni kot je omejen, ekvivalent 15- do 17-palčnega monitorja, postavljenega pred oči. Če pogledamo onkraj tega območja, bo hologram izginil ali pa bo le delno viden.

Grafika, ki jo Hololens postavi pred uporabnika, je presenetljivo dobra, večinoma boljša, z večjo ločljivostjo in manjšo granulacijo pik kot pri nekaterih konkurentih nižjega cenovnega razreda in tehniko navidezne resničnosti.

Prikazani predmeti so zelo realistično postavljeni v okolje in niso prosojni. To pomeni, da gledamo žive barve in polne površine. Nobenega dvoma ni, kaj je računalniška grafika in kaj resničnost, a to je ta hip v razvoju navidezne resničnosti morda še celo bolje.

Prikazane predmete praviloma nekam postavimo in »zasidramo« v prostoru, nato pa se lahko okoli njih premikamo, kot če bi bili zares v prostoru pred nami. Če si želimo ogledati podrobnosti, se preprosto približamo, tipala in programska oprema pa naredijo svoje, da je to zvezno in naravno. Ne moremo pa pričakovati preveč, približamo se lahko na nekaj deset centimetrov, nato pa grafični model izgine, saj smo »padli« vanj.

Programe v platformi Hololens upravljamo različno. Najpomembnejši je z uporabo kretenj. Hololens ima namreč v višini nosa, torej med očmi, vgrajeno kamero, svojo vlogo pa ima tudi žiroskop. Tako s preprostim premikanjem glave lahko izbiramo med menuji, potrdimo pa jih s stiskom palca in kazala pred kamero (kot mišji klik). Kretenj je pravzaprav cel kup in nadomeščajo potrebo po fizičnih krmilnikih. Najenostavnejše so tiste za zdrs po zraku, s katerimi premikamo vsebine in menuje. Za nekatere kretnje pa je treba vaje, predvsem da ujamemo pravi »timing«, s katerim razpoznavalnik to še šteje za kretnjo.

Določene zadeve, predvsem tiste, ki niso povezane neposredno s predmetom opazovanja, lahko krmilimo tudi z glasom. Hololens namreč pozna pomočnico Cortana in ta nam je na voljo tako za razlage kot tudi za preproste akcije. Verjamemo, da je tu še svetla prihodnost glede možnosti razvoja te interakcije, a zaenkrat smo šele na začetkih.

Seveda pa vsega ne moremo upravljati zgolj s premikanjem in s prsti, zato so se v Microsoftu spretno spomnili in združili s platformo tudi znano krmilno palico igralnih konzol Xbox. Z njo lahko predvsem manipuliramo predmete v navideznem svetu.

Ena izmed koristnih lastnosti paketa Hololens je zmožnost, da sliko, ki jo vidi uporabnik prikazovalnika, vidijo tudi drugi, celo na oddaljenih krajih. Kot rečeno, ima Hololens na sredi nad nosom vgrajeno video kamero, ki snema točno to, kar uporabnik trenutno gleda. Na posnetke nato programska oprema umesti holograme in že imamo pogled skozi tuje oči. No, resnici na ljubo brez prostorske razsežnosti, a že to je dovolj za deljenje izkušenj in pogledov.

Omeniti velja še to, da uporaba zaščitne ploskve pred prosojnimi zasloni predvajalnika ni naključna. Hololens deluje bolje, kadar v prostoru ni veliko svetlobe, in pri tem okolico zaradi zatemnjene zaščite nekoliko potemni. Pač zato, da dosežejo večji kontrast. To je tudi ena najresnejših omejitev samega predvajalnika. Naprava kar kliče po tem, da bi jo odnesli ven in uporabljali v zunanjem okolju, a bomo pri močni dnevni svetlobi komaj kaj videli od predmetov v povečani resničnosti. Za zdaj še ni jasno, kdaj in kako jim bo to uspelo izboljšati.

Umestitev v strategijo

O tem, kako pomembna je za Microsoft platforma za povečano resničnost, priča podatek, da skuša ameriški velikan tehnologijo podpreti v vseh svojih glavnih izdelkih. Začnemo lahko že pri samem operacijskem sistemu Windows 10, ki bo naslednje leto dobil dodatek z imenom Windows Holographic, pač za rabo na predvajalnikih za povečano resničnost.

Nekaj podrobnosti o sistemu je že znanih, zaenkrat pa gre predvsem za sistemsko podporo tehnikam, kot so koordinatni sistem v prostoru, krmiljenje s premikanjem oči, krmiljenje s kretnjami, upravljanje z glasom, uporaba prostorskega zvoka in mapiranje navideznih predmetov v realnem okolju.

Actiongram je izvirna aplikacija za Hololens, v kateri lahko izdelujemo pravcate filme z dodatkom povečane resničnosti.

Microsoft je razvijalcem že dal na voljo nekatera razvojna orodja, s katerimi lahko začenjajo pripravljati programe s temi tehnikami upravljanja in prikaza. Za razvoj potrebujemo Visual Studio 2015 Update 3, večina programiranja pa temelji na grafičnem jedru Unity, sicer znanem za rabo v igrah. Na voljo je tudi posnemovalnik za Hololense, tako da za začetek ni povsem nujno kupiti tudi same naprave. Kasneje najbrž brez te razvoj ne bo učinkovit in dober.

Windows Holographic pa je šele začetek Microsoftove podpore navidezni resničnosti. Nedavno so objavili dodatek za priljubljeni komunikacijski program Skype, ki ga lahko uporabimo tudi v navideznem okolju. Kot pri vsakem programu za Hololens lahko okno z video sliko sogovornika v programu Skype pripnemo na katerokoli mesto v prostoru. Toda prava moč holografije je v tem, da bodo lahko sogovorniki prikazovali in gledali predmete v prostoru tudi na daljavo. Microsoft poleg tega že pripravlja dodatno zunanjo opremo, ki bo uporabnikom omogočala »risati in pisati« opombe ter skice v prostoru, kar daje slutiti zanimive možnosti rabe.

Ne dvomimo, da bodo Skypu sledili tudi drugi programi. Sem sodijo video predvajalniki, morda tudi s podporo prostorskim video posnetkom, najbrž pa tudi predstavitveni programi, kot sta PowerPoint in Sway.

Povečana resničnost je seveda tudi priložnost za nastanek novih programskih paketov, ne zgolj za prikaz starih v okolju navidezne ali povečane resničnosti. Microsoft je tako razkril nekaj podrobnosti o prihajajočem programu ActionGram, narejenem prav za Hololens. ActionGram je nekakšno animacijsko orodje, kjer lahko holograme snemamo, povečujemo, obračamo in premikamo po prostoru in s tem naredimo pravcate male filme v navidezni resničnosti.

Da bi v Microsoftu podkrepili drugačnost orodja in samega prikazovalnika povečane resničnosti, so angažirali ameriškega igralca Georga Takeia, ki je kot poročnik Sulu igral v kultni seriji Zvezdne steze (Star Trek). Po snemanju promocijskega gradiva je starosta filmov znanstvene fantastike zadovoljno izjavil, da je lepo videti, da se koncepti iz serije Zvezdne steze uresničujejo še v času njegovega življenja.

O tem, koliko energije namenja Microsoft platformi Hololens, precej pove tudi podatek, da je letos objavil že tri večje nadgradnje razvojnega okolja, vsakič pa poleg popravkov dodal tudi kopico novih možnosti. Ne smemo pozabiti, da je to naprava, ki se šele razvija in je uradno namenjena samo razvijalcem, zato se zdi število izboljšav še toliko bolj neverjetno.

Podpora partnerjev

Kot vselej je uspeh neke platforme zelo odvisen od programov in vsebin, ki jih neodvisni razvijalci pripravijo zanjo. Zdi se, da je v primeru Hololensov zanimanje izjemno veliko, v javnost pa prihajajo že rezultati prvega vala razvoja.

Naslednje leto bodo naprodaj prvi izdelki partnerjev z Windows 10 Holographic, kjer bo verjetno kar nekaj tehnologije iz projekta Hololens.

Zanimivo, da je med prvimi partnerji veliko izdelovalcev, ki Hololens vidijo zlasti v profesionalnem, poslovnem okolju. Sem sodijo tako drugi razvijalci programske opreme, pa tudi izdelovalci z neračunalniških področij, ki Hololens vidijo kot razširitev svoje dejavnosti, zlasti na področju trženja in skrbi za svoje kupce.

Podjetje Trimble, sicer eno vodilnih na področju geolokacijskih storitev, sistemov GPS, laserskega merjenja in navigacijskih sistemov, je napovedalo že prvi komercialni izdelek – SketchUp Viwer. Gre za specializiran prikazovalnik za 3D konstrukcije, narejene s priljubljenim 3D orodjem SketchUp. Spomnimo se, Trimble ga je pred leti kupil od družbe Google.

SketchUp Viwer bo imel dva načina delovanja. S prvim bodo uporabniki zgradbo ali kak drug predmet, modeliran v SketchUpu, opazovali od zunaj, recimo na delovni mizi. Z drugim načinom uporabe pa se bodo uporabniki, opremljeni z očali Hololens, lahko sprehajali po notranjosti modela, tipično zgradbe. To se dolgoletne želje vseh, ki se ukvarjajo s 3D projektiranjem.

Ker gre za pregledovalnik, cena izdelka še zdaleč ni majhna. Trimble bo program prodajal za 1500 dolarjev. Če k temu dodamo še 3000 dolarjev za sama očala Hololens, zadeva najbrž ni za vsakogar. Toda zanimanje je menda zelo veliko, v številnih vejah projektiranja in proizvodnje.

Volvo napoveduje, da bo Hololens uporabljal za predstavitev vozil kupcem v prodajnih salonih

Strokovnjaki s področja celo ugibajo, koliko bo SketchUp Viwer pripomogel k uspehu celotne platforme Hololens. Pa Trimble pri tem sploh ne bo edini ponudnik. Znano je že, da bo za Hololens svoj program Fusion 360 pripravil tudi Autodesk. Projektiranje bo kmalu čisto drugačno, kot smo ga poznali.

Med podjetji, ki so prva verjela v Hololens, je švedska avtomobilska družba Volvo. Hololens že več kot leto dni aktivno uporabljajo pri snovanju novih vozil (modelov XC90, S90 inV90). Z njimi testirajo predvsem uporabniško izkušnjo, še preden načrt spremenijo v pločevino. Obljubljajo celo, da bodo s Hololensi opremili svoje razstavne salone, kjer bodo uporabniki lahko videli točno tako vozilo, kot so ga konfigurirali.

Razvoj Hololensa pozorno spremlja tudi vojaška industrija. Na nedavnem sejmu v Ukrajini je ekipa z imenom Limpid Armour predstavila vojaško čelado Circular Review System, ki za osnovo uporablja kar Microsoftov prikazovalnik Hololens. Čelada je namenjena predvsem voznikom tankov in omogoča, da vidijo hkrati posnetek dogajanje zunaj vozila, dodatne računalniško generirane informacije, obenem pa skozi očala tudi notranjost z vsemi kontrolnimi mehanizmi in indikatorji, ki jih morajo uporabljati.

Predhodnik

Predvajalnik Microsoft Hololens je treba jemati kot prvega izmed mnogih. Kot temelj za različne, tudi drugačne izvedbe predvajalnikov, ki bodo po vsej verjetnosti tudi precej cenejše od Microsoftove trenutne različice Hololensov. Pred nekaj meseci je Microsoft napovedal partnerstva z družbami HP, Lenovo, Dell, Acer in Asus, ki bodo, kot kaže, vsi izdelovali svojo različico predvajalnika po vzoru Hololensa, predvsem pa s podporo za platformo Windows Holographic. Nekateri pa bodo del razvoja uporabili tudi v enostavnejših izdelkih, kjer bodo povečano resničnost zamenjali z navidezno.

Hololens zanima tudi vojaško industrijo.

Prve izdelke partnerjev lahko pričakujemo nekje po marcu 2017, ko bo Microsoft objavil naslednjo generacijo okolja Windows 10, imenovano Creators Update. Cene naj bi bile kar občutno cenejše in se bodo začele že pri okoli 300 dolarjih. Acer bo, denimo, za ta denar podpiral čelado VR, ki bo imela vgrajena dva zaslona ločljivosti 1440 × 1440 pik.

Res pa je, da bodo cenejše naprave podpirale bolj navidezno resničnost (torej je uporaba hologramov pod vprašajem), pa še elektronika bo prepuščena računalniku, na katerega bodo morale biti stalno povezane. Prepričani pa smo, da bo vsaj kateri od partnerjev predstavil tudi model, ki bo samostojen, z vgrajenim računalnikom in podporo hologramom, tako kot pri Hololensu.

Microsoft medtem menda razvija naslednjo generacijo predvajalnika Hololens, tokrat komercialno različico. Morda lahko pričakujemo celo več različic, med katerimi bodo vsaj določene cenejše in namenjene potrošnikom. Microsoft pa zaradi zanimanja med poslovneži najbrž ne bo zanemaril izdelka višjega zmogljivostnega in cenovnega razreda.

Glede na celotno dosedanje vlaganje je jasno, da bo Microsoft storil vse, da bi platforma dolgoročno uspela. Toda zavedati se moramo, da je povečana resničnost tehnologija, ki je šele v fazi navdušenja. Če bo preživela neizbežno fazo streznitve, lahko postane morda res ena od oblik prihodnosti računalništva.