CC BY
57
УДК 004.946
АНАЛИЗ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ VR ПРИЛОЖЕНИЙ
Харькова Ангелина Дмитриевна
Студентка Северо-Кавказского федерального университета Научный руководитель Куликова Т. А. - Доцент кафедры информатики Северо-Кавказского федерального университета a. kharkova78@gmail. com
Задачи данного исследования состоят в рассмотрении и оценке использования технологий VR для организации школьных занятий, проведение анализа программного обеспечения для разработки приложений в формате VR.
Ключевые слова: виртуальная реальность, образование, программное обеспечение, программы, vr приложения.
SOFTWARE ANALYSIS FOR THE DEVELOPMENT OF EDUCATIONAL VR APPS
Kharkov Angelina Dmitrievna
Student of the North Caucasus Federal University
Scientific supervisor Kulikova T. A. - Associate Professor of the Department of Computer Science
North Caucasus Federal University
a.kharkova78@gmail.com
The objectives of this study are to review and assess the use of VR technologies for organizing school activities, analyzing software for developing applications in VR format.
Key words: virtual reality, education, software, programs, vr applications.
В настоящее время все боле актуальными становятся такие понятия, как виртуальная и дополненная реальность, а также другие понятия, связанные с данным направлением. Применение технологий виртуальной реальности в образовательной сфере является одним из наиболее перспективных направлений. Виртуальная реальность - это созданный техническими средствами мир, передаваемый человеку через его ощущения:зрения, слух, обоняние и осязание. Виртуальная реальность в отличии от дополненной является полностью искусственной. [7].
Введение инновационных УК технологий в образовательный процесс на сегодняшний день является необходимостью. Это позволяет образовательным учреждениям передавать информацию новому поколению в той форме, в которой она может быть эффективнее усвоена. Большая часть современных детей воспринимают и обрабатывают информацию иначе по сравнению с прошлыми поколениями. Новое технологии позволяют раскрыть их потенциал
и вовлечь в образовательный процесс с меньшим трудом.
На сегодняшний день можно выделить несколько причин распространения УК технологий: снижение цен на техническое оснащение; стремительный рост количества программного обеспечения под УК; рост объема инвестиций в УК; увеличение числа крупных компаний, работающих в сфере УК.
Основной целью данной работы является проведение анализа, имеющегося на сегодняшний день программного обеспечения для создания образовательных приложений в формате УК.
Для достижения поставленной цели в рамках работы необходимо решить следующие задачи:
- рассмотреть использование технологий УК для организации образовательного процесса;
- рассмотреть программное обеспечение для технологий УК;
- провести анализ программного обеспечения.
Развитие VR технологий в значительной степени повлияло на образовательную среду. Несмотря на быстрое распространение виртуальной реальности, в образовании ее начали использовать совсем недавно. Это происходит благодаря тому, что аппаратное и программное обеспечение стали более доступными. В последние годы на российском рынке появилось много компаний предлагающих образовательные программы, используемые в разных направлениях. А именно, в естественных науках, информатике, иностранных языках и так далее.
Использование виртуальных
технологий в образовании имеет два основных направления: очное и дистанционное образование. При дистанционном обучении возможно полностью выстроить виртуальный образовательный процесс. Это позволит посещать занятия виртуально без учета местонахождения заведения и лица, проходящего обучение. Существующие информационные технологии, в том числе технологии VR дают возможность сделать дистанционное обучение качественным, понятным и интересным [6].
Преимущество виртуальных
технологий в образовательном процессе состоит в том, что учащиеся не просто изучают работу какой-либо системы, а сами могут в этом поучаствовать. Например, могут проявить себя во все различных профессиях, исторических событиях, исследовать строение молекул химических веществ, рассмотреть внутренний мир человека или поверхность другой планеты. Реализовать это возможно при помощи образовательных VR приложений, симуляторов деловых игр, анимационных моделей.
Симуляторы используются в основном для имитация медицинских, физических, инженерных процессов, либо там, где эксплуатация реальных устройств при обучении связана в повышенным риском и большими затратами. Учащиеся из различных городов или стран смогут участвовать в образовательной деятельности, не выходя из дома, особенно это будет полезно для детей с ограниченными возможностями.
Погружение в виртуальную реальность и взаимодействие с ее объектами достигается только при использовании специальных средств и систем. К ним относятся системы изображений: шлемы, очки, ретинальные мониторы, параллакс дисплеи, комнаты виртуальной реальности; системы звука: наушники, шлемы, микрофоны; системы имитации тактильных ощущений: перчатки и костюмы; системы управления: рули, педали, джойстики, перчатки, костюмы, системы отслеживания движения тела и глаз, а также системы прямого подключения к нервной системе.
Можно выделить следующие основные достоинства применения VR технологий в образовании:
- наглядность;
- безопасность;
- интерактивность;
- вовлечение;
- отсутствие ограничений по широте охвата аудитории;
- возможность коллективного взаимодействия.
Так же можно отметить и минусы использования данных технологий в образовательном процессе:
- затратность ресурсов при создании контента;
- физиологическая реакция организма;
- энергопотребление оборудования и технических средств;
- высокая стоимость;
- редкая кроссплатформенность контента.
Практически все указанные минусы в процессе развития технологий виртуальной реальности постепенно исчезнут, и тогда разработки в этой области изменят в лучшую сторону образовательную сферу. Поэтому сейчас актуально внедрять VR технологии в учебные процессы.
Технологии VR сейчас активно развиваются. При создании данной технологии самыми востребованными являются специалисты, которые разрабатывают видеоигры, программисты, дизайнеры, художники и звукорежиссеры. Одним из основных драйверов VR являются игры, но даже те приложения, которые играми не являются, очень близки к ним по технологиям разработки.
Давайте рассмотрим наиболее популярные среды для создания VR приложений.
Unity - это инструмент, используемый большим количеством разработчиков игр для создания и поддержки своих приложений. Программное обеспечение Unity является многофункциональным, но при этом простым в использовании и бесплатным до тех пор, пока его не начать использовать в коммерческих целях. [1].
Unity - это 3D/2D игровой движок и мощная кроссплатформенная среда для разработчиков. Давайте разберемся, что это значит. Unity может предоставить множество наиболее важных встроенных функций, благодаря которым игра работает. Вместо того, чтобы создавать свое приложение с нуля, можно воспользоваться магазином Unity Asset Store, куда разработчики загружают свои программные продукты или различные элементы нужные при создании игр и приложений и делают их доступными для сообщества. Все это означает, что разработчик игры может сосредоточиться на том, что имеет
значение: разработке уникального и увлекательного контента, при этом кодируя только те функции, которые уникальны для его видения [3].
Unity является IDE. IDE означает «интегрированная среда разработки», которая описывает интерфейс, который дает вам доступ ко всем инструментам, необходимым для разработки, в одном месте. Программное обеспечение Unity имеет визуальный редактор, который позволяет создателям просто перетаскивать элементы в сцены, а затем управлять их свойствами.
Unreal Engine - это современный движок и редактор с фотореалистичным рендерингом, динамической физикой и эффектами, реалистичной анимацией, надежным переводом данных и многим другим - на открытой, расширяемой платформе [2].
Благодаря плавному преобразованию данных и автоматической подготовке данных Unreal Engine идеально подходит большинству пользователей. Содержит инструменты, необходимые для быстрого создания, редактирования и управления средой в реальном времени. Также есть встроенные инструменты для расширенной оснастки, анимации персонажей, потоковой передачи данных и многое другое.
Так как запросы каждого разработчика различны и их проекты не одинаковы, у Unreal Engine есть возможность настройки и расширения его функциональности в соответствии с уникальными потребностями.
Blender - общедоступный проект для создания трёхмерной компьютерной графики, размещенный на blender.org, под лицензией GNU GPL, принадлежащий его участникам. Cycles -это встроенный в Blender механизм трассировки пути, обеспечивающий реалистичный рендеринг [4].
Blender содержит обширный набор инструментов моделирования, упрощающих создание, преобразование и редактирование моделей. Также есть расширенные инструменты для скульптинга и кисти; мульти-разрешение и динамическое подразделение; 3D рисование текстурными кистями и маскированием; скрипты Python для пользовательских инструментов и надстроек
Blender включает в себя готовую к производству камеру и отслеживание объектов. Позволяет импортировать необработанные кадры, отслеживать кадры, маскировать области и видеть движения камеры в реальном времени в вашей 3D-сцене. Устранение необходимости переключения между программами.
Blender имеет гибкий интерфейс, управляемый Python. Макет, цвета, размер и даже шрифты можно настроить, используя надстройки сообщества или создавая свои собственные с помощью доступного Python API Blender.
Autodesk 3dsMax - программное обеспечение для моделирования, рендеринга и анимации. 3ds Max предлагает множество функций, направленных на простоту использования и более быстрое воспроизведение изображений и анимации. Autodesk 3ds Max является полезным программным обеспечением для обучения и практики анимации, а также для развития навыков, необходимых для 3D-моделирования. Наряду с очень удобным интерфейсом, его также можно использовать для управления профессиональными проектами в области анимации. Одной из лучших функций является добавление подключаемых модулей, которые значительно расширяют его возможности [5].
В программном обеспечении 3ds Max доступны различные уникальные примитивные форм, которые можно использовать в качестве основы для разработки моделей. Содержит функция NURB, которая позволяет воспроизводить гладкую поверхность с помощью математических формул и наиболее полезна для точного моделирования механических деталей.
Для живых моделей персонажей 3ds Max включает симуляцию волос, кожи, ткани и меха - все требования для симуляции живых существ. Эти встроенные надстройки сокращают время, необходимое для разработки модели, и улучшают детализацию каждого кадра.
В ходе исследования был проведен анализ программного обеспечения для создания образовательных VR приложений, делающих процесс обучения более интересным и увлекательным. В результате проведенного анализа было выяснено, что для создания образовательных VR приложений наиболее подходящим сервисом является Unity. Он обладает большими возможностями создания виртуальной реальности, но при этом имеет бесплатную версию. А также прост в освоении, что является большим плюсом для преподавателей, которые не знакомы с данной программой, но хотят разнообразить свои уроки.
Применение VR приложений или игр в ходе учебного занятия оказывают положительное воздействие на восприятие, запоминание и усвоение нового учебного материала. Данные приложения являются отличным средством обучения как при дистанционном, так и при очном образовательном процессе.
В ходе исследования было расширено представление о виртуальных технологиях, конкретных способах их применения в образовательном процессе и о том, как и с помощью каких программ создаются образовательные VR приложения. А также проведен анализ наиболее популярных сервисов для создания VR приложений.
ЛИТЕРАТУРА
1. Линовес, Д. Виртуальная реальность в Unity. - М.: Издательский центр «ДМК Пресс». - 2016. - 316 с.
2. Официальный сайт Unreal Engine. - Режим доступа: https://www.unrealengine.com/what-is-unrealengine-4 (дата обращения: 20.05.2022).
3. Официальный сайт Unity Engine. - Режим доступа: https://unity.com/ru (дата обращения: 19.05.2022).
4. Официальный сайт З^редактора Blender. - Режим доступа: https://www.blender.org/ (дата обращения: 20.05.2022).
5. Официальный сайт 3d-редактора 3dsMax. - Режим доступа: https://www.autodesk.com/products/3ds-max/features (дата обращения: 20.05.2022).
6. Савкин И. С. Виртуальная реальность и её использование в образовании / И. С. Савкин, С. Н. Нестеренков, А. С. Репетухо // Проблемы повышения эффективности образовательного процесса на базе информационных технологий: материалы XII Междунар. науч.-практ. конф. (Республика Беларусь, Минск, 25 апреля 2019 года) / редкол.: Ю. Е. Кулешов [и др.]. - Минск : БГУИР, 2019. - С. 153 - 157.
7. Шапиро Д. Основы технологии виртуальной реальности - 2013. - 268 с. - Режим доступа: https://urss.ru/cgi-bin/db.pl?lang=Ru&blang=ru&page=Book&id=969 (дата обращения: 18.05.2022).
