בשנים האחרונות מצטרפים "תותחים כבדים" מתחום הבידור והמשחקים לעולם המציאות הרבודה. שילוב של אנימציות ייחודיות וכלים גרפיים באיכות גבוהה מאוד שיפרו משמעותית את חוויית המשתמש. כלי שהושק בשנים האחרונות על ידי גוגל מאפשר לצפות בבעלי חיים משתלבים ברחבי החדר בעזרת שימוש פשוט במצלמת המכשיר הסלולרי. נתאר בקצרה כיצד מאפשרים עקרונות הגרפיקה הממוחשבת ליהנות מהטכנולוגיה המרתקת.

כולנו זוכרים את הסצנה הקלאסית בסרט "בדרך לחתונה עוצרים בווגאס" (מוכר יותר בשם האמריקאי ״ההנגאובר״), כאשר אלן מתעורר בסוויטה מהלילה הקשה, צועד לשירותים ופוגש שם טיגריס בנגלי מאיים, שמתברר שנחטף בלילה ממייק טייסון [1]. מצחיק, נכון? ובכן, הודות לאנשים הטובים בחברת גוגל אנו יכולים לחיות את הסצנה הזו גם אצלנו בבית. שימו לב כי במקרה זה אין צורך לשבור את הרהיטים בבית או לחטוף טיגריס ממתאגרף מקצועי כדי ליהנות מהחוויה. שילוב בעלי חיים תלת ממדיים במציאות רבודה הוא פיתוח של ענקית הטכנולוגיה גוגל, המאפשרת להקרין כמה מהחיות הנדירות והאקזוטיות ישירות לביתכם. 

מציאות רבודה היא שילוב בין הסביבה בעולם האמיתי לבין מידע תפיסתי שנוצר על ידי מחשב. לעתים מתבצע השילוב בעזרת כמה שיטות חושיות: חזותית, שמיעתית, ושל מישוש וריח [2]. ניתן להגדיר מציאות רבודה כמערכת הממלאת שלוש תכונות בסיסיות: שילוב של עולמות אמיתיים ווירטואליים, אינטראקציה בזמן אמת ורישום תלת ממדי מדויק של אובייקטים וירטואליים ואמיתיים. המידע החושי יכול להיות בונה (כלומר תוסף לסביבה הטבעית), או הורס (כלומר מיסוך והפרעה לסביבה הטבעית). מציאות רבודה משמשת בהרבה יישומים חדשניים, כגון תוכנות ניווט, המציגות על גבי הנתיבים והשבילים השונים את הדרך שבה יש ללכת לכיוון היעד [3], שילוב הדמיות במשחקי ספורט [4] ועוד.

כעת - אנו רוצים לשחזר את הסצנה המדוברת עם הטיגריס הבנגלי אצלנו בסלון, אך בשיטה שמרנית יותר, שבה אנו מוגנים מחיות טורפות ומתאגרפים כועסים. כדי לעשות זאת נחזיק בידינו את המכשיר החכם שלנו ונקליד בחיפוש של גוגל את המילה "טיגריס" [5]. נקרא בתיאור החיה כי מדובר בטורף שכדאי להתרחק ממנו ונלחץ על צפייה בתלת ממד. לאחר שנלחץ על האופציה לצפות בחיה במרחב שלנו נתבקש לכוון את הטלפון מטה לאזור שטוח ולהזיז את המכשיר באִטיות. מה קורה כרגע? המכשיר מחפש אזורים שטוחים על מנת למקם עליהם את החיה, ולכן צילום המרחב באטיות מאפשר למכשיר לעבד את האזורים המצולמים ולמצוא מישורים או משטחים שעליהם יוכל למקם את החיה.

על מנת לזהות משטחים מתאימים יש לייצר מודל תלת ממדי של החדר. המידע יכיל ענני נקודות [6], ובין הנקודות בחדר ינסה המכשיר לזהות משטחים מישוריים. לאחר שיימצאו נקודות המרכיבות מישור נוכל למקם עליו את החיה. 

אבל רגע, יש לנו מצלמת דו ממד פשוטה, כיצד נבנה מודל תלת ממדי של החדר? כאן נכנס לפעולה עיקרון המאפשר בנייה של מודל תלת ממדי בעזרת תנועה של מצלמה פשוטה (עליו כתבנו בעבר [7]). בקצרה: דמיינו שני פריימים עוקבים של סרט המצלם חפץ תוך כדי תנועה מעגלית סביבו. ניתן לזהות בשני הפריימים חפצים או אזורים מעניינים הנמצאים בשתי התמונות ולעקוב אחריהם. למעשה, הפעולה המתבצעת היא מציאת חפצים בתמונה הראשונה, הנמצאים גם בתמונה השנייה, וזיהוי המיקום הגיאומטרי של כל חפץ במרחב [8]. בשיטה זו ניתן לבנות מודל תלת ממדי של אותם החפצים: בעזרת סדרת תמונות של אותם החפצים מזוויות שונות נוכל למצוא את המיקום המרחבי שלהם, על ידי מציאת המיקום המרחבי של כל נקודה בחפץ. כך, בעזרת תנועה בחדר, באמצעות ענן נקודות, נוכל לבנות את המודל התלת ממדי של החדר ולזהות בו את הנקודות הרלוונטיות לזיהוי המשטחים. נציין גם שיש כיום מכשירי טלפון מתקדמים אשר להם חיישנים תלת ממדיים בנוסף למצלמה הרגילה. הם מסוגלים ליצור את המודל התלת ממדי בצורה ישירה.

כעת מיקמנו את הטיגריס לידנו על השטיח והוא שואג ומאיים. נבצע על המודל פעולות גיאומטריות פשוטות כדי שנוכל להרגיע מעט את החשש. חברנו הטיגריס מורכב מאוסף של נקודות במרחב תלת ממדי, אשר לכולן ערכים ביחס ל-3 צירים, כאשר ראשית הצירים במרכז הגוף של החיה. כדי להקטין את המודל, כל שעלינו לעשות הוא לקרב את כל הנקודות בצורה שווה אל מרכז הגוף, וכך נקבל את אותו המודל בדיוק, אך קטן יותר בממדיו. נוכל גם להזיז את הטיגריס, כלומר לקחת את כל הנקודות שלו, להוסיף להן ערך מסוים ולהרחיק את ראשית הצירים שלו מאיתנו. אפשר גם לסובב את המודל כך שיפנה לכיוון אחר. תאמינו או לא, אבל כל הפעולות הללו מבוטאות מתמטית בעזרת כפל מטריצות פשוט. כלומר, כל נקודות המודל מוכפלות בטבלת ערכים המבטאת את השינוי הגיאומטרי, והן זזות בהתאם לפעולה המתמטית.

לא נוכל ללטף את הטיגריס, אך בהחלט נוכל ליהנות מההדמיה שלו, ביחד עם חיות נוספות, כמו ברווזן, קנגורו, נחש, דינוזאורים שונים ועוד, הניתנות לתצוגה תלת ממדית בעזרת כלי המציאות הרבודה של גוגל. 

אנו מזמינים אתכם לשתף אותנו בתגובות בצילום של החיה האהובה עליכם איתכם בסלון ביתכם.

מקורות וקריאה נוספת:

[1] הסצנה המדוברת מהסרט "בדרך לחתונה עוצרים בווגאס"

[2] הסבר נוסף על מציאות רבודה

[3] סרטון המציג שימוש במציאות רבודה ביישומון המפות של גוגל

[4] מציאות רבודה במשחקי כדורגל

[5] אתר המציג את רשימת המכשירים אשר ניתן לצפות בהם בחיות בתלת ממד

[6] ענני נקודות, מתוך מדע גדול בקטנה

[7] יציאה מהמישור אל המרחב, מתוך מדע גדול בקטנה

[8] זיהוי אוטומטי של אותו החפץ בתמונות מזוויות שונות, מתוך מדע גדול בקטנה