Vaša podpora je pre nás kľúčová. Už od roku 2014 neúnavne prinášame najnovšie informácie o virtuálnej realite, a to všetko zadarmo. Naša redakcia sa snaží osvetliť tieto moderné technológie každému na Slovensku, ale bez vašej pomoci to nebude možné.

Články píšeme s vášňou a odbornosťou, avšak náklady na ich vytváranie a udržiavanie webu rastú. Ak nám chcete pomôcť pokračovať v našej práci a zabezpečiť, aby ste aj naďalej mohli čítať kvalitné články, zvážte prosím jednorazový príspevok alebo podporu cez sociálne siete. Váš príspevok, či už malý alebo veľký, robí rozdiel.

Ďakujeme.

Render pavúka (Zdroj : Ondrej Ducky, FPV UMB)

V dnešnej dobe je vykresľovanie virtuálnych svetov stále realistickejšie, rýchlejšie a vierohodnejšie. Stále dokonalejšie a dostupnejšie nástroje virtuálnej reality, ktoré slúžia na oklamanie zmyslov, stierajú hranice medzi virtuálnym svetom a realitou. Každým rokom sa zlepšujú možnosti zachytávania reálneho sveta prostredníctvom panoramatických kamier, ale aj imerzívne zobrazovanie vďaka pokroku v oblasti 3D grafiky, či zvýšeniu výpočtového výkonu. Nemalú zásluhu na tom má aj cenová prístupnosť týchto technológií čoraz väčšiemu počtu vývojárov.

Využitie virtuálnej reality v medicíne

Virtuálna realita (VR) už nie je v medicíne novinkou. Je spoločným menovateľom behaviorálnej psychológie, manažmentu bolesti, lekárskej prípravy, rehabilitácie, meditácie a ďalších odvetví, ktoré snáď zatiaľ len váhajú s jej využitím. Používa sa napríklad aj na navodenie domáceho prostredia hospitalizovaným deťom, zmierňovanie bolesti, rýchlejšie zotavenie po infarkte a veľmi dobré skúsenosti majú napríklad aj na očnej klinike UVEA Mediklinik v Martine, kde sa pomocou virtuálnej reality lieči tupozrakosť.

Začiatky liečby fóbií pomocou virtuálnej reality na Slovensku

Vďaka námetu Dr. Jána Záskalana a materiálnej podpore firmy Nettech s.r.o. (zastúpenou p. Petrom Sojkom) sa na katedre informatiky, Fakulty prírodných vied, Univerzity Mateja Bela v Banskej Bystrici pred niekoľkými rokmi začali venovať problematike tvorby virtuálnych prostredí a rôznych podporných nástrojov na liečbu fóbií pomocou VR. V rámci výskumu pripravujú materiály pre potreby psychoterapeutov na podporu liečby rôznych druhov fóbií, ako je napríklad strach z výšky, hĺbky (hypsofóbia. akrofóbia), z otvoreného priestranstva (agorafóbia), strach z pavúkov (arachnofóbia), z plazov (herpetofóbia), ako aj pomôcky pre snáď najčastejšie sa vyskytujúce fóbie, akými sú fóbie z ľudí a zaľudnených, preplnených miest, alebo strach z cestovania v rôznych dopravných prostriedkoch, z prednášania, či stretnutia a komunikácie s ľuďmi (rôzne sociofóbie). Výskumníci z katedry informatiky zistili, že už aj na Slovensku viaceré inštitúcie prichádzajú s novými nápadmi, ako využiť VR v prospech človeka. Svetlým príkladom je aj firma MindBox, ktorá sa venuje tvorbe virtuálnych prostredí na liečbu fóbií rôzneho druhu a s ktorou katedra začala hľadať prienik záujmov a možností.

Render pavúka (Zdroj : Ondrej Ducky, FPV UMB)

Katedra informatiky FPV UMB sa od roku 2014 veľkou mierou podieľa na výskume a vývoji nových metód tvorby virtuálneho prostredia a na príprave podkladov a terapeutických materiálov  na základe požiadaviek psychoterapeuta, s ktorým od začiatku spolupracuje. Vzhľadom na to, že výskumné pracovisko nie je vybavené možnosťami overovania vyvinutých materiálov v terapeutickej praxi, svoje úsilie smerujú práve do oblasti výskumu a vývoja.

Metódy tvorby virtuálneho prostredia

Existuje niekoľko metód na vytvorenie virtuálneho prostredia:
1.    Modelovanie objektov, alebo prostredí prostredníctvom počítačovej grafiky.
2.    Animácia modelov objektov pomocou animačného programu.
3.    Fotografovanie statických objektov a scény pomocou špeciálnej snímacej techniky 360° panorám.
4.    Filmovanie pohybujúcich sa objektov a scény pomocou špeciálnej snímacej techniky 360° panorám.
5.    Kombinácia viacerých spomenutých metód.

1.    Na vytváranie matematických 3D objektov v modelovacom programe je možné si vybrať napríklad niektorý z nasledujúcich spôsobov modelovania:
•    Pomocou kriviek: povrch modelu objektu je tvorený pomocou viacerých spojených kriviek (tento spôsob sa už v dnešnej dobe veľmi nepoužíva, pretože existujú aj jednoduchšie metódy modelovania).
•    Pomocou polygónov, resp. polygonálneho modelovania: model objektu je konštruovaný pomocou polygónov svojho povrchu, ktorý sa skladá z vertexov (krajných bodov), pospájaných do mnohouholníkov (polygónov – najlepšie trojuholníkov), pričom výhodou je možnosť zostrojiť akýkoľvek objekt pomocou polygonálnej siete.
•    Pomocou základných geometrických tvarov: modely objektov sa skladajú množinovými operáciami z elementárnych telies a ich úpravou sa vytvárajú zložitejšie štruktúry.
2.    Systém animácie modelov je založený na vkladaní kľúčových snímok (keyframes) do časovej osi, pričom sa definuje, ktorý parameter sa má pre danú snímku zapamätať ako kľúčový. Môže to byť napríklad pozícia objektu, rotácia, veľkosť, v prípade zložitejších objektov s ramenami aj ich aktuálny tvar. Uloží sa kľúčová snímka pre aktuálnu pozíciu objektu, posunie sa na časovej osi o niekoľko snímok a uloží sa nová pozícia a stav objektu. Následne každá snímka medzi týmito dvomi zadefinovanými, je automaticky dopočítaná a predstavuje čiastkovú zmenu pozície, pričom dve definované kľúčové snímky sú ich krajnými bodmi (hodnotami).
Vzhľadom na náročnosť modelovania objektov a ich následnej animácií je vhodné tieto metódy využiť len v takých prípadoch, kedy dané prostredie, alebo objekt fóbie nie sme schopní zachytiť kamerou. Napríklad ak chceme poslať objekt fóbie po presnej trajektórií, alebo potrebujeme na jednom mieste znásobiť počet objektov a pod.
3.    Metóda zachytávania statických objektov predstavuje súhrn krokov od fotografovania 360° panorám a ich spracovania do interaktívnej aplikácie pre rôzne zariadenia, vrátane vloženia do prostredia aplikácie. Fotografia zachytáva relatívne presný obraz snímanej scény a je menej náročná na zhotovenie, ako vymodelovanie nejakého zložitého predmetu tak, aby vyzeral realisticky. To však platí len v prípade, že je daná scéna pre fotografovanie ľahko prístupná. Preto je vhodné pri tvorbe prostredí pre liečbu fóbií využívať viacero technológií a pre každé prostredie zvoliť tú výhodnejšiu.
4.    Filmovaním pohybujúcich sa objektov a scény môže vzniknúť interaktívne panoramatické video, ktoré je možné tvoriť pomocou špecializovaného hardvéru, akým môže byť sústava kamier zaberajúca 360° panorámu v oboch, horizontálnom aj vertikálnom smere alebo samotná špeciálna kamera schopná snímať 360° panorámu. V takomto videu si môže pacient následne slobodne voliť smer a uhol pohľadu, prípadne za pomoci ďalších povelových zariadení VR riadiť svoj pohyb vo virtuálnom priestore.
5.    Z hľadiska individualizácie prístupu k liečbe pacienta je dôležité, aby prostredie, do ktorého je vnorený, umožňovalo stupňovanie fobického stavu a aby bolo možné vyberať z viacerých možností, zodpovedajúcich jeho potrebám. Preto je vhodné využiť metódu kombinácie niektorých zo spomenutých metód, napr. do nafoteného, alebo nafilmovaného prostredia vložiť model objektu, ktorého pohyb a trajektória môžu byť vopred nadefinované, alebo môže terapeut voliť počet zobrazovaných objektov (napr. pavúkov) podľa momentálneho stavu pacienta a pod.

Nástroje tvorby (Potrebný hardvér a softvér)

Metódy tvorby virtuálneho prostredia, ktoré sa na katedre informatiky v priebehu posledných rokov osvedčili ako najefektívnejšie, sú založené na dnes už celkom dostupných technických nástrojoch, akými je napr. kamera Samsung Gear 360, alebo ďalšie  dostupné modely 360° kamier ako 360fly, Ricoh Theta, alebo kamera LG 360 Cam.

Dôležitou súčasťou hardvérového vybavenia, potrebného pri prezentovaní interaktívneho panoramatického videa sú okuliare pre virtuálnu realitu, napr. v konkrétnom prípade okuliare Samsung model Gear VR. Tieto okuliare fungujú na princípe priameho vloženia mobilného zariadenia do okuliarov a premietajú obraz rozdelením jedného displeja na dve časti.

Nevyhnutnou súčasťou vývojových nástrojov je aj softvér na 3D modelovanie a animáciu, ako napr. Blender 3D, či Unity 3D, ako aj softvér Action Director, dodávaný spolu s 360° kamerou, ktorý slúži na strih a upravovanie panoramatického videa, prípadne na pridávanie požadovaných efektov.

Budúcnosť

Tak ako v každej oblasti života, aj pri liečbe fóbií neexistuje univerzálne účinná jedna metóda. Každý pacient je individuálna osobnosť, ktorej treba prispôsobiť spôsob liečby. V niektorých prípadoch je nutná medikamentózna liečba, psychoterapia, či hypnoterapia, v iných je možné využiť tzv. liečbu vystavovaním pomocou nástrojov virtuálnej reality (VRET) a niekedy je potrebná kombinácia viacerých druhov liečby súčasne. VR má však aj v tejto oblasti veľký potenciál. Ukazuje sa ako mimoriadne efektívny a účinný nástroj na liečbu fóbií, aj keď v súčasnej dobe prebiehajú ďalšie štúdie, ktoré overujú účinky samotnej virtuálnej reality ako takej. Nie sú ešte dostatočne preskúmané všetky riziká a negatíva používania VR. Oční lekári upozorňujú na riziká namáhania očí svietiacim displejom iba niekoľko centimetrov vzdialeným od zreničiek. Reálne hrozia aj fyzické zranenia, zapríčinené súčasným technologickým riešením virtuálnych zostáv, ako sú rozličné zväzky káblov upevnených na hlave používateľa v kombinácii s nevnímaním reálneho sveta. Indukovanú nevoľnosť a pocity závratu má pravdepodobne každý pri prvom stretnutí s nejakou formou VR a aj skúsení „veteráni“ poznajú svoje limity pobytu v prostredí.

Choroba zo simulácie je známa od doby prvých leteckých trenažérov a choroba z VR sprevádza vývoj od prvých dní jej vzniku. Dokonca aj bezpečnostné príručky hracích konzol VR odporúčajú časté prestávky. Je isté, že hardvér ešte potrebuje zlepšenie napriek tomu, že hranice zdokonaľovania sa posúvajú závratným tempom. Aj naďalej ostáva úlohou vývojárov v oblastiach informačných technológií, aby do rúk terapeutov posúvali čoraz silnejšie nástroje, pomocou ktorých dnes už osvedčenými metódami môžu pomáhať väčšiemu počtu pacientov v liečbe stále širšieho spektra psychických porúch.

Dana Horváthová
KI FPV UMB v Banskej Bystrici