Выпускная квалификационная работа «Дизайн модуля «Сердце» цифрового анатомического атласа «Тело человека» в технологиях виртуальной реальности

Автор: Морозова Юлия Андреевна

Место работы/учебы (аффилиация): Национальный исследовательский университет «МИЭТ», Магистр

Научный руководитель: Соколова Татьяна Юрьевна

Актуальность темы. Современный мир невозможно представить без информационных цифровых систем. Цифровые технологи плотно внедрились в повседневность и охватили большой спектр сфер деятельности человека. Одной из последних инновационных цифровых технологий является виртуальная реальность. Виртуальная реальность получила широкое распространение на рынке игровой индустрии. На сегодняшний день игровой опыт стал применять в более серьезных сферах деятельности человека — строительство, медицина и образование. Технологии виртуальной реальности (англ. VR — virtual reality) все больше внедряют в образовательный процесс в европейских странах. По прогнозам специалистов, виртуальная реальность в скором времени изменит роль игры в процессах обучения. Обучение, основанное на игре, повышает заинтересованность и мотивацию ученика к объекту изучения, посредствам интерактивного взаимодействия с предметами виртуальной среды. Запоминание информации, при контакте с интерактивными виртуальными элементами, осуществляется через визуальную и кинестетическую память.

Русская компания Visual Science занимается визуализацией и образованием в научной сфере, где требуются сочетать научные медицинские знания с визуальной подачей материала. Visual Science создает простые модели сложных анатомических элементов и в доступной форме объясняет физиологические процессы в организме человека. Гибкая и наглядная структура подачи информации в проектах предназначена не только для людей с профессиональными медицинскими знаниями, но для всех людей, в частности детей от 10 лет. Материал демонстрируется иллюстративными двухмерными и трехмерными способами, с помощь анимации и технологией дополненной реальности. Однако образовательных проектов в виртуальной реальности компания Visual Science не разрабатывает. Существует ряд зарубежных компаний, которые специализируются на разработке виртуального контента для медицинских целей. Анатомическое приложение студии Visiblebody на сегодняшний день является самым лучшим среди всех остальных с точки зрения анатомической достоверности подачи материала и информационной наполненности. Полученная информация усваивается лучше благодаря интерактивному взаимодействию между пользователем и объектов виртуальной среды. Приложение предназначено для людей со знанием основ анатомии, физиологии и функционирования организма человека. Оно используется в качестве практического тренинга в медицинских учреждениях высшего образования. Информативное сопровождение визуального материала написано профессиональным языком с использованием научной терминологии. Трехмерные модели детально проработаны в соответствии с анатомией человека. Данное виртуальное приложение не подходит для людей, не обладающими углубленными знаниями в области анатомии .

Технологии виртуальной реальности широко распространены в зарубежных странах и активно внедряются в образовательные учебные программы в качестве интерактивного метода обучения. На отечественном рынке этот процесс протекает медленнее. Это объясняется недостатком разработок специализированных учебных пособий в образовательной среде. Создание продукта, доступного и понятного, ребенку 9 лет, который может быть использован в школах и дома, сделает процесс обучения интереснее и эффективнее. Поэтому разработка цифрового анатомического атласа «Тело человека» в технологиях виртуальной реальности является актуальной и востребованной.

Целью диссертации является разработка структуры цифрового атласа «Тело человека» на примере модуля «Сердце» в технологиях виртуальной реальности, формирование стилистики цифрового трехмерного макета человека и виртуального ландшафта атласа. Анатомический атлас предназначен для детей возрастной категории от 9 лет и старше.

Реализация поставленной цели обеспечивается решением следующих задач.

  1. Обзор и анализ плоскостных и трехмерных современных технологий разработки средств обучения с целью выявления стилистических особенностей и функционала существующих приложений виртуальной реальности для обучения анатомии человеческого тела.
  2. Разработка структуры цифрового анатомического атласа «Тело человека». Определение стилистики объектов и виртуального ландшафта на примере цифрового модуля «Сердце».
  3. Определение базового функционала интерактивных объектов цифрового модуля «Сердце».
  4. Создание психологически комфортного виртуального ландшафта на основе выявленных эргономических и экологических требований восприятия виртуальной среды.
  5. Визуализация и оптимизация трехмерной геометрической модели «Сердце» в режиме реального времени.

 Новизна диссертационной работы заключается в применении технологий виртуальной реальности в формировании визуального образа объекта «Сердце» и виртуального ландшафта цифрового анатомического атласа «Тело человека».

Практическая значимость результатов магистерской диссертации состоит в разработке общего стилистического решения и эргономики взаимодействия объектов виртуальной среды на примере цифрового модуля «Сердце». Данные приемы могут быть применены ко всем остальным цифровым модулям анатомического атласа «Тело человека» при его реализации. Готовый продукт может быть внедрен в детские технопарки, в факультативные занятия в общеобразовательных школах и центры развития ребенка. Так же предусмотрено использование продукта в домашних условиях как самостоятельного образовательного контента, так и в качестве дополнения к образовательному процессу.

Основные результаты, полученные в ходе разработки магистерской диссертации:

  1. Структурная модель цифрового анатомического атласа «Тело человека» в технологиях виртуальной реальности и разработка функциональной и визуальной части цифрового модуля «Сердце».
  2. Стилистические решения трехмерной геометрической модели «Сердце» и виртуального ландшафта цифрового анатомического атласа «Тело человека».
  3. Сценарий интерактивного взаимодействия пользователя с объектами разработанного виртуального ландшафта цифрового анатомического атласа «Тело человека» на примере модуля «Сердце».
  4. Оптимизация трехмерной геометрической модели «Сердце» с целью интеграции в виртуальную среду и формирование комфортного виртуального ландшафта посредством дизайн-решений.

Мероприятие завершено

Конкурс, в котором работа участвует

Направление

Форма представления работы

Дата публикации работы

15.03.2021

Смотреть похожие работы

Выпускная квалификационная работа «Разработка программного модуля визуализации конфигурирования микросхем»

Современный мир с каждым днем все сложнее и сложнее представить без технических устройств, они заполоняют нашу жизнь практически во всех сферах нашей жизни. Каждое такое устройство разрабатывается под решение определенных задач. В их составе имеется...

Выпускная квалификационная работа «Разработка программного модуля автодополнения и описания слов»

Актуальность разработки обоснована тем, что во многих частях S-Terra KP Console существует необходимость вводить длинные названия ключевых слов в течение 3-5 сек, а при совершении ошибок значительно больше. Объектом исследования является печатание сл...

Выпускная квалификационная работа «Разработка программного модуля проверки законов РФ на уникальность»

Разработка ПО, позволяющего облегчить и усовершенствовать поиск заимствований в текстах законопроектов, является актуальной задачей ввиду наличия большого объема законов и постановлений, которые необходимо сравнить и проанализировать, что становится...

Выпускная квалификационная работа «Разработка программного модуля мониторинга и корректировки прерываний сетевых интерфейсов»

Актуальность данной темы заключается в том, что разрабатываемый модуль упростит корректировку масок для оператора ЭВМ, также программный модуль уменьшит количество ошибок, связанных с человеческим фактором. Объектом исследования являются прерывания,...