Аннотация: В статье обобщаются результаты двухлетнего исследования вопросов применения технологий виртуальной и дополненной реальности, используемых в проекте виртуальной реконструкции исторического ландшафта Белого города Москвы XVI-XVIII веков. Приводится описание математических методов, программного и аппаратного обеспечения, которое позволяет широкому кругу пользователей получать доступ к исторической реконструкции исторических городских ландшафтов. Важной особенностью реконструкции стало совершенствование работы модуля верификации построенных трехмерных моделей ландшафта, строений и окружающей сцены на основе использованных исторических источников. Приводятся основные принципы, на которых строится модуль верификации и его виртуальный интерфейс. Рассматриваются некоторые оптимальные задачи, решаемые для построения интерфейса. Используется гибридная система отслеживания движений, как комбинация оптических и инерциальных данных. Архивные источники, использованные в процессе реконструкции, представлены в виртуальной среде при помощи трёхмерного графического пользовательского интерфейса для виртуальной реальности. Отображаемая информация генерируется из базы данных исторических источников, включающей в себя информацию о городской застройке, отдельных строениях Белого города, их частях, местоположении, назначении, владельцах и дате строительства. В базе содержатся как текстовые, так и графические исторические источники. Полученные результаты включают также новые алгоритмы и программно-аппаратные комплексы и результаты проведенного эксперимента.

Abstract: The article summarizes the results of a two-year study of the issues related to the virtual reality and augmented reality technologies use to virtually reconstruct Moscow Bely Gorod in the 16th-18th centuries. The authors describe mathematical methods, software and hardware which grant access to the historical reconstruction of historical urban landscapes. An important feature of the reconstruction is the source verification module which was used to construct three-dimensional models of the landscape, buildings and the general scenery. The article names the basic principles which the verification module and its interface are based on and considers some optimum problems solved when constructing the interface. The project uses a hybrid motion tracking system as a combination of optical and inertial data. The archival sources used in the reconstruction process are presented in the virtual environment by means of a 3D graphical user interface for the virtual reality. The information displayed is generated from the database of historical sources which includes information about the urban development and individual buildings of Bely Gorod, their parts, location, purpose, owners and construction date. The database contains both text and graphic historical sources. The results obtained also include new algorithms, software and hardware systems as well as the experiment results. 

Аннотация: Статья описывает постановку задачи оптимизации расположения
элементов трехмерного пользовательского интерфейса для виртуальной
реконструкции рельефа исторического центра Москвы XVI-XVIII веков.
Для работы с интерфейсом были интегрированы шлем виртуальной
реальности, система отслеживания движений человека и
окулографический комплекс. Пространственное представление
исторической реконструкции сопровождается специализированным
интерфейсом, позволяющим получить доступ к базе источников.
Представлен критерий, который позволит говорить об оптимальности
расположения элементов интерфейса в виртуальном пространстве. Задача рассматривается при наличии неизвестных заранее факторов,
таких как размеры рук пользователя, отклонения положения
интерактивного объекта, ограничения на размещение элементов
интерфейса. В статье приведена постановка общей задачи и решены
несколько внутренних задач, связанных с построением множества
допустимых положений элементов интерфейса и оценкой движения
взора от одного элемента интерфейса к другому. В статье впервые предложен алгоритм численной оптимизации интерфейса в трехмерном виртуальном пространстве, моделирующем рельеф и историческую застройку территории центра Москвы, с обеспечением перемещения пользователя допускающим доступ к историческим источникам, на основе которых проведена виртуальная реконструкция изучаемых объектов историко-культурного наследия.

Abstract: The article sets a problem focusing on how to optimize the order of 3D user interface for virtual reconstruction of Moscow historical center landscape in the 16th-18th centuries. To work with the interface a virtual reality headset, a motion tracking system and an eye-tracker were integrated. Spatial representation of the historical reconstruction is accompanied by a specialized interface that allows one to access the source database. The authors introduce a criterion that provides for estimating the optimum order of interface elements in the virtual space. The problem is handled in case there are unknown factors such as the size of user's hands, deviations in the position of an interactive object and restrictions related to the disposition of interface elements. The article sets the general problem and solves some internal problems related to the construction of acceptable multiple dispositions of interface elements and the modeling of eyesight movement from one interface element to another. The article is the first to suggest an algorithm to numerically optimize the interface in 3D virtual space modeling the relief and historical buildings in the center of Moscow. It provides for user’s movement and gives access to historical sources which are the basis for virtual reconstruction of the heritage understudy.

Аннотация: Предлагается новый подход к созданию виртуальной реконструкции объектов историко-культурного наследия, основанный на передовых технологиях 3D моделирования, применительно к задачам исторической урбанистики. Важным критерием для выбора утраченных объектов культурного наследия (в данном исследовании - монастырского комплекса) в задачах виртуальной реконструкции является, наряду с их социокультурным значением и архитектурными достоинствами, степень сохранности источниковой базы. В центре внимания статьи – вопросы использования технологий виртуальной и дополненной реальности в задачах исторической реконструкции. В качестве дополнительной возможности «погрузиться» в историческое прошлое предлагается создание исторических панорам для использования их в планшете или смартфоне. Рассматривается также технология, связанная с использованием VR шлемов. Моделирование, цифровая лепка, фотограмметрия исторических памятников, технологии послойной проекции составляют важную часть методов, применяемых в данной работе. В статье впервые в отечественной историографии рассматривается опыт использования технологий виртуальной и дополненной реальности в задачах реконструкции утраченных объектов исторической городской застройки (на примере Страстного монастыря). Проводится апробация программного модуля валидации/верификации результатов построенной виртуальной реконструкции, углубления возможностей репрезентации и визуализации этих результатов. С помощью авторской технологии происходит симуляция дополненной реальности внутри виртуальной, тем самым мы снимаем возможные ограничения AR.

Abstract: The article puts forward a new approach to the development of virtual reconstruction of historical and cultural heritage objects that is based on the advanced 3D modeling technologies and addresses the issues of historical urban science. Along with sociocultural significance and architectural importance of the lost cultural heritage objects (convent complex in this case) for virtual reconstruction tasks, an important criterion for their selection is the preservation rate of the source base. The article focuses on the use of virtual and augmented reality technologies in historical reconstruction tasks. As an additional opportunity to “plunge” into the historical past, the authors propose the creation of historical panoramas to use them in pads or smartphones. The article also studies the technology associated with the use of VR HMD. 3D modeling, digital sculpting, photogrammetry of monuments, layer projection technologies form an important part of methods used in this work. The article is the first in Russian historiography to address the practical use of virtual and augmented reality technologies to reconstruct the lost objects of the historical building system (by the example of Strastnoy Convent). The authors test the software module that validates / verifies the results of virtual reconstruction as well as enhances representation and visualization opportunities of these results. The authors simulate the augmented reality within the virtual reality and thus overcome limitations of AR.