Co je to rozšířená realita

V posledních několika letech došlo k rychlému růstu rozšířené reality a virtuální reality. Tyto technologie pomáhají světu porozumět složitým věcem, protože usnadňují a zefektivňují vizualizaci. Umožňují snadnou vizualizaci objektu ve 3 dimenzích, což nejen vytváří virtuální obraz imaginárních objektů, ale také vytváří 3D obrazy skutečných objektů.

První experiment s virtuální realitou na lidstvu provádí Sutherland v roce 1968. Vyrobil obrovský mechanicky namontovaný displej hlavy, který byl velmi těžký a pojmenoval jej „Damoklov meč“. Náčrt stejného je uveden níže.

Pojem „Rozšířená realita“ vymysleli dva vědci Boeingu v roce 1992. Chtějí analyzovat části letadel bez jejich demontáže.

Google již spustil svůj ARCore, který pomáhá při vytváření obsahu AR na smartphonech. Mnoho smartphonů podporuje ARcore a stačí si stáhnout aplikaci AR a můžete ji vyzkoušet bez dalších požadavků. Seznam smartphonů podporovaných AR najdete zde.

Pojďme se ponořit do světa AR a VR pochopením těchto technologií a rozdílů mezi nimi.

Co je rozšířená realita a jak se liší od virtuální reality?

Rozšířená realita je přímý nebo nepřímý živý pohled na skutečný fyzický svět, do kterého jsou pomocí zpracování obrazu umístěny počítačem generované objekty. Slovo „Augment“ znamená zvětšit věci přidáním dalších věcí. AR přináší výpočetní techniku ​​do reálného světa a umožňuje vám komunikovat s digitálními objekty a informacemi ve vašem prostředí.

Ve virtuální realitě je vytvořeno simulované prostředí, ve kterém je uživatel umístěn uvnitř zážitku. VR vás tedy přenese na nový zážitek, a proto se tam nemusíte dívat, abyste viděli místo, cítíte, jaké to je být tam. Oculus Rift nebo Google Cardboard jsou příklady VR.

Smíšená realita je kombinací AR i VR, ve kterých můžete vytvořit virtuální prostředí a rozšířit do něj další objekty.

Rozdíl mezi těmito technologiemi můžete vidět pouhým pozorováním výše uvedeného obrázku a definic.

Nejdůležitější rozdíl spočívá v samotném hardwaru. Chcete-li zažít VR, potřebujete nějaký druh náhlavní soupravy, kterou lze napájet pomocí smartphonu nebo připojit prostřednictvím špičkového počítače. Tyto náhlavní soupravy vyžadují výkonové displeje s nízkou latencí, abychom mohli hladce sledovat virtuální svět, aniž bychom museli vynechat jediný snímek. I když technologie AR nevyžaduje žádnou náhlavní soupravu, stačí použít kameru telefonu a přiložit ji ke specifikovaným objektům, abyste mohli kdykoli vyzkoušet AR bez náhlavní soupravy.

Kromě používání smartphonu pro AR můžete použít samostatné chytré brýle, jako je Microsoft Hololens. Hololens je vysoce výkonné inteligentní sklo, které má zabudované různé typy senzorů a kamer. Je speciálně navržen pro prožívání AR.

Použijte případy rozšířené reality

Ačkoli AR je mladé médium a již se používá v různých sektorech. V této části se podíváme na několik nejoblíbenějších případů použití AR.

1. AR pro nákupy a maloobchod: Toto odvětví využívá technologii AR velmi rozsáhle. AR vám umožní vyzkoušet hodinky, oblečení, make-up, brýle atd. Lenskart, online platforma pro nákup brýlí, používá AR, aby vám poskytla pocit skutečného vzhledu. Nábytek je také nejlepším případem použití AR. Kameru můžete namířit na jakoukoli část vašeho domu / kanceláře, pro kterou chcete koupit nábytek, zobrazí nejlepší možný pohled ve 3D s přesnými rozměry.

2. AR pro podnikání: Profesionální organizace také využívající AR, které umožňují interakci s produkty a službami. Maloobchodníci mohou zákazníkům nabídnout nové způsoby interakce s produkty a inzerenti mohou oslovit spotřebitele pomocí strhujících kampaní. Sklady mohou vytvářet užitečné navigace a pokyny pro pracovníky. Firmy architektury mohou zobrazovat návrhy ve 3D prostoru.

3. AR pro sociální média: Mnoho platforem sociálních médií, jako je Snapchat, Facebook, používá AR k umístění různých typů filtrů. AR digitálně manipuluje s vašimi tvářemi a vaše fotografie jsou zajímavější a zábavnější.

4. AR v hraní her: V roce 2016 se Pokemon Go stává první virální AR hrou. Bylo to tak zajímavé a skutečné, že si lidé na této hře udělali závislost. Mnoho herních společností nyní používá AR k tomu, aby byly postavy pro uživatele poutavější a interaktivnější.

5. AR ve vzdělávání: Jednou z jeho schopností je výuka složitých témat pomocí AR. Google spustil aplikaci AR pro vzdělávání s názvem Expeditions AR, která má učitelům pomoci ukázat studentům pomocí vizuálů AR. Vizuální obrázek níže, který ukazuje, jak k erupci sopky dochází.

6. AR pro zdravotnictví: AR se používá v nemocnicích na pomoc lékařům a sestrám při plánování a provádění operací. Interaktivní 3D vizuály jako v AR nabízejí těmto lékařům mnohem více ve srovnání s 2-D. AR tedy může chirurgy provázet složitými operacemi jeden krok po druhém a v budoucnu by mohl nahradit tradiční mapy.

7. AR pro neziskové organizace: Neziskové organizace mohou AR použít k podpoře hlubšího zapojení do kritických otázek a pomoci budovat identitu značky. Například organizace chce šířit povědomí o globálním oteplování, poté může prezentovat své dopady pomocí interaktivních objektů AR pro vzdělávání lidí.

Hardwarové požadavky pro rozšířenou realitu

Základ jakékoli technologie začíná u jejího hardwaru. Jak je popsáno výše, můžeme AR zažít na smartphonu nebo samostatných chytrých brýlích. Tato zařízení obsahují mnoho různých senzorů, kterými lze sledovat okolní prostředí uživatele.

Senzory jako akcelerometr, gyroskop, magnetometr, kamera, detekce světla atd. Hrají v AR velmi důležitou roli. Podívejme se na důležitost a role těchto senzorů v AR.

Senzory pro sledování pohybu v rozšířené realitě

1. Akcelerometr: Tento senzor měří zrychlení, které může být statické jako gravitace nebo dynamické jako vibrace. Jinými slovy, měří změnu rychlosti za jednotku času. Tento senzor pomáhá zařízení AR při sledování změn v pohybu.
2. Gyroskop: Gyroskop měří úhlovou rychlost nebo orientaci / sklon zařízení. Když tedy nakloníte své zařízení AR, změří míru sklonu a přenese jej do ARCore, aby objekty AR odpovídaly odpovídajícím způsobem.
3. Kamera: Poskytuje živý přenos okolního prostředí uživatele, ve kterém lze překrýt objekty AR. Kromě samotné kamery využívá ARcore další technologie, jako je strojové učení, komplexní zpracování obrazu k výrobě vysoce kvalitních snímků a mapování pomocí AR.

Pojďme podrobně porozumět sledování pohybu.

Sledování pohybu v rozšířené realitě

Platformy AR by měly vnímat pohyb uživatele. K tomu tyto platformy používají technologie simultánní lokalizace a mapování (SLAM) a souběžné odometrie a mapování (COM). SLAM je proces, kterým roboti a smartphony chápou a analyzují okolní svět a podle toho jednají. Tento proces využívá hloubkové senzory, kamery, akcelerometry, gyroskop a světelné senzory.

Souběžná odometrie a mapování (COM) může znít složitě, ale v zásadě tato technologie pomáhá smartphonům lokalizovat se v prostoru ve vztahu k okolnímu světu. Zachytává vizuálně odlišné objekty objektů v prostředí zvaných body funkcí. Těmito body funkce mohou být přepínač světla, hrana stolu atd. Jakýkoli vysoce kontrastní vizuál je zachován jako bod funkce.

Senzory sledování polohy v AR

1. Magnetometr: Tento senzor se používá k měření magnetického pole Země. Poskytuje zařízení AR jednoduchou orientaci související s magnetickým polem Země. Tento senzor pomáhá smartphonu najít konkrétní směr, což mu umožňuje automaticky otáčet digitální mapy v závislosti na vaší fyzické orientaci. Toto zařízení je klíčem k aplikacím AR založeným na poloze. Nejběžněji používaným magnetickým senzorem je Hallův senzor, pomocí kterého jsme dříve vytvořili prostředí virtuální reality pomocí Arduina.
2. GPS: Jedná se o globální navigační satelitní systém, který poskytuje geolokaci a časové informace přijímači GPS, například ve smartphonu. U smartphonů podporujících ARCore toto zařízení pomáhá povolit aplikace AR založené na poloze.

Co dělá AR skutečným?

Existuje mnoho nástrojů a technik, které se používají k tomu, aby se AR cítila skutečná a interaktivní.

1. Umístění a umístění aktiv: Aktiva jsou objekty AR, které jsou viditelné pro oči. K zachování iluze reality v AR se digitální objekty musí chovat stejně jako ty skutečné. Tyto objekty je třeba v daném prostředí držet pevného bodu. Pevný bod může být něco konkrétního, jako je podlaha, stůl, zeď atd., Nebo to může být ve vzduchu. To znamená, že během pohybu by aktiva neměla být skákána náhodně, měla by být fixována v předem definovaných bodech.

2. Měřítko a velikost aktiv: Objekty AR musí být schopné škálovat. Například, když vidíte, že auto jede k vám, začíná od malého a při přiblížení se zvětší. Také pokud vidíte obraz z boku, vypadá jinak, když je viděn zepředu. Takže objekty AR se také chovají stejně a dávají pocit skutečných objektů.

3. Okluze: Co se stane, když obraz nebo objekt zablokuje někdo jiný - se označuje jako okluze. Když si tedy pohnete rukou před očima, bude vás znepokojovat, když něco uvidíte, zatímco vaše oči jsou blokovány rukou. Objekty AR by se také měly řídit stejným pravidlem, když objekt AR skrývá jiný objekt AR, měl by být viditelný pouze objekt AR, který je vpředu, uzavřením druhého.

4. Osvětlení pro větší realismus: Pokud dojde ke změně osvětlení okolí, pak objekt AR musí na tuto změnu reagovat. Například pokud jsou dveře otevřené nebo zavřené, objekt AR by měl změnit barvu, stín a vzhled. Stín by se měl také odpovídajícím způsobem pohybovat, aby se AR cítil skutečný.

Nástroje k vytvoření rozšířené reality

K vytváření obsahu AR existuje několik online platforem a specializovaného softwaru. Protože Google má vlastní ARCore, poskytuje dobrou podporu začátečníkům při tvorbě AR. Kromě toho je níže stručně vysvětleno několik dalších software AR:

Poly je online knihovna společnosti Google, kde lidé mohou procházet, sdílet a remixovat 3D podklady. Aktivum je 3D model nebo scéna vytvořená pomocí štětce naklonění, bloků nebo jiného 3D programu, který vytváří soubor, který lze nahrát do Poly. Mnoho aktiv je licencováno na základě licence CC BY, což znamená, že je vývojáři mohou používat ve svých aplikacích zdarma, pokud je autorovi udělen kredit.

Tilt Brush vám umožní malovat ve 3D prostoru pomocí virtuální reality. Popusťte uzdu své kreativitě pomocí trojrozměrných tahů štětce, hvězd, světla a dokonce i ohně. Váš pokoj je vaše plátno. Vaše paleta je vaší fantazií. Možnosti jsou nekonečné.

Bloky pomáhají při vytváření 3D objektů ve virtuální realitě bez ohledu na vaše zkušenosti s modelováním. Pomocí šesti jednoduchých nástrojů můžete své aplikace oživit.

Unity je multiplatformní herní engine vyvinutý společností Unity Technologies, který se primárně používá k vývoji trojrozměrných i dvourozměrných videoher a simulací pro počítače, konzoly a mobilní zařízení. Unity se stalo oblíbeným herním enginem pro vytváření obsahu VR a AR.

Sceneform je 3D framework s fyzicky založeným rendererem, který je optimalizován pro mobilní zařízení a vývojářům Java usnadňuje vytváření rozšířené reality.

Důležité pojmy používané v AR a VR

1. Kotvy: Jedná se o uživatelem definovaný bod zájmu, na který jsou umístěny objekty AR. Kotvy se vytvářejí a aktualizují vzhledem ke geometrii (roviny, body atd.)
2. Podklady: Odkazuje na 3D model.
3. Návrhový dokument: Průvodce pro vaši zkušenost s AR, který obsahuje všechny 3D podklady, zvuky a další návrhové nápady pro implementaci vašeho týmu.
4. Pochopení prostředí : Porozumění reálnému prostředí detekcí bodů a rovin prvků a jejich použitím jako referenčních bodů pro mapování prostředí. Označuje se také jako kontextové povědomí.
5. Body funkcí: Jedná se o vizuálně odlišné prvky vašeho prostředí, jako je hrana židle, vypínač na zdi, roh koberce nebo cokoli jiného, ​​co pravděpodobně zůstane viditelné a bude trvale umístěno ve vašem prostředí.
6. Testování zásahů: Používá se k pořízení souřadnic (x, y) odpovídajících obrazovce telefonu (poskytované klepnutím nebo jakoukoli jinou interakcí, kterou má vaše aplikace podporovat) a promítá paprsek do pohledu kamery na svět. To umožňuje uživatelům vybrat nebo jinak interagovat s objekty v prostředí.
7. Ponoření: Pocit, že digitální objekty patří do reálného světa. Prolomení ponoření znamená, že byl narušen smysl pro realismus; v AR je to obvykle tím, že se objekt chová způsobem, který neodpovídá našim očekáváním.
8. Sledování naruby: Když má zařízení interní kamery a senzory pro detekci pohybu a sledování polohy.
9. Outside-In Tracking: Když zařízení používá externí kamery nebo senzory k detekci pohybu a sledování polohy.
10. Hledání roviny: Proces specifický pro chytrý telefon, kterým ARCore určuje, kde jsou vodorovné a svislé povrchy ve vašem prostředí, a pomocí těchto povrchů umisťuje a orientuje digitální objekty
11. Raycasting : Promítnutí paprsku, které pomůže odhadnout, kde by měl být objekt AR umístěn, aby se uvěřitelně zobrazil na povrchu reálného světa; použitý během testování zásahu.
12. Uživatelská zkušenost (UX): Proces a základní rámec zlepšování toku uživatelů k vytváření produktů s vysokou použitelností a přístupností pro koncové uživatele.
13. Uživatelské rozhraní (UI): Vizuály vaší aplikace a všeho, s čím uživatel interaguje.