Що таке доповнена реальність

В останні кілька років спостерігається швидке зростання доповненої реальності та віртуальної реальності. Ці технології допомагають світові зрозуміти складні речі, роблячи візуалізацію простішою та ефективнішою. Вони спрощують візуалізацію об’єкта в 3-х вимірах, що не тільки створює віртуальне зображення уявних об’єктів, але й створює 3D-зображення реальних об’єктів.

Перший експеримент з віртуальною реальністю в людстві здійснив Сазерленд в 1968 році. Він зробив величезний механічно встановлений головний дисплей, який був дуже важким, і його назвали "Дамоклів меч". Ескіз до того ж наведено нижче.

Термін «доповнена реальність» був введений двома дослідниками Boeing в 1992 році. Вони хочуть аналізувати деталі літака, не розбираючи їх.

Google вже запустив свій ARCore, який допомагає створювати AR-вміст на смартфонах. Багато смартфонів підтримують ARcore, і вам просто потрібно завантажити додаток AR і випробувати його без будь-яких інших вимог. Список смартфонів, що підтримуються AR, можна знайти тут.

Давайте поринемо у світ AR та VR, розуміючи ці технології та відмінності між ними.

Що таке доповнена реальність і чим вона відрізняється від віртуальної реальності?

Розширена реальність - це прямий або непрямий живий погляд на реальний фізичний світ, в якому розміщуються об'єкти, створені комп'ютером, за допомогою обробки зображень. Слово «Збільшити» означає збільшувати речі, додаючи інші речі. AR переносить обчислення в реальний світ, дозволяючи взаємодіяти з цифровими об’єктами та інформацією у вашому середовищі.

У віртуальній реальності створюється змодельоване середовище, в якому користувач розміщується всередині досвіду. Отже, VR переносить вас на новий досвід, і тому вам не потрібно туди потрапляти, щоб побачити місце, ви відчуваєте, як це - бути там. Oculus Rift або Google Cardboard - ось деякі приклади VR.

Змішана реальність - це поєднання AR та VR, в якому ви можете створити віртуальне середовище та збільшити в ньому інші об’єкти.

Ви можете побачити різницю між цими технологіями, просто спостерігаючи за наведеним вище зображенням та визначеннями.

Найголовніша відмінність полягає в самому обладнанні. Для того, щоб відчути VR, вам потрібна якась гарнітура, яку можна живити через смартфон або підключати через сучасний ПК. Для цих гарнітур потрібні дисплеї живлення з низькою затримкою, щоб ми могли плавно спостерігати за віртуальним світом, не втрачаючи жодного кадру. Хоча технологія AR не вимагає будь-якої гарнітури, ви можете просто скористатися телефонною камерою та тримати її біля вказаних об’єктів, щоб у будь-який час випробувати AR без гарнітури.

Окрім використання смартфона для AR, ви можете використовувати окремі розумні окуляри, такі як Microsoft Hololens. Hololens - це високоефективне розумне скло, в яке вбудовані різні типи датчиків і камер. Він спеціально розроблений для переживання AR.

Використовуйте випадки доповненої реальності

Хоча AR є молодим середовищем, і воно вже використовується у різних галузях. У цьому розділі ми розглянемо кілька найпопулярніших випадків використання AR.

1. AR для покупок та роздрібної торгівлі: Цей сектор дуже широко використовує AR-технологію. AR дозволяє вам спробувати дивитися, одяг, макіяж, окуляри тощо. Lenskart, онлайн-платформа для придбання окулярів, використовує AR, щоб дати вам відчути справжній вигляд. Меблі також є найкращим варіантом використання AR. Ви можете навести камеру на будь-яку частину вашого будинку / офісу, для якої ви хочете придбати меблі, вона покаже найкращий можливий вигляд у 3-D з точними розмірами.

2. AR для бізнесу: професійні організації, які також використовують AR, що забезпечує взаємодію з продуктами та послугами. Роздрібні продавці можуть запропонувати клієнтам нові способи взаємодії з продуктами, а рекламодавці можуть залучити споживачів за допомогою захоплюючих кампаній. На складах можна побудувати корисні навігації та інструкції для робітників. Архітектурні фірми можуть відображати дизайни в 3D-просторі.

3. AR для соціальних медіа: Багато платформ соціальних медіа, такі як Snapchat, Facebook, використовують AR для встановлення різних типів фільтрів. AR обробляє ваші обличчя цифровим способом і робить ваші фотографії цікавішими та смішнішими.

4. AR в іграх: У 2016 році Pokemon Go стає першою вірусною AR-грою. Це було настільки цікаво і реально, що Люди захопились цією грою. Зараз багато ігрових фірм використовують AR, щоб зробити персонажів більш цікавими та інтерактивними з користувачем.

5. AR в освіті: Викладання складних тем за допомогою AR є однією з його можливостей. Google запустив AR-програму для навчання під назвою Expeditions AR, яка покликана допомогти викладачам показувати учнів за допомогою AR-зображень. Візуальна інформація AR, що показує, як відбувається виверження вулкана.

6. АР для охорони здоров’я: АР використовується в лікарнях для допомоги лікарям та медсестрам у плануванні та виконанні операцій. Інтерактивні тривимірні візуальні зображення, як у AR, пропонують для цих лікарів набагато більше, ніж у 2-D. Таким чином, AR може направляти хірургів через складні операції по одному кроку за раз, і це може замінити традиційні графіки в майбутньому.

7. AR для некомерційних організацій: AR може використовуватися некомерційними організаціями для заохочення більш глибокого залучення до вирішення критичних питань та сприяння формуванню ідентичності бренду. Наприклад, організація хоче поширити обізнаність про глобальне потепління, тоді вони можуть провести презентацію про його вплив, використовуючи інтерактивні об’єкти AR для навчання людей.

Вимоги до обладнання для доповненої реальності

Основа будь-якої технології починається з її обладнання. Як описано вище, ми можемо відчути AR на смартфоні або окремих розумних окулярах. Ці пристрої містять безліч різних датчиків, за допомогою яких можна відстежувати оточення користувача.

Такі сенсори, як акселерометр, гіроскоп, магнітометр, камера, детектор світла тощо, відіграють дуже важливу роль в AR. Давайте побачимо важливість та роль цих датчиків у AR.

Датчики відстеження руху в доповненій реальності

1. Акселерометр: Цей датчик вимірює прискорення, яке може бути статичним, як гравітація, або динамічним, як вібрація. Іншими словами, він вимірює зміну швидкості за одиницю часу. Цей датчик допомагає AR-пристрою відстежувати зміну руху.
2. Гіроскоп: Гіроскоп вимірює кутову швидкість або орієнтацію / нахил приладу. Отже, коли ви нахиляєте свій AR-пристрій, він вимірює величину нахилу і подає його на ARCore, щоб об’єкти AR відповідали відповідній реакції.
3. Камера: дає живу стрічку навколишнього середовища користувача, на яку можна накласти об'єкти AR. Окрім самої камери, ARcore використовує інші технології, такі як машинне навчання, складна обробка зображень для отримання високоякісних зображень та відображення за допомогою AR.

Давайте розберемося у відстеженні руху детально.

Відстеження руху в доповненій реальності

AR-платформи повинні відчувати рух користувача. Для цього на цих платформах використовуються технології одночасної локалізації та картографування (SLAM) та паралельної одометрії та картографування (COM). SLAM - це процес, за допомогою якого роботи та смартфони розуміють та аналізують навколишній світ і діють відповідно до цього. У цьому процесі використовуються датчики глибини, камери, акселерометри, гіроскоп та датчики світла.

Одночасна одометрія та картографування (COM) може здатися складною, але в основному ця технологія допомагає смартфонам знаходити себе у просторі стосовно світу навколо. Він фіксує візуально різні предмети об’єктів у середовищі, які називаються точками об’єктів. Цими функціональними точками можуть бути вимикач світла, край столу і т. Д. Будь-який висококонтрастний візуальний елемент зберігається як елемент об’єкта.

Датчики відстеження місцезнаходження в AR

1. Магнітометр: Цей датчик використовується для вимірювання магнітного поля Землі. Це надає пристрою AR просту орієнтацію, пов’язану з магнітним полем Землі. Цей датчик допомагає смартфону знайти певний напрямок, що дозволяє йому автоматично обертати цифрові карти залежно від вашої фізичної орієнтації. Цей пристрій є ключем до додатків AR на основі місцезнаходження. Найбільш часто використовуваним магнітним датчиком є ​​датчик Холла, за допомогою якого ми раніше створили середовище віртуальної реальності за допомогою Arduino.
2. GPS: Це глобальна навігаційна супутникова система, яка забезпечує геолокацію та інформацію про час для приймача GPS, як у смартфоні. Для смартфонів із підтримкою ARCore цей пристрій допомагає активувати додатки AR на основі місцезнаходження.

Що робить AR реальним?

Існує багато інструментів та методів, які використовуються для того, щоб АР відчувала себе реальною та інтерактивною.

1. Розміщення та позиціонування активів: активи - це об’єкти AR, які видно очам. Щоб зберегти ілюзію реальності в AR, цифрові об’єкти повинні поводитися так само, як і реальні. Ці об'єкти повинні бути прикріплені до фіксованої точки в даному середовищі. Фіксованою точкою може бути щось конкретне, наприклад, підлога, стіл, стіна тощо, або воно може знаходитися в повітрі. Це означає, що під час руху активи не повинні стрибати випадково, вони повинні бути зафіксовані в заздалегідь визначених точках.

2. Масштаб та розмір активів: об’єкти AR повинні мати можливість масштабування. Наприклад, якщо ви бачите, що назустріч їде машина, вона починає з малого і стає більшою, коли наближається. Крім того, якщо ви бачите картину збоку, вона виглядає інакше, коли її видно спереду. Отже, об'єкти AR також поводяться однаково і дають відчуття, як реальні об'єкти.

3. Оклюзія: те, що відбувається, коли зображення або об’єкт заблоковано іншим - називається оклюзією. Отже, коли ви рухаєте рукою перед очима, ви будете стурбовані, якщо побачите щось, поки ваші очі заблоковані рукою. Крім того, AR-об'єкти повинні дотримуватися того ж правила, коли AR-об'єкт приховує інший AR-об'єкт, тоді лише AR-об'єкт, який знаходиться спереду, повинен бути видимим, закриваючи інший.

4. Освітлення для підвищеної реалістичності: Коли змінюється освітлення навколишнього середовища, то об’єкт AR повинен реагувати на цю зміну. Наприклад, якщо двері відкриті або закриті, об'єкт AR повинен змінити колір, тінь та зовнішній вигляд. Крім того, тінь повинна рухатися відповідно, щоб AR відчувала себе реальною.

Інструменти для створення доповненої реальності

Існує кілька онлайн-платформ та спеціальне програмне забезпечення для створення AR-вмісту. Оскільки Google має власний ARCore, вони надають хорошу підтримку новачкам у створенні AR. Окрім цього, трохи інших програм програмного забезпечення AR коротко пояснюються нижче:

Poly - це онлайн-бібліотека від Google, де люди можуть переглядати, ділитися та реміксувати 3D-ресурси. Актив - це 3D-модель або сцена, створена за допомогою Tilt Brush, Blocks або будь-якої 3D-програми, яка створює файл, який можна завантажити в Poly. Багато об’єктів ліцензуються за ліцензією CC BY, що означає, що розробники можуть використовувати їх у своїх програмах безкоштовно, доки автору надається кредит.

Щітка нахилу дозволяє малювати у тривимірному просторі віртуальну реальність. Розкрийте свою творчість за допомогою тривимірних мазків пензля, зірок, світла і навіть вогню. Ваша кімната - це ваше полотно. Ваша палітра - це ваша фантазія. Можливостей безмежно.

Блоки допомагають створювати 3D-об’єкти у віртуальній реальності, незалежно від вашого досвіду моделювання. Використовуючи шість простих інструментів, ви можете оживити свої програми.

Unity - це крос-платформний ігровий движок, розроблений Unity Technologies, який в основному використовується для розробки як тривимірних, так і двовимірних відеоігор та моделювання для комп’ютерів, консолей та мобільних пристроїв. Unity став популярним ігровим двигуном для створення вмісту VR та AR.

Sceneform - це тривимірний фреймворк з фізичним візуатором, який оптимізований для мобільних пристроїв, і що полегшує розробникам Java побудову доповненої реальності.

Важливі терміни, що використовуються в AR та VR

1. Якіри: Це визначена користувачем точка інтересу, на якій розміщуються об'єкти AR. Якіри створюються та оновлюються щодо геометрії (площини, точки тощо)
2. Актив: Це стосується 3D-моделі.
3. Документ про розробку: Посібник для вашого досвіду AR, який містить усі об’єкти 3D, звуки та інші дизайнерські ідеї для реалізації вашої команди.
4. Розуміння довкілля : Розуміння реального навколишнього середовища шляхом виявлення точок об’єктів та площин та використання їх як опорних точок для картографування навколишнього середовища. Також згадується як контекстна обізнаність.
5. Основні окуляри: це візуально відмінні риси у вашому оточенні, такі як край стільця, вимикач світла на стіні, кут килима або будь-що інше, що може залишатися видимим і постійно розміщуватися у вашому оточенні.
6. Хіт-тестування: Використовується для отримання координат (x, y), що відповідають екрану телефону (забезпечується натисканням або якою-небудь іншою взаємодією, яку ви хочете підтримувати у своєму додатку), та проеціюванням променя на погляд світу на камеру. Це дозволяє користувачам вибирати або іншим чином взаємодіяти з об’єктами навколишнього середовища.
7. Занурення: відчуття належності цифрових об’єктів у реальному світі. Порушення занурення означає, що почуття реалізму було порушено; в AR - це, як правило, об’єкт, який поводиться таким чином, що не відповідає нашим очікуванням.
8. Відстеження зсередини: коли пристрій має внутрішні камери та датчики для виявлення руху та позиціонування доріжки.
9. Відстеження поза межами: коли пристрій використовує зовнішні камери або датчики для виявлення руху та позиціонування доріжки.
10. Пошук площини: процес, спеціальний для смартфона, за допомогою якого ARCore визначає, де знаходяться горизонтальні та вертикальні поверхні у вашому середовищі, і використовує ці поверхні для розміщення та орієнтування цифрових об’єктів
11. Променевий промінь : Проектування променя, щоб допомогти оцінити, де слід розмістити AR-об'єкт, щоб правдоподібно з'явитись на реальній поверхні; використовується під час тестування на удар.
12. Взаємодія з користувачем (UX): Процес та основи покращення потоку користувачів для створення продуктів з високою зручністю та доступністю для кінцевих користувачів.
13. Інтерфейс користувача (UI): візуальні ефекти вашого додатка та все, з чим користувач взаємодіє.