Co je rozšířená realita - technologie, příklady a historie

what is augmented reality technology

Tento obsáhlý výukový program vysvětluje, co je rozšířená realita a jak funguje. Dozvíte se také o technologii, příkladech, historii a aplikacích AR:

Tento kurz začíná vysvětlením základů rozšířené reality (AR), včetně toho, co to je a jak to funguje. Poté se podíváme na hlavní aplikace AR, jako je vzdálená spolupráce, zdraví, hraní her, vzdělávání a výroba, s bohatými příklady. Pokryjeme také hardware, aplikace, software a zařízení používaná v rozšířené realitě.

Tento výukový program se bude také zabývat výhledem na trh s rozšířenou realitou a problémy a výzvami týkajícími se různých témat rozšířené reality.

Co se naučíte:

• Co je to rozšířená realita?
  • Definice rozšířené reality
  • Druhy AR
    • # 1) Značka založená na AR
    • # 2) AR bez značky
    • # 3) AR na základě projektu
    • # 4) AR založené na superpozici
  • Stručná historie AR
• Jak AR funguje - technologie za tím
  • Technologie rozšířené reality
  • Zařízení a komponenty AR
  • Výhody AR
• Rozšířená realita vs Virtuální realita vs Smíšená realita
• Aplikace rozšířené reality
  • Příklad AR v reálném životě
  • Vývoj a návrh pro AR
• Závěr
  • Doporučené čtení

Co je to rozšířená realita?

AR umožňuje virtuální objekty překrývat v reálných prostředích v reálném čase. Níže uvedený obrázek ukazuje muže, který pomocí aplikace IKEA AR navrhuje, vylepšuje a žije svůj vysněný domov.

(obraz zdroj )

Definice rozšířené reality

Rozšířená realita je definována jako technologie a metody, které umožňují překrývání reálných objektů a prostředí pomocí 3D virtuálních objektů pomocí zařízení AR a umožňují virtuální interakci s reálnými objekty za účelem vytvoření zamýšlených významů.

Na rozdíl od virtuální reality, která se pokouší znovu vytvořit a nahradit celé prostředí v reálném prostředí virtuálním, je rozšířená realita o obohacení obrazu skutečného světa pomocí počítačově generovaných obrázků a digitálních informací. Snaží se změnit vnímání přidáním videa, infografiky, obrázků, zvuku a dalších podrobností.

Uvnitř zařízení, které vytváří obsah AR; virtuální 3D obrazy jsou překryty objekty v reálném světě na základě jejich geometrického vztahu. Zařízení musí být schopné vypočítat polohu a orientaci objektů týkajících se ostatních. Kombinovaný obraz se promítá na mobilní obrazovky, brýle AR atd.

Na druhé straně jsou zařízení, která uživatel nosí, aby uživateli umožnil prohlížení obsahu AR. Na rozdíl od sluchátka s virtuální realitou které úplně ponoří uživatele do simulovaných světů, AR brýle ne. Brýle umožňují přidání, překrytí virtuálního objektu na objekt reálného světa, například, umístění značek AR na stroje k označení opravovaných oblastí.

Uživatel používající brýle AR může vidět skutečný objekt nebo prostředí kolem sebe, ale obohacený o virtuální obraz.

Ačkoli první aplikace byla ve vojenské a televizní oblasti od zavedení tohoto pojmu v roce 1990, AR se nyní používá v hrách, vzdělávání a výcviku a dalších oblastech. Většina z nich se používá jako aplikace AR, které lze nainstalovat do telefonů a počítačů. Dnes je vylepšena technologií mobilních telefonů, jako jsou GPS, 3G a 4G, a dálkovým průzkumem Země.

Druhy AR

Rozšířená realita je čtyř typů: AR, založené na značení, značení, projekci a superimpozici. Uvidíme je podrobně jeden po druhém.

# 1) Značka založená na AR

K zahájení digitálních 3D animací se používá značka, což je speciální vizuální objekt, jako je speciální znak nebo cokoli jiného, ​​a kamera. Systém vypočítá orientaci a pozici trhu, aby bylo možné obsah efektivně umístit.

Příklad AR založené na značkách: Značková mobilní aplikace AR pro zařizování.

(obraz zdroj )

# 2) AR bez značky

Používá se v událostech, podnikání a navigačních aplikacích, například, technologie využívá informace o poloze k určení, jaký obsah uživatel získá nebo najde v určité oblasti. Může používat GPS, kompasy, gyroskopy a akcelerometry, které lze použít v mobilních telefonech.

Níže uvedený příklad ukazuje, že AR bez markerů nepotřebuje žádné fyzické značky k umístění objektů do reálného prostoru:

(obraz zdroj )

# 3) AR na základě projektu

Tento druh využívá syntetické světlo promítané na fyzické povrchy k detekci interakce uživatele s povrchy. Používá se na hologramech jako ve Star Wars a jiných sci-fi filmech.

Níže uvedený obrázek je příkladem zobrazujícím projekci meče v náhlavní soupravě AR založené na projektu:

(obraz zdroj )

# 4) AR založené na superpozici

V tomto případě je původní položka nahrazena rozšířením, zcela nebo částečně. Níže uvedený příklad umožňuje uživatelům umístit virtuální nábytek na obrázek místnosti s měřítkem v aplikaci IKEA Catalog.

IKEA je příkladem AR založeného na superpozici:

Stručná historie AR

1968 : Ivan Sutherland a Bob Sproull vytvořili první displej umístěný na hlavě na světě s primitivní počítačovou grafikou.

Damoklův meč

(obraz zdroj )

1975 : Videoplace, laboratoř AR, vytvořil Myron Krueger. Mise spočívala v interakci lidských pohybů s digitálními věcmi. Tato technologie byla později použita na projektorech, fotoaparátech a siluetách na obrazovce.

Myron Krueger

(obraz zdroj )

Otázky a odpovědi založené na scénáři sql

1980: EyeTap, první přenosný počítač vyhraný před očima, vyvinutý Stevem Mannem. EyeTap zaznamenal snímky a překrýval ostatní. Dalo by se to hrát pohyby hlavy.

Steve Mann

(obraz zdroj )

1987 : Prototyp Heads-Up Display (HUD) vyvinuli Douglas George a Robert Morris. Zobrazovala astronomická data nad skutečnou oblohou.

Automobilový HUD

1990 : Pojem rozšířená realita vymysleli Thomas Caudell a David Mizell, výzkumní pracovníci společnosti Boeing.

David Mizell

nejlepší aplikace ke stažení mp3 skladeb

Thomas Caudell

(obraz zdroj )

1992: Virtual Fixtures, systém AR, vyvinula Louise Rosenberg z amerického letectva.

Virtuální příslušenství:

(obraz zdroj )

1999: Frank Deigado a Mike Abernathy a jejich tým vědců vyvinuli nový navigační software, který dokáže z videa vrtulníku generovat dráhy a údaje o ulicích.
2000: ARToolKit, open-source SDK, vyvinul japonský vědec Hirokazu Kato. Později byl upraven pro práci s Adobe.
2004: Venkovní AR systém namontovaný na přilbě od společnosti Trimble Navigation.
2008: AR Travel Guide pro mobilní zařízení Android od Wikitude.
2013 k dnešnímu dni: Google Glass s Bluetooth připojením k internetu, Windows HoloLens - brýle AR se senzory pro zobrazení hologramů HD, hra Niantic's Pokemon Go pro mobilní zařízení.

Chytré brýle:

(obraz zdroj )

Jak AR funguje - technologie za tím

První je generování obrazů reálných prostředí. Druhým je použití technologie, která umožňuje překrývání 3D obrazů nad obrazy skutečných objektů. Třetím je použití technologie umožňující uživatelům interakci a interakci se simulovaným prostředím.

AR lze zobrazit na obrazovkách, brýlích, ručních zařízeních, mobilních telefonech a displejích namontovaných na hlavě.

Přečtěte si také = >> Nejlepší AR chytré brýle

Jako takový máme AR na mobilu, AR na hlavě, inteligentní brýle AR a AR na webu. Náhlavní soupravy jsou více pohlcující než mobilní a jiné typy. Inteligentní brýle jsou nositelná zařízení AR, která poskytují pohledy z pohledu první osoby, zatímco webové nevyžadují stahování žádné aplikace.

Konfigurace AR brýlí:

(obraz zdroj )

Využívá S.L.A.M. technologie (simultánní lokalizace a mapování) a technologie sledování hloubky pro výpočet vzdálenosti k objektu pomocí dat ze senzorů, kromě jiných technologií.

Technologie rozšířené reality

Technologie AR umožňuje rozšiřování v reálném čase a toto rozšiřování probíhá v kontextu prostředí. Lze použít animace, obrázky, videa a 3D modely a uživatelé mohou vidět objekty v přirozeném a syntetickém světle.

Vizuální SLAM:

(obraz zdroj )

Technologie simultánní lokalizace a mapování (SLAM) je sada algoritmů, které řeší problémy současné lokalizace a mapování.

SLAM používá body funkcí, aby pomohl uživatelům porozumět fyzickému světu. Tato technologie umožňuje aplikacím porozumět 3D objektům a scénám. Umožňuje okamžitě sledovat fyzický svět. Umožňuje také překrývání digitálních simulací.

SLAM využívá k detekci okolního prostředí mobilního robota, jako je technologie mobilních zařízení, a vytvoření virtuální mapy; a sledovat jeho polohu, směr a cestu na této mapě. Kromě AR se používá na dronech, vzdušných vozidlech, bezpilotních vozidlech a robotických čističích, například, využívá umělou inteligenci a strojové učení k pochopení míst.

Detekce a porovnávání prvků se provádí pomocí kamer a senzorů, které shromažďují body funkcí z různých hledisek. Technika triangulace poté odvodí trojrozměrné umístění objektu.

V AR pomáhá SLAM slotovat a míchat virtuální objekt do skutečného objektu.

Rozpoznávání AR: Jedná se o kameru, která identifikuje značky, takže je možné překrytí, pokud je detekována značka. Zařízení detekuje a vypočítá polohu a orientaci značky a nahradí značku v reálném světě jeho 3D verzí. Poté vypočítá polohu a orientaci ostatních. Otáčením značky se otočí celý objekt.

Přístup založený na poloze. Tady tSimulace nebo vizualizace jsou generovány z dat shromážděných pomocí GPS, digitálních kompasů, akcelerometrů a měřičů rychlosti. U smartphonů je to velmi běžné.

Technologie sledování hloubky: Kamery pro sledování hloubkové mapy, jako je Microsoft Kinect, generují hloubkovou mapu v reálném čase pomocí různých technologií k výpočtu vzdálenosti objektů v oblasti sledování v reálném čase od kamery. Tyto technologie izolují objekt z obecné hloubkové mapy a analyzují jej.

Níže uvedený příklad je ruční sledování pomocí hloubkových algoritmů:

(obraz zdroj )

Technologie sledování přirozených funkcí: Může být použit ke sledování tuhých předmětů při údržbě nebo montáži. K přesnějšímu odhadu pohybu objektu se používá vícestupňový sledovací algoritmus. Sledování značek se používá jako alternativa vedle kalibračních technik.

Překrývání virtuálních 3D objektů a animací na objekty v reálném světě je založeno na jejich geometrickém vztahu. Rozšířené kamery pro sledování obličeje jsou nyní k dispozici na smartphonech, jako je iPhone XR, který má kamery TrueDepth, které umožňují lepší zážitky z AR.

Zařízení a komponenty AR

Fotoaparát Kinect AR:

(obraz zdroj )

Fotoaparáty a senzory: To zahrnuje kamery AR nebo jiné kamery, například, na smartphonech pořiďte 3D obrazy skutečných objektů a odešlete je ke zpracování. Senzory shromažďují údaje o interakci uživatele s aplikací a virtuálními objekty a odesílají je ke zpracování.

Zpracovatelská zařízení: Chytré telefony, počítače a speciální zařízení AR používají ke zpracování 3D obrazů a signálů senzorů grafiku, GPU, CPU, flash paměti, RAM, Bluetooth, WiFi, GPS atd. Mohou měřit rychlost, úhel, orientaci, směr atd.

Projektor: AR projekce zahrnuje promítání generovaných simulací na objektivy náhlavní soupravy AR nebo jiné povrchy pro prohlížení. K tomu je použit miniaturní projektor.

jaký je klíč zabezpečení sítě na routeru

Zde je video: První AR projektor pro smartphony

Reflektory: Na zařízeních AR se používají reflektory, například zrcadla, které pomáhají lidským očím sledovat virtuální obrázky. K zrcadlení kamery AR a oka uživatele lze použít řadu malých zakřivených zrcadel nebo oboustranných zrcadel, většinou pro správné zarovnání obrazu.

Mobilní zařízení: Moderní smartphony jsou pro AR velmi použitelné, protože obsahují integrované GPS, senzory, fotoaparáty, akcelerometry, gyroskopy, digitální kompasy, displeje a GPU / CPU. Dále lze aplikace AR instalovat na mobilní zařízení pro mobilní AR.

Níže uvedený obrázek je příkladem, který zobrazuje AR na iPhone X:

(obraz zdroj )

Head-Up displej nebo HUD: Speciální zařízení, které promítá data AR na průhledný displej pro prohlížení. Nejprve byl použit při výcviku armády, ale nyní se používá v letectví, automobilech, výrobě, sportu atd.

Brýle AR se také nazývají inteligentní brýle: Chytré brýle slouží k zobrazování oznámení například, ze smartphonů. Patří mezi ně brýle Google, brýle Laforge AR a Laster See-Thru.

Kontaktní čočky AR (nebo inteligentní čočky): Nosí se tak, aby byly v kontaktu s okem. Výrobci, jako je Sony, pracují na objektivech s dalšími funkcemi, jako je například schopnost pořizovat fotografie nebo ukládat data.

Kontaktní čočky AR se nosí při kontaktu s okem:

(obraz zdroj )

Virtuální retinální displeje: Vytvářejí obrazy promítáním laserových světel do lidského oka.

Zde je video: Virtuální displej sítnice

Výhody AR

Podívejme se na některé výhody AR pro vaše podnikání nebo organizaci a jak je integrovat:

• Integrace nebo přijetí závisí na vašem případu použití a aplikaci. Možná jej budete chtít použít pro monitorování údržby a produkčních prací, provádění virtuálních prohlídek nemovitostí, inzerci produktů, podporu vzdáleného designu atd.
• Virtuální montážní místnosti dnes mohou pomoci snížit výnosy z nákupu a zlepšit rozhodování o nákupu ze strany kupujících.
• Prodejci mohou vytvářet a publikovat zajímavý značkový obsah AR a vkládat do nich reklamy, aby lidé při sledování obsahu mohli poznat jejich produkty. AR zlepšuje zapojení.
• Ve výrobě pomáhají značky AR na obrázcích výrobního zařízení projektovým manažerům sledovat práci na dálku. Snižuje potřebu používat digitální mapy a rostliny. Například, zařízení nebo stroj lze namířit na místo, aby se zjistilo, zda se vejde na místo.
• Pohlcující simulace v reálném životě přináší studentům pedagogické výhody. Simulace herního učení a tréninku přicházejí s psychologickými výhodami a zvyšují empatii mezi studenty, jak ukazují vědci.
• Studenti medicíny mohou pomocí simulací AR a VR vyzkoušet první a co největší počet operací bez statných rozpočtů nebo zbytečných zranění pacientů, to vše s ponořením a téměř skutečnými zkušenostmi.

Níže uvedený obrázek ukazuje, jak se AR uplatňuje v lékařském výcviku pro chirurgickou praxi:

(obraz zdroj )

• Pomocí AR mohou budoucí astronauti vyzkoušet svou první nebo další vesmírnou misi.
• AR umožňuje virtuální turistiku. Například aplikace AR mohou poskytovat pokyny k požadovaným cílům, překládat značky na ulici a poskytovat informace o prohlídkách památek. A dobrý příklad je aplikace GPS navigace. Obsah AR umožňuje produkci nových kulturních zážitků, například když se do muzeí přidává další realita.
• Očekává se, že rozšířená realita bude do roku 2020 expandovat na 150 miliard dolarů . Rozšiřuje více než virtuální realitu se 120 miliardami dolarů ve srovnání s 30 miliardami dolarů. Očekává se, že zařízení s podporou AR do roku 2023 dosáhnou 2,5 miliardy.
• Vývoj vlastních značkových aplikací je jedním z nejběžnějších způsobů, kterými společnosti využívají technologii AR. Společnosti mohou stále umisťovat reklamy na platformy a obsah AR třetích stran, kupovat licence na vyvinutý software nebo si pronajímat prostory pro svůj obsah AR a publikum.
• Vývojáři mohou k vývoji aplikací a integraci AR do podnikových aplikací používat vývojové platformy AR, jako jsou ARKit a ARCore.

Rozšířená realita vs Virtuální realita vs Smíšená realita

Rozšířená realita je podobná virtuální realitě a smíšené realitě, kde se oba pokoušejí generovat 3D virtuální simulace objektů z reálného světa. Smíšená realita mísí skutečné a simulované objekty.

Všechny výše uvedené případy používají senzory a značky ke sledování polohy virtuálních a reálných objektů. AR používá senzory a značky k detekci polohy objektů v reálném světě a poté k určení polohy simulovaných. AR vykreslí obrázek, který se promítne na uživatele. Ve VR, které také využívá matematické algoritmy, bude simulovaný svět reagovat podle pohybů hlavy a očí uživatele.

Přestože VR izoluje uživatele od skutečného světa, aby jej úplně ponořil do simulovaných světů, AR je částečně pohlcující.

=> Doporučené čtení - AR Vs VR: Srovnání

Smíšená realita kombinuje AR i VR. Zahrnuje interakci jak reálného světa, tak virtuálních objektů.

Aplikace rozšířené reality

Příklad AR v reálném životě

• Elements 4D je aplikace pro studium chemie, která využívá AR, aby chemie byla zábavnější a poutavější. S ním studenti vyrábějí papírové kostky z bloků prvků a umisťují je před své kamery AR na svých zařízeních. Poté mohou vidět reprezentace svých chemických prvků, jmen a atomových hmotností. Studenti mohou spojit kostky, aby zjistili, zda reagují, a aby viděli chemické reakce.

(obraz zdroj )

• Expedice Google, kde Google používá lepenky, již studentům z celého světa umožňují virtuální prohlídky dějepisu, náboženství a zeměpisu.
• Atlas lidské anatomie umožňuje studentům prozkoumat více než 10 000 3D modelů lidského těla v sedmi jazycích, aby se studenti mohli naučit jednotlivé části, způsob jejich práce a zdokonalit své znalosti.
• Touch Surgery simuluje chirurgickou praxi. Ve spolupráci se společností DAQRI, společností AR, mohou lékařské instituce vidět své studenty praktikovat chirurgii na virtuálních pacientech.
• IKEA Mobile App je známá v návodech a testování v oblasti nemovitostí a domácích produktů. Mezi další aplikace patří aplikace Nintendo Pokemon Go pro hraní her.

Další informace = >> Příklady aplikací rozšířené reality

Vývoj a návrh pro AR

Vývojové platformy AR jsou platformy, na kterých můžete vyvíjet nebo kódovat aplikace AR. Příklady patří ZapWorks, ARToolKit, MAXST pro Windows AR a smartphone AR, DAQRI, SmartReality, ARCore od Google, platforma Windows Mixed Reality AR, Vuforia a ARKit od Apple. Některé umožňují vývoj aplikací pro mobilní zařízení, jiné pro PC a na různých operačních systémech.

Vývojové platformy AR umožňují vývojářům dávat aplikacím různé funkce, jako je podpora jiných platforem, jako je Unity, 3D sledování, rozpoznávání textu, tvorba 3D map, cloudové úložiště, podpora jednotlivých a 3D kamer, podpora inteligentních brýlí,

Různé platformy umožňují vývoj aplikací založených na značkách a / nebo poloze. Mezi funkce, které je třeba vzít v úvahu při výběru platformy, patří cena, podpora platformy, podpora rozpoznávání obrázků, rozpoznávání 3D a sledování je nejdůležitější funkce, podpora platforem třetích stran, jako je Unity, odkud mohou uživatelé importovat a exportovat projekty AR a integrovat se s jinými platformy, podpora cloudu nebo lokálního úložiště, podpora GPS, podpora SLAM atd.

Aplikace AR vyvinuté s těmito platformami podporují nesčetné množství funkcí a schopností. Mohou umožnit prohlížení obsahu pomocí jednoho nebo řady brýlí AR, které mají předem připravené objekty AR, podporu mapování odrazů, kde objekty mají odrazy, sledování obrazu v reálném čase, rozpoznávání 2D a 3D,

Některé sady SDK nebo vývojové sady softwaru umožňují vývoj aplikací metodou drag and drop, zatímco jiné vyžadují znalosti v kódování.

Některé aplikace AR umožňují uživatelům vyvíjet od nuly, nahrávat a upravovat vlastní obsah AR.

Závěr

V této rozšířené realitě jsme zjistili, že technologie umožňuje překrývání virtuálních objektů v reálných prostředích nebo objektech. Využívá mimo jiné kombinaci technologií včetně SLAM, sledování hloubky a sledování přirozených prvků a rozpoznávání objektů.

Tento tutoriál rozšířené reality spočíval v představení AR, základech jeho fungování, technologii AR a její aplikaci. Nakonec jsme zvážili nejlepší postup pro zájemce o integraci a vývoj pro AR.

Doporučené čtení

• Příklady rozšířené reality Nejnovější příklady AR
• Co je rozšířená realita - technologie, příklady a historie
• 10 NEJLEPŠÍCH brýlí s rozšířenou realitou (chytré brýle) v roce 2021
• Top 10 nejlepších aplikací pro rozšířenou realitu pro Android a iOS
• AR Vs VR: Rozdíl mezi virtuální realitou Augmented Vs
• Co je virtuální realita a jak funguje
• Budoucnost virtuální reality - tržní trendy a výzvy
• 10 NEJLEPŠÍCH VR aplikací (aplikace pro virtuální realitu) pro Android a iPhone (2021 SELECTIVE)