Hva er utvidet virkelighet

De siste årene har det vokst raskt i Augmented Reality og Virtual reality. Disse teknologiene hjelper verden til å forstå komplekse ting ved å gjøre visualiseringen enklere og effektivere. De gjør det enkelt å visualisere objektet i tre dimensjoner, som ikke bare skaper et virtuelt bilde av imaginære objekter, men også bygger 3D-bilder av virkelige objekter.

Det første eksperimentet med virtuell virkelighet i menneskeheten ble utført av Sutherland i 1968. Han laget et enormt mekanisk montert hodeskjerm som var veldig tungt og det ble kalt “Damocles sverd”. Skissen for det samme er gitt nedenfor.

Begrepet “Augmented Reality” ble laget av to Boeing-forskere i 1992. De ønsker å analysere flyets deler uten å demontere dem.

Google har allerede lansert sin ARCore som hjelper til med å lage AR-innhold på smarttelefoner. Mange smarttelefoner støtter ARcore, og du trenger bare å laste ned AR-appen og kan oppleve den uten andre krav. Du finner listen over AR-støttede smarttelefoner her.

La oss dykke ned i AR og VR-verdenen ved å forstå disse teknologiene og forskjellene mellom dem.

Hva er Augmented Reality og hvordan er det forskjellig fra Virtual reality?

Augmented Reality er den direkte eller indirekte live visningen av den virkelige fysiske verden der datagenererte objekter plasseres ved hjelp av bildebehandling. Ordet "Augment" betyr å gjøre ting stort ved å legge til andre ting. AR bringer databehandling inn i den virkelige verden, slik at du kan samhandle med digitale objekter og informasjon i miljøet ditt.

I virtual reality opprettes et simulert miljø der brukeren plasseres inne i opplevelsen. Så VR transporterer deg til en ny opplevelse, og derfor trenger du ikke å komme dit for å se et sted, du føler hvordan det er å være der. Oculus Rift eller Google Cardboard er noen eksempler på VR.

Mixed reality er kombinasjonen av både AR og VR der du kan skape et virtuelt miljø og øke andre gjenstander til det.

Du kan se forskjellen mellom disse teknologiene bare ved å observere bildet ovenfor og definisjonene.

Den viktigste forskjellen ligger i selve maskinvaren. For å oppleve VR trenger du et slags hodesett som kan drives via en smarttelefon eller kobles til via en avansert PC. Disse hodetelefonene krever strømdisplayer med lav ventetid, slik at vi kan observere den virtuelle verden jevnt uten å slippe en eneste ramme. Mens AR-teknologi ikke krever noe hodesett, kan du bare bruke et telefonkamera og holde det mot spesifiserte objekter for å oppleve headset gratis AR når som helst.

Bortsett fra å bruke en smarttelefon for AR, kan du bruke frittstående smarte briller som Microsoft Hololens. Hololens er et høyt ytende smart glass som har forskjellige typer sensorer og kameraer innebygd i det. Den er spesielt designet for å oppleve AR.

Bruk tilfeller av Augmented Reality

Selv om AR er et ungt medium, og det allerede brukes i en rekke forskjellige sektorer. I denne delen ser vi på noen av de mest populære brukssakene til AR.

1. AR for shopping og detaljhandel: Denne sektoren bruker AR-teknologi veldig omfattende. AR lar deg prøve å se på, klær, sminke, briller osv. Lenskart, en online plattform for å kjøpe briller, bruker AR for å gi deg en følelse av det virkelige utseendet. Møbler er også den beste bruken av AR. Du kan peke kameraet på hvilken som helst del av huset / kontoret du vil kjøpe møbler for, det vil vise best mulig utsikt i 3D med eksakte dimensjoner.

2. AR for Business: Profesjonelle organisasjoner som også bruker AR som muliggjør interaksjon med produktene og tjenestene. Forhandlere kan gi kundene nye måter å engasjere seg med produkter på, og annonsører kan nå forbrukere med omfattende kampanjer. Lager kan bygge nyttige navigasjoner og instruksjoner for arbeidstakere. Arkitektfirmaer kan vise design i 3D-rom.

3. AR for sosiale medier: Mange sosiale medieplattformer som Snapchat, Facebook bruker AR for å sette forskjellige typer filtre. AR manipulerer ansiktene dine digitalt og gjør bildene dine mer interessante og morsomme.

4. AR i spill: I 2016 blir Pokemon Go det første virale AR-spillet. Det var så interessant og ekte at People ble avhengige av dette spillet. Nå bruker mange spillselskaper AR for å gjøre karakterene mer engasjerende og interaktive med brukeren.

5. AR i utdanning: Undervisning av komplekse emner ved hjelp av AR er en av dens evner. Google lanserte en AR-applikasjon for utdanning kalt Expeditions AR, som er designet for å hjelpe lærere å vise studenter ved hjelp av AR-bilder. En AR-visuell gi nedenfor som viser hvordan vulkanutbrudd foregår.

6. AR for helsevesen: AR brukes på sykehus for å hjelpe leger og sykepleiere i planlegging og gjennomføring av operasjoner. Interaktive 3D-bilder som i AR gir mye mer for disse legene sammenlignet med 2-D. Derfor kan AR veilede kirurger gjennom komplekse operasjoner ett trinn av gangen, og det kan erstatte tradisjonelle diagrammer i fremtiden.

7. AR for ideelle organisasjoner: AR kan brukes av ideelle organisasjoner for å oppmuntre til dypere engasjement rundt kritiske spørsmål og bidra til å bygge merkevareidentitet. For eksempel ønsker en organisasjon å spre bevissthet om global oppvarming, så kan de holde en presentasjon om dens innvirkning ved hjelp av AR interaktive objekter for å utdanne mennesker.

Maskinvarekrav for utvidet virkelighet

Basen for hvilken som helst teknologi starter med maskinvaren. Som beskrevet ovenfor kan vi oppleve AR på smarttelefonen eller frittstående smarte briller. Disse enhetene inneholder mange forskjellige sensorer som brukerens omgivende miljø kan spores gjennom.

Sensorer som akselerometer, gyroskop, magnetometer, kamera, lysdeteksjon etc. spiller en veldig viktig rolle i AR. La oss se viktigheten og rollene til disse sensorene i AR.

Motion Tracking Sensors in Augmented Reality

1. Akselerometer: Denne sensoren måler akselerasjon som kan være statisk som tyngdekraften, eller den kan være dynamisk som vibrasjoner. Med andre ord måler den hastighetsendringen per tidsenhet. Denne sensoren hjelper AR-enheten med å spore endringen i bevegelse.
2. Gyroskop: Gyroskop måler vinkelhastigheten eller retningen / hellingen til enheten. Så når du vipper AR-enheten din, måler den mengden av tilbøyeligheten og mater den til ARCore for å få AR-objektene til å svare tilsvarende.
3. Kamera: Det gir live feed av brukerens omgivende miljø som AR-objekter kan legges på. Bortsett fra selve kameraet, bruker ARcore andre teknologier som maskinlæring, kompleks bildebehandling for å produsere bilder av høy kvalitet og kartlegging med AR.

La oss forstå bevegelsessporing i detalj.

Bevegelsessporing i utvidet virkelighet

AR-plattformer skal fornemme brukerens bevegelse. For dette bruker disse plattformene teknologier for samtidig lokalisering og kartlegging (SLAM) og samtidig odometri og kartlegging (COM). SLAM er prosessen der roboter og smarttelefoner forstår og analyserer verden rundt og handler deretter. Denne prosessen bruker dybdesensorer, kameraer, akselerometre, gyroskop og lyssensorer.

Samtidig kilometerteller og kartlegging (COM) kan høres kompleks ut, men i utgangspunktet hjelper denne teknologien smarttelefoner med å lokalisere seg i rommet i forhold til verden rundt det. Den fanger inn visuelt forskjellige objektegenskaper i miljøet som kalles funksjonspoengene. Disse funksjonspunktene kan være en lysbryter, kanten av bordet, etc. Alt visuelt med høy kontrast er bevart som et funksjonspunkt.

Posisjonssensorer i AR

1. Magnetometer: Denne sensoren brukes til å måle jordens magnetfelt. Det gir AR-enheten en enkel orientering relatert til jordens magnetfelt. Denne sensoren hjelper smarttelefonen med å finne en bestemt retning, som lar den automatisk rotere digitale kart avhengig av din fysiske orientering. Denne enheten er nøkkelen til stedsbaserte AR-apper. Den mest brukte magnetsensoren er en Hall-sensor, som vi tidligere har bygget et virtuelt virkelighetsmiljø med Arduino.
2. GPS: Det er et globalt navigasjonssatellitsystem som gir geolokalisering og tidsinformasjon til en GPS-mottaker, som i en smarttelefon. For ARCore-kompatible smarttelefoner hjelper denne enheten med å aktivere stedsbaserte AR-apper.

Hva får AR til å føle seg ekte?

Det er mange verktøy og teknikker som brukes til å få AR til å føle seg ekte og interaktiv.

1. Plassering og posisjonering av eiendeler: Eiendeler er AR-objektene som er synlige for øynene. For å opprettholde illusjonen av virkeligheten i AR, må digitale objekter oppføre seg på samme måte som de virkelige. Disse objektene må holde seg til et fast punkt i et gitt miljø. Fast punkt kan være noe konkret som gulv, bord, vegg osv., Eller det kan være i luften. Det betyr under bevegelsen at eiendeler ikke skal hoppes tilfeldig, de skal fikses på forhåndsdefinerte punkter.

2. Skala og størrelse på eiendeler: AR-objekter må kunne skaleres. For eksempel, hvis du ser en bil komme mot deg, starter den fra liten og blir større når den nærmer seg. Også, hvis du ser et maleri fra siden, ser det annerledes ut når det sees forfra. Så AR-objekter oppfører seg også på samme måte og gir følelse som ekte objekter.

3. Okklusjon: Det som skjer når et bilde eller et objekt blokkeres av en annen - kalles okklusjon. Så når du beveger hånden foran øynene dine, vil du være bekymret hvis du ser noe mens øynene er blokkert av en hånd. Også, AR-objekter skal følge samme regel, når et AR-objekt skjuler et annet AR-objekt, så er det bare AR-objektet som er foran som skal være synlig ved å okkludere det andre.

4. Belysning for økt realisme: Når det er en endring i belysningen av omgivelsene, må AR-objektet svare på denne endringen. For eksempel, hvis døren åpnes eller lukkes, bør AR-objektet endre farge, skygge og utseende. Også skyggen skal bevege seg tilsvarende for å få AR til å føle seg ekte.

Verktøy for å skape Augmented Reality

Det er noen online plattformer og dedikert programvare for å lage AR-innhold. Siden Google har sin egen ARCore, gir de god støtte til en nybegynner for å lage AR. Annet enn det, er det få andre AR-programvare som forklares kort nedenfor:

Poly er et nettbibliotek fra Google der folk kan bla gjennom, dele og remixe 3D-eiendeler. En eiendel er en 3D-modell eller scene opprettet ved hjelp av Tilt Brush, Blocks eller et hvilket som helst 3D-program som produserer en fil som kan lastes opp til Poly. Mange eiendeler er lisensiert under CC BY-lisensen, noe som betyr at utviklere kan bruke dem i appene sine gratis, så lenge skaperen får kreditt.

Tilt Brush lar deg male i 3D-rom med virtual reality. Slipp løs kreativiteten din med tredimensjonale penselstrøk, stjerner, lys og til og med ild. Rommet ditt er lerretet ditt. Paletten din er din fantasi. Mulighetene er endeløse.

Blokker hjelper til med å lage 3D-objekter i virtuell virkelighet, uansett modellopplevelse. Ved å bruke seks enkle verktøy kan du gjøre applikasjonene dine levende.

Unity er en spillmotor på tvers av plattformer utviklet av Unity Technologies, som primært brukes til å utvikle både tredimensjonale og todimensjonale videospill og simuleringer for datamaskiner, konsoller og mobile enheter. Unity har blitt en populær spillmotor for å skape VR- og AR-innhold.

Sceneform er et 3D-rammeverk, med en fysisk basert gjengivelse, som er optimalisert for mobil, og som gjør det enkelt for Java-utviklere å bygge utvidet virkelighet.

Viktige begreper brukt i AR og VR

1. Ankere: Det er et brukerdefinert interessepunkt som AR-objekter plasseres på. Ankere opprettes og oppdateres i forhold til geometri (plan, punkter osv.)
2. Eiendom: Det refererer til en 3D-modell.
3. Designdokument: En guide for din AR-opplevelse som inneholder alle 3D-eiendeler, lyder og andre designideer som teamet ditt kan implementere.
4. Miljøforståelse : Forstå det virkelige miljøet ved å oppdage funksjonspunkter og fly og bruke dem som referansepunkter for å kartlegge miljøet. Også referert til som kontekst-bevissthet.
5. Funksjonspoeng: Dette er visuelt forskjellige egenskaper i miljøet ditt, som kanten på en stol, en lysbryter på en vegg, hjørnet på et teppe eller noe annet som sannsynligvis vil være synlig og konsekvent plassert i miljøet ditt.
6. Hit-testing: Den brukes til å ta (x, y) koordinater som tilsvarer telefonens skjerm (levert av et trykk eller hvilken som helst annen interaksjon du vil at appen din skal støtte) og projisere en stråle inn i kameraets syn på verden. Dette lar brukerne velge eller på annen måte samhandle med objekter i miljøet.
7. Immersion: Følelsen av at digitale objekter hører hjemme i den virkelige verden. Å bryte nedsenking betyr at følelsen av realisme er brutt; i AR er dette vanligvis ved at et objekt oppfører seg på en måte som ikke samsvarer med våre forventninger.
8. Inside-Out Tracking: Når enheten har interne kameraer og sensorer for å oppdage bevegelse og sporposisjonering.
9. Outside-In Tracking: Når enheten bruker eksterne kameraer eller sensorer for å oppdage bevegelse og sporposisjonering.
10. Plane Finding: Den smarttelefonspesifikke prosessen der ARCore bestemmer hvor horisontale og vertikale flater er i miljøet ditt, og bruker disse flatene til å plassere og orientere digitale gjenstander
11. Raycasting : Projisere en stråle for å hjelpe til med å estimere hvor AR-objektet skal plasseres for å vises på den virkelige overflaten på en troverdig måte; brukt under hit testing.
12. User Experience (UX): Prosessen og det underliggende rammeverket for å forbedre brukerstrømmen for å skape produkter med høy brukervennlighet og tilgjengelighet for sluttbrukere.
13. Brukergrensesnitt (UI): grafikken til appen din og alt som en bruker kommuniserer med.