Què és la realitat augmentada: tecnologia, exemples i història

what is augmented reality technology

Aquest tutorial complet explica què és la realitat augmentada i com funciona. Apreneu també sobre la tecnologia, exemples, història i aplicacions de RA:

Aquest tutorial comença explicant els conceptes bàsics de la realitat augmentada (RA), incloent-hi què és i com funciona. A continuació, examinarem les principals aplicacions de RA, com ara la col·laboració remota, la salut, els jocs, l’educació i la fabricació, amb exemples rics. També cobrirem el maquinari, les aplicacions, el programari i els dispositius emprats en realitat augmentada.

Aquest tutorial també es centrarà en les perspectives del mercat de la realitat augmentada i els problemes i reptes dels diferents temes de realitat augmentada.

Què aprendreu:

• Què és la realitat augmentada?
  • Definició de realitat augmentada
  • Tipus de RA
    • # 1) AR basat en marcador
    • # 2) RA sense marcador
    • # 3) RA basada en projectes
    • # 4) RA basada en la superposició
  • Breu història de la RA
• Com funciona la RA: la tecnologia que hi ha al darrere
  • Tecnologia de realitat augmentada
  • Dispositius i components de RA
  • Beneficis de la RA
• Realitat augmentada vs realitat virtual contra realitat mixta
• Aplicacions de realitat augmentada
  • Exemple de RA a la vida real
  • Desenvolupament i disseny per a RA
• Conclusió
  • Lectura recomanada

Què és la realitat augmentada?

La RA permet superposar objectes virtuals en entorns del món real en temps real. La imatge següent mostra un home que utilitza l’aplicació IKEA AR per dissenyar, millorar i viure la casa dels seus somnis.

(imatge font )

Definició de realitat augmentada

La realitat augmentada es defineix com la tecnologia i els mètodes que permeten la superposició d’objectes i entorns del món real amb objectes virtuals en 3D mitjançant un dispositiu AR i que permeten al virtual interactuar amb els objectes del món real per crear els significats desitjats.

A diferència de la realitat virtual que intenta recrear i substituir tot un entorn de la vida real per un entorn virtual, la realitat augmentada consisteix a enriquir una imatge del món real amb imatges generades per ordinador i informació digital. Intenta canviar la percepció afegint vídeo, infografies, imatges, so i altres detalls.

Dins d’un dispositiu que crea contingut de RA; les imatges virtuals en 3D es superposen a objectes del món real segons la seva relació geomètrica. El dispositiu ha de ser capaç de calcular la posició i l’orientació d’objectes respecte d’altres. La imatge combinada es projecta a les pantalles mòbils, ulleres de RA, etc.

A l’altra banda, hi ha dispositius que l’usuari utilitza per permetre la visualització de contingut de RA per part d’un usuari. A diferència de auriculars de realitat virtual que submergeixen completament els usuaris en mons simulats, les ulleres AR no. Les ulleres permeten afegir, superposar un objecte virtual a l'objecte del món real, per exemple, col·locació de marcadors AR a les màquines per marcar zones de reparació.

Un usuari que utilitza ulleres de RA pot veure l’objecte o l’entorn real que l’envolta però enriquit amb la imatge virtual.

Tot i que la primera aplicació va ser militar i televisiva des que es va encunyar el terme el 1990, la RA ara s’aplica en jocs, educació i formació i altres camps. La major part s’aplica com a aplicacions de RA que es poden instal·lar a telèfons i ordinadors. Avui en dia, es millora amb la tecnologia de telèfons mòbils com GPS, 3G i 4G i la teledetecció.

Tipus de RA

La realitat augmentada és de quatre tipus: sense marcadors, basats en marcadors, basats en projeccions i basats en superposició. Vegem-los un per un en detall.

# 1) AR basat en marcador

Un marcador, que és un objecte visual especial com un signe especial o qualsevol cosa, i una càmera s’utilitzen per iniciar les animacions digitals en 3D. El sistema calcularà l'orientació i la posició del mercat per posicionar el contingut de manera efectiva.

Exemple de RA basat en marcador: Una aplicació de mobiliari de RA basada en mòbils basada en marcador.

(imatge font )

# 2) RA sense marcador

S'utilitza en aplicacions d'esdeveniments, empreses i navegació, per exemple, la tecnologia utilitza informació basada en la ubicació per determinar quin contingut obté o troba l'usuari en una àrea determinada. Pot utilitzar GPS, brúixoles, giroscopis i acceleròmetres com es pot utilitzar en telèfons mòbils.

L'exemple següent mostra que un AR sense marcadors no necessita cap marcador físic per col·locar objectes en un espai del món real:

(imatge font )

# 3) RA basada en projectes

Aquest tipus utilitza llum sintètica projectada sobre les superfícies físiques per detectar la interacció de l'usuari amb les superfícies. S'utilitza en hologrames com a Star Wars i altres pel·lícules de ciència ficció.

La imatge següent és un exemple que mostra una projecció d'espasa en auriculars AR basats en projectes AR:

(imatge font )

# 4) RA basada en la superposició

En aquest cas, l'element original se substitueix per un augment, total o parcial. L'exemple següent permet als usuaris col·locar un moble virtual sobre una imatge d'habitació amb una escala a l'aplicació IKEA Catalog.

IKEA és un exemple de RA basada en la superposició:

Breu història de la RA

1968 : Ivan Sutherland i Bob Sproull van crear la primera pantalla muntada al cap del món amb gràfics informàtics primitius.

L’espasa de Damocles

(imatge font )

1975 : Videoplace, un laboratori d’AR, és creat per Myron Krueger. La missió era tenir interaccions del moviment humà amb coses digitals. Aquesta tecnologia es va utilitzar posteriorment en projectors, càmeres i siluetes en pantalla.

Myron Krueger

(imatge font )

preguntes d’entrevistes avançades d’oracle pl sql

1980: EyeTap, el primer ordinador portàtil guanyat davant l’ull, desenvolupat per Steve Mann. EyeTap va gravar imatges i hi va superposar altres. Es podria jugar mitjançant moviments del cap.

Steve Mann

(imatge font )

1987 : Douglas George i Robert Morris van desenvolupar un prototip de Heads-Up Display (HUD). Mostrava dades astronòmiques sobre el cel real.

Automoció HUD

1990 : El terme realitat augmentada va ser encunyat per Thomas Caudell i David Mizell, investigadors de la companyia Boeing.

David Mizell

auriculars vr per a xbox one x

Thomas Caudell

(imatge font )

1992: Virtual Fixtures, un sistema de RA, va ser desenvolupat per Louise Rosenberg de la Força Aèria dels Estats Units.

Instal·lacions virtuals:

(imatge font )

1999: Frank Deigado i Mike Abernathy i el seu equip de científics van desenvolupar un nou programari de navegació que podria generar dades de pistes i carrers a partir d’un vídeo en helicòpter.
2000: ARToolKit, un SDK de codi obert, va ser desenvolupat per un científic japonès Hirokazu Kato. Més tard es va ajustar per treballar amb Adobe.
2004: Sistema AR muntat en casc exterior presentat per Trimble Navigation.
2008: Guia de viatges AR per a dispositius mòbils Android feta per Wikitude.
2013 fins avui: Google Glass amb connexió a Internet Bluetooth, Windows HoloLens: ulleres AR amb sensors per mostrar hologrames HD, el joc Pokémon Go de Niantic per a dispositius mòbils.

Ulleres intel·ligents:

(imatge font )

Com funciona la RA: la tecnologia que hi ha al darrere

El primer és la generació d’imatges d’entorns del món real. El segon és utilitzar la tecnologia que permet superposar imatges en 3D sobre les imatges dels objectes del món real. El tercer és l’ús de tecnologia per permetre als usuaris interactuar i interactuar amb els entorns simulats.

La RA es pot mostrar a les pantalles, ulleres, dispositius de mà, telèfons mòbils i pantalles muntades al cap.

Llegiu també = >> Les millors ulleres intel·ligents AR

Com a tal, tenim AR basat en mòbils, AR d’engranatges muntats al cap, AR d’ulleres intel·ligents i AR basat en web. Els auriculars són més immersius que els basats en mòbils i altres tipus. Les ulleres intel·ligents són dispositius portàtils que ofereixen visualitzacions en primera persona, mentre que les aplicacions basades en web no requereixen la descàrrega.

Configuracions d'ulleres AR:

(imatge font )

Utilitza S.L.A.M. tecnologia (localització i assignació simultània) i tecnologia de seguiment de profunditat per calcular la distància a l'objecte mitjançant dades del sensor, a més d'altres tecnologies.

Tecnologia de realitat augmentada

La tecnologia AR permet augmentar en temps real i aquest augment té lloc en el context de l’entorn. Es poden utilitzar animacions, imatges, vídeos i models 3D i els usuaris poden veure objectes amb llum natural i sintètica.

SLAM basat en visual:

(imatge font )

Tecnologia de localització i cartografia simultània (SLAM) és un conjunt d’algoritmes que resolen problemes de localització i mapatge simultanis.

SLAM utilitza punts de funció per ajudar els usuaris a entendre el món físic. La tecnologia permet a les aplicacions entendre objectes i escenes en 3D. Permet el seguiment del món físic a l’instant. També permet la superposició de simulacions digitals.

SLAM utilitza un robot mòbil com la tecnologia de dispositius mòbils per detectar l’entorn que l’envolta i després crear un mapa virtual; i traça la seva posició, direcció i trajectòria en aquest mapa. A part de RA, s’utilitza en drons, vehicles aeris, vehicles no tripulats i netejadors de robots, per exemple, utilitza intel·ligència artificial i aprenentatge automàtic per entendre les ubicacions.

La detecció i la coincidència de funcions es fan mitjançant càmeres i sensors que recopilen punts de funció des de diversos punts de vista. La tècnica de triangulació dedueix llavors la ubicació de l’objecte en tres dimensions.

A AR, SLAM ajuda a inserir i combinar l'objecte virtual amb un objecte real.

RA basada en el reconeixement: És una càmera per identificar marcadors de manera que sigui possible una superposició si es detecta un marcador. El dispositiu detecta i calcula la posició i l'orientació del marcador i substitueix el marcador del món real per la seva versió 3D. Després calcula la posició i l’orientació dels altres. En girar el marcador gira tot l’objecte.

Enfocament basat en la ubicació. Aquí tLes simulacions o visualitzacions es generen a partir de dades recollides per GPS, brúixoles digitals, acceleròmetres i velocímetres. És molt comú als telèfons intel·ligents.

Tecnologia de seguiment de profunditat: Les càmeres de seguiment de mapes de profunditat, com Microsoft Kinect, generen un mapa de profunditat en temps real mitjançant diferents tecnologies per calcular la distància en temps real dels objectes de la zona de seguiment des de la càmera. Les tecnologies aïllen un objecte del mapa de profunditat general i l’analitzen.

L'exemple següent és el seguiment manual mitjançant algorismes de profunditat:

(imatge font )

Tecnologia de seguiment de funcions naturals: Es pot utilitzar per rastrejar objectes rígids en un treball de manteniment o muntatge. S’utilitza un algorisme de seguiment de diverses etapes per estimar amb més precisió el moviment d’un objecte. El seguiment de marcadors s’utilitza com a alternativa, juntament amb les tècniques de calibratge.

La superposició d’objectes i animacions 3D virtuals en objectes del món real es basa en la seva relació geomètrica. Les càmeres de seguiment de cares ampliades ja estan disponibles en telèfons intel·ligents com l’iPhone XR, que compta amb càmeres TrueDepth per permetre millors experiències de RA.

Dispositius i components de RA

Càmera AR Kinect:

(imatge font )

Càmeres i sensors: Això inclou càmeres de RA o altres càmeres, per exemple, als telèfons intel·ligents, feu imatges en 3D d’objectes del món real per enviar-los al processament. Els sensors recopilen dades sobre la interacció de l’usuari amb l’aplicació i els objectes virtuals i els envien per al seu processament.

Dispositius de processament: Els telèfons intel·ligents, els ordinadors i els dispositius especials utilitzen gràfics, GPU, CPU, memòria flash, memòria RAM, Bluetooth, WiFi, GPS, etc. per processar les imatges 3D i els senyals del sensor. Poden mesurar la velocitat, l’angle, l’orientació, la direcció, etc.

Projector: La projecció AR implica projectar simulacions generades en lents d’auriculars AR o altres superfícies per a la seva visualització. Això fa servir un projector en miniatura.

Aquí teniu un vídeo: Primer projector AR de telèfons intel·ligents

Reflectors: Els reflectors com els miralls s’utilitzen en dispositius de RA per ajudar els ulls humans a veure imatges virtuals. Es poden utilitzar una varietat de petits miralls corbats o miralls de doble cara per reflectir la llum a la càmera AR i a l’ull de l’usuari, sobretot per alinear correctament la imatge.

Dispositius mòbils: Els telèfons intel·ligents moderns són molt aplicables per a RA, ja que contenen GPS integrat, sensors, càmeres, acceleròmetres, giroscopis, brúixoles digitals, pantalles i GPU / CPU. A més, les aplicacions de RA es poden instal·lar en dispositius mòbils per a experiències de RA de mòbil.

La imatge següent és un exemple que mostra AR a l'iPhone X:

(imatge font )

Pantalla frontal o HUD: Un dispositiu especial que projecta les dades de RA en una pantalla transparent per a la seva visualització. Es va emprar primer en la formació de militars, però ara s’utilitza en aviació, automòbil, fabricació, esports, etc.

Les ulleres AR també anomenades ulleres intel·ligents: Les ulleres intel·ligents serveixen per mostrar notificacions per exemple, des de telèfons intel·ligents. Inclouen Google Glasses, ulleres Laforge AR i Laster See-Thru, entre d’altres.

Lents de contacte AR (o lents intel·ligents): Es fan servir per estar en contacte amb els ulls. Fabricants com Sony treballen en objectius amb funcions addicionals, com ara la possibilitat de fer fotos o emmagatzemar dades.

Les lents de contacte AR es porten en contacte amb els ulls:

(imatge font )

Pantalles virtuals de retina: Creen imatges projectant llums làser a l’ull humà.

Aquí teniu un vídeo: Pantalla virtual de la retina

Beneficis de la RA

Vegem alguns avantatges de RA per a la vostra empresa o organització i com s'integren:

• La integració o adopció depèn del vostre cas d’ús i aplicació. És possible que vulgueu emprar-lo per supervisar els treballs de manteniment i producció, realitzar recorreguts virtuals de propietats immobiliàries, anunciar productes, potenciar el disseny remot, etc.
• Avui en dia, els aparadors virtuals poden ajudar a disminuir les devolucions de compres i millorar les decisions de compra que prenen els compradors.
• Els venedors poden produir i publicar contingut AR interessant de marca i inserir-hi anuncis perquè la gent pugui conèixer els seus productes quan vegin el contingut. La RA millora la implicació.
• A la fabricació, els marcadors de RA a les imatges dels equips de fabricació ajuden els gestors de projectes a controlar el treball de manera remota. Redueix la necessitat d’utilitzar mapes i plantes digitals. Per exemple, es pot apuntar un dispositiu o una màquina cap a la ubicació per determinar si s’adapta a la seva posició.
• Les simulacions immersives de la vida real ofereixen avantatges pedagògics als estudiants. Les simulacions en l’aprenentatge i l’entrenament basat en jocs comporten beneficis psicològics i augmenten l’empatia entre els estudiants, tal com demostren els investigadors.
• Els estudiants de medicina poden utilitzar simulacions de RA i VR per provar les primeres i quantes cirurgies possibles sense pressupostos forts ni ferides innecessàries als pacients, tot amb immersió i experiències quasi reals.

La imatge següent mostra com s'aplica la RA a la formació mèdica per a una pràctica de cirurgia:

un bon descarregador de música per a Android

(imatge font )

• Mitjançant AR, els futurs astronautes poden provar la seva primera o següent missió espacial.
• La RA permet el turisme virtual. Les aplicacions de RA, per exemple, poden proporcionar indicacions cap a les destinacions desitjables, traduir els rètols del carrer i proporcionar informació sobre visites turístiques. A bon exemple és una aplicació de navegació GPS. El contingut de RA permet la producció de noves experiències culturals, per exemple, on s’afegeix una realitat addicional als museus.
• Es preveu una realitat augmentada ampliarà els 150.000 milions de dòlars el 2020 . S’està expandint més que la realitat virtual amb 120.000 milions de dòlars en comparació amb 30.000 milions de dòlars. Es preveu que els dispositius habilitats amb AR arribin als 2.500 milions el 2023.
• El desenvolupament d’aplicacions de marca pròpia és una de les formes més habituals que utilitzen les empreses per interactuar amb la tecnologia de RA. Les empreses encara poden publicar anuncis en plataformes i contingut de RA de tercers, comprar llicències en programari desenvolupat o llogar espais per al seu contingut i públic de RA.
• Els desenvolupadors poden utilitzar plataformes de desenvolupament AR com ARKit i ARCore per desenvolupar aplicacions i integrar AR en aplicacions empresarials.

Realitat augmentada vs realitat virtual contra realitat mixta

La realitat augmentada és similar a la realitat virtual i la realitat mixta, on tots dos intenten generar simulacions virtuals 3D d'objectes del món real. La realitat mixta barreja objectes reals i simulats.

Tots els casos anteriors utilitzen sensors i marcadors per rastrejar la posició d'objectes virtuals i del món real. AR utilitza els sensors i els marcadors per detectar la posició dels objectes del món real i després per determinar la ubicació dels objectes simulats. La RA fa una imatge per projectar a l'usuari. A la realitat virtual, que també utilitza algoritmes matemàtics, el món simulat reaccionarà segons els moviments del cap i dels ulls de l'usuari.

Tanmateix, mentre la RV aïlla l'usuari del món real per submergir-los completament en mons simulats, la RA és parcialment immersiva.

=> Lectura recomanada - AR Vs VR: una comparació

La realitat mixta combina AR i VR. Implica la interacció tant del món real com dels objectes virtuals.

Aplicacions de realitat augmentada

Exemple de RA a la vida real

• Elements 4D és una aplicació d’aprenentatge de química que utilitza AR per fer la química més divertida i atractiva. Amb ell, els estudiants fabriquen cubs de paper a partir dels blocs d’elements i els col·loquen davant de les càmeres de RA als seus dispositius. A continuació, poden veure representacions dels seus elements químics, noms i pesos atòmics. Els estudiants poden reunir els cubs per veure si reaccionen i veure reaccions químiques.

(imatge font )

• Google Expeditions, on Google utilitza cartrons, ja permet als estudiants de tot el món fer visites virtuals per a estudis d’història, religió i geografia.
• Human Anatomy Atlas permet als estudiants explorar més de 10.000 models de cos humà en 3D en set idiomes, per permetre als estudiants aprendre les parts, com funcionen i millorar els seus coneixements.
• La cirurgia tàctil simula la pràctica de la cirurgia. En associació amb DAQRI, una empresa de RA, les institucions mèdiques poden veure els seus estudiants practicant cirurgia en pacients virtuals.
• L'aplicació mòbil IKEA és famosa en els passos i proves de productes immobiliaris i per a la llar. Altres aplicacions inclouen l’aplicació Pokemon Go de Nintendo per a jocs.

Més informació = >> Exemples d'aplicacions de realitat augmentada

Desenvolupament i disseny per a RA

Les plataformes de desenvolupament de RA són plataformes en què podeu desenvolupar o codificar aplicacions de RA. Exemples inclouen ZapWorks, ARToolKit, MAXST per a Windows AR i smartphones AR, DAQRI, SmartReality, ARCore by Google, la plataforma de realitat mixta de Windows de Windows, Vuforia i ARKit by Apple. Alguns permeten el desenvolupament d’aplicacions per a mòbils, d’altres per a P.C. i en diferents sistemes operatius.

Les plataformes de desenvolupament de RA permeten als desenvolupadors oferir a les aplicacions diferents funcions, com ara compatibilitat amb altres plataformes com Unity, seguiment 3D, reconeixement de text, creació de mapes 3D, emmagatzematge al núvol, compatibilitat amb càmeres individuals i 3D, compatibilitat amb ulleres intel·ligents,

Diferents plataformes permeten el desenvolupament d'aplicacions basades en marcadors i / o ubicacions. Les funcions a tenir en compte a l’hora de seleccionar una plataforma inclouen el cost, el suport de la plataforma, el reconeixement d’imatges, el reconeixement 3D i el seguiment és una característica importantíssima, el suport per a plataformes de tercers, com Unity, des d’on els usuaris poden importar i exportar projectes de RA i integrar-se plataformes, suport al núvol o emmagatzematge local, suport GPS, suport SLAM, etc.

Les aplicacions de RA desenvolupades amb aquestes plataformes admeten una infinitat de funcions i funcions. Poden permetre que el contingut es visualitzi amb un o diversos vidres AR que tinguin objectes AR prefabricats, suport per a mapes de reflexió on els objectes tinguin reflexos, seguiment d'imatges en temps real, reconeixement 2D i 3D

Alguns kits de desenvolupament de programari o SDK permeten el desenvolupament d'aplicacions mitjançant el mètode d'arrossegar i deixar anar, mentre que d'altres requereixen coneixement en codificació.

Algunes aplicacions de RA permeten als usuaris desenvolupar des de zero, carregar i editar, tenir contingut de RA.

Conclusió

En aquesta realitat augmentada, vam aprendre que la tecnologia permet superposar objectes virtuals en entorns o objectes del món real. Utilitza una combinació de tecnologies que inclouen SLAM, seguiment de profunditat i seguiment de característiques naturals i reconeixement d’objectes, entre d’altres.

Aquest tutorial de realitat augmentada es va basar en la introducció de l'AR, els fonaments del seu funcionament, la tecnologia de l'AR i la seva aplicació. Finalment, vam considerar la millor pràctica per a aquells interessats en integrar-se i desenvolupar-se per a RA.

Lectura recomanada

• Exemples de realitat augmentada | Últims exemples de RA
• Què és la realitat augmentada: tecnologia, exemples i història
• 10 MILLORS Ulleres de realitat augmentada (Ulleres intel·ligents) el 2021
• Top 10 de les millors aplicacions de realitat augmentada per a Android i iOS
• AR Vs VR: diferència entre realitat virtual augmentada
• Què és la realitat virtual i com funciona
• Futur de la realitat virtual: tendències i reptes del mercat
• 10 MILLORS aplicacions de realitat virtual (aplicacions de realitat virtual) per a Android i iPhone (2021 SELECTIVE)