Меню

Що таке доповнена реальність - технології, приклади та історія

  • Головна
  • Інший
  • Що таке доповнена реальність - технології, приклади та історія

what is augmented reality technology

Спробуйте Наш Інструмент Для Усунення Проблем

Цей всебічний посібник пояснює, що таке доповнена реальність і як це працює. Також дізнайтеся про технології, приклади, історію та застосування AR:

Цей підручник розпочинається з пояснення основ Доповненої Реальності (AR), включаючи те, що це таке і як це працює. Потім ми розглянемо основні програми AR, такі як віддалена співпраця, охорона здоров’я, ігри, освіта та виробництво, на багатих прикладах. Ми також розглянемо апаратне забезпечення, програми, програмне забезпечення та пристрої, що використовуються в доповненій реальності.

Цей підручник також зупиниться на світогляді ринку доповненої реальності та проблемах та викликах, що стосуються різних тем доповненої реальності.

Підручник з доповненої реальності

Що ви дізнаєтесь:

Що таке доповнена реальність?

AR дозволяє накладати віртуальні об'єкти в реальному середовищі в режимі реального часу. На зображенні нижче зображений чоловік, який використовує додаток IKEA AR для проектування, вдосконалення та проживання будинку своєї мрії.

Людина за допомогою програми IKEA AR

(зображення джерело )

Визначення доповненої реальності

Розширена реальність визначається як технологія та методи, що дозволяють накладати реальні об'єкти та середовища на віртуальні 3D-об'єкти за допомогою пристрою AR, а також дозволяють віртуальній взаємодіяти з реальними об'єктами для створення задуманих значень.

На відміну від віртуальної реальності, яка намагається відтворити і замінити ціле реальне середовище віртуальним, доповнена реальність полягає у збагаченні образу реального світу комп'ютерними зображеннями та цифровою інформацією. Він прагне змінити сприйняття, додаючи відео, інфографіку, зображення, звук та інші деталі.

Всередині пристрою, який створює вміст AR; віртуальні тривимірні зображення накладаються на реальні об’єкти на основі їх геометричних взаємозв’язків. Пристрій повинен мати можливість обчислювати положення та орієнтацію предметів стосовно інших. Комбіноване зображення проектується на мобільні екрани, AR-окуляри тощо.

З іншого боку, є пристрої, які користувач носить, щоб дозволити перегляд AR-вмісту користувачем. На відміну від гарнітури віртуальної реальності - - що повністю занурюють користувачів у імітовані світи, окуляри AR - ні. Окуляри дозволяють додавати, накладати віртуальний об'єкт на реальний об'єкт, наприклад, розміщення AR-маркерів на машинах для позначення ділянок ремонту.

Користувач, який використовує AR-окуляри, може бачити реальний об'єкт або оточення навколо себе, але збагачений віртуальним зображенням.

Хоча перше застосування було у військовій галузі та на телебаченні з моменту введення цього терміну в 1990 році, AR зараз застосовується в іграх, освіті та навчанні та інших сферах. Більшість із них застосовується як додатки AR, які можна встановити на телефони та комп’ютери. Сьогодні це вдосконалено за допомогою технологій мобільних телефонів, таких як GPS, 3G та 4G, та дистанційного зондування.

Види АР

Доповнена реальність буває чотирьох типів: без маркерів, на основі маркерів, на основі проекції та AR на основі накладання. Давайте розглянемо їх по одному в деталях.

# 1) AR на основі маркера

Маркер, який є особливим візуальним об'єктом, як спеціальний знак або щось інше, та камера використовуються для ініціювання 3D-цифрових анімацій. Система буде обчислювати орієнтацію та позицію ринку, щоб ефективно позиціонувати вміст.

Приклад AR на основі маркера: Додаток для меблів AR на основі маркерів для мобільних пристроїв.

Мобільний додаток AR для меблів на основі маркерів

(зображення джерело )

# 2) AR без маркерів

Він використовується в програмах для подій, бізнесу та навігації, наприклад, технологія використовує інформацію на основі місцезнаходження для визначення того, який вміст користувач отримує або знаходить у певній області. Він може використовувати GPS, компаси, гіроскопи та акселерометри, як це можна використовувати на мобільних телефонах.

Наведений нижче приклад показує, що AR без маркерів не потребує жодних фізичних маркерів для розміщення об’єктів у реальному просторі:

Приклад AR без маркерів

(зображення джерело )

# 3) AR на основі проекту

Цей тип використовує синтетичне світло, що проектується на фізичні поверхні, щоб виявити взаємодію користувача з поверхнями. Він використовується на голограмах, таких як у 'Зоряних війнах' та інших науково-фантастичних фільмах.

Наведене нижче зображення є прикладом показу проекції меча в AR-гарнітурі AR на основі проекту:

AR на основі проекту

(зображення джерело )

# 4) AR на основі накладання

У цьому випадку оригінальний предмет замінюється збільшенням, повністю або частково. Наведений нижче приклад дозволяє користувачам розміщувати віртуальні предмети меблів над зображенням кімнати зі шкалою в додатку IKEA Catalog.

IKEA є прикладом AR на основі накладання:

Приклад на основі накладання AR

Коротка історія AR

1968 рік : Іван Сазерленд та Боб Спроулл створили перший у світі головний дисплей із примітивною комп’ютерною графікою.

Дамоклів меч
Дамоклів меч

(зображення джерело )

1975 рік : Videoplace, лабораторію AR, створив Майрон Крюгер. Місія полягала у взаємодії людських рухів із цифровими речами. Пізніше цю технологію застосували на проекторах, фотокамерах та екранних силуетах.

Майрон Крюгер
Майрон Крюгер

(зображення джерело )

програмне забезпечення для завантаження відео з YouTube безкоштовно завантажити -

1980: EyeTap, перший портативний комп'ютер, виграний на очах, розроблений Стівом Манном. EyeTap записував зображення та накладав на них інші. Це можна було грати рухами голови.

Стів Манн
Стів Манн носить склянку 4-го покоління

(зображення джерело )

1987 рік : Прототип Heads-Up Display (HUD) був розроблений Дугласом Джорджем та Робертом Моррісом. Він відображав астрономічні дані над реальним небом.

Автомобільний HUD
Автомобільний HUD

1990 рік : Термін доповнена реальність був винайдений Томасом Коделлом і Девідом Мізеллом, дослідниками компанії Boeing.

Девід Мізелл
Девід Мізелл

Запитання та відповіді на інтерв’ю для сценарію vb

Томас Коделл
Томас Коделл

(зображення джерело )

1992: Віртуальні світильники, система AR, була розроблена американською авіацією Луїза Розенберг.

Віртуальні світильники:
Віртуальні світильники

(зображення джерело )

1999 рік: Френк Дейгадо та Майк Абернаті та їх команда вчених розробили нове навігаційне програмне забезпечення, яке могло генерувати злітно-посадкові смуги та вуличні дані з вертолітного відео.
2000: ARToolKit, SDK з відкритим кодом, був розроблений японським вченим Хірокадзу Като. Пізніше його було налаштовано на роботу з Adobe.
2004: Зовнішня AR-система, встановлена ​​на шоломі, представлена ​​Trimble Navigation.
2008 рік: Довідник AR для мобільних пристроїв Android, виготовлений Wikitude.
2013 на сьогодні: Google Glass з підключенням до Інтернету через Bluetooth, Windows HoloLens - окуляри AR з датчиками для відображення голограм HD, гра Pokemon Go від Niantic для мобільних пристроїв.

Розумні окуляри:
Розумні окуляри

(зображення джерело )

Як працює AR - технології, що стоять за цим

По-перше, це генерація образів реального середовища. По-друге, використовується технологія, яка дозволяє накладати тривимірні зображення на зображення реальних об'єктів. Третій - це використання технологій, що дозволяють користувачам взаємодіяти та взаємодіяти із змодельованими середовищами.

AR може відображатися на екранах, окулярах, портативних пристроях, мобільних телефонах та головних дисплеях.

Також прочитайте = >> Кращі окуляри AR Smart

Таким чином, ми маємо AR на базі мобільних пристроїв, головний редуктор AR, розумні окуляри AR та веб-AR. Гарнітури більш захоплюючі, ніж мобільні та інші типи. Розумні окуляри - це носимі AR-пристрої, які забезпечують перегляд від першої особи, тоді як веб-завантаження не вимагає завантаження будь-якої програми.

Конфігурації AR-окулярів:

конфігурації AR-окулярів

(зображення джерело )

Він використовує S.L.A.M. технологія (одночасна локалізація та картографування) та технологія відстеження глибини для обчислення відстані до об’єкта, використовуючи дані датчиків, на додаток до інших технологій.

Технологія доповненої реальності

Технологія AR дозволяє збільшувати в реальному часі, і це збільшення відбувається в контексті навколишнього середовища. Можуть використовуватися анімації, зображення, відео та 3D-моделі, а користувачі можуть бачити предмети в природному та синтетичному світлі.

Візуальний SLAM:

ШЛЕМ

(зображення джерело )

Технологія одночасної локалізації та картографування (SLAM) - це набір алгоритмів, що вирішують проблеми одночасної локалізації та картографування.

SLAM використовує функціональні точки, щоб допомогти користувачам зрозуміти фізичний світ. Ця технологія дозволяє програмам розуміти тривимірні об'єкти та сцени. Це дозволяє миттєво відстежувати фізичний світ. Це також дозволяє накладати цифрові моделювання.

SLAM використовує мобільний робот, такий як технологія мобільних пристроїв, щоб виявити навколишнє середовище, а потім створити віртуальну карту; і простежте його положення, напрямок і шлях на цій карті. Окрім AR, він застосовується на безпілотниках, літальних апаратах, безпілотних автомобілях та роботах-очищувачах, наприклад, він використовує штучний інтелект та машинне навчання, щоб зрозуміти місцезнаходження.

Виявлення та порівняння об’єктів здійснюється за допомогою камер та датчиків, які збирають точки об’єктів з різних точок зору. Потім техніка тріангуляції визначає тривимірне розташування об'єкта.

В AR SLAM допомагає розміщувати віртуальний об'єкт у реальному об'єкті.

AR на основі визнання: Це камера для ідентифікації маркерів, щоб накладання було можливим у разі виявлення маркера. Пристрій виявляє та обчислює положення та орієнтацію маркера та замінює маркер реального світу на його 3D-версію. Потім він обчислює положення та орієнтацію інших. Обертаючи маркер, обертається весь об'єкт.

Підхід на основі місцезнаходження. Тут твін моделює або візуалізується на основі даних, зібраних за допомогою GPS, цифрових компасів, акселерометрів та вимірювачів швидкості. Це дуже часто зустрічається у смартфонах.

Технологія відстеження глибини: Камери відстеження карти глибини, такі як Microsoft Kinect, генерують карту глибини в реальному часі, використовуючи різні технології для обчислення відстані об’єктів у зоні відстеження в реальному часі від камери. Технології виділяють об’єкт із загальної карти глибини та аналізують його.

Наведений нижче приклад відстеження рук за допомогою алгоритмів глибини:

Технологія відстеження глибини

(зображення джерело )

Технологія відстеження природних особливостей: Він може використовуватися для відстеження твердих предметів під час технічного обслуговування або складання. Для точнішої оцінки руху об’єкта використовується багатоступеневий алгоритм відстеження. Відстеження маркерів використовується як альтернатива поряд із методами калібрування.

Накладання віртуальних 3D-об’єктів та анімацій на реальні об’єкти базується на їх геометричних взаємозв’язках. Розширені камери для відстеження обличчя тепер доступні на смартфонах, таких як iPhone XR, який має камери TrueDepth для кращого досвіду AR.

Пристрої та компоненти AR

Камера Kinect AR:

Камера Kinect AR

(зображення джерело )

Камери та датчики: Це включає AR-камери або інші камери, наприклад, на смартфонах зробіть 3D-зображення реальних об’єктів, щоб відправити їх на обробку. Датчики збирають дані про взаємодію користувача з додатком та віртуальними об’єктами та відправляють їх на обробку.

Пристрої обробки: AR-смартфони, комп’ютери та спеціальні пристрої використовують графіку, графічні процесори, процесори, флеш-пам’ять, оперативну пам’ять, Bluetooth, Wi-Fi, GPS тощо для обробки тривимірних зображень та сигналів датчиків. Вони можуть вимірювати швидкість, кут, орієнтацію, напрямок тощо.

Проектор: Проекція AR передбачає проектування згенерованих симуляцій на лінзи AR-гарнітури або інші поверхні для перегляду. Тут використовується мініатюрний проектор.

Ось відео: Перший смартфон AR-проектор

Відбивачі: Такі відбивачі, як дзеркала, використовуються на AR-пристроях, щоб допомогти людським очам переглядати віртуальні зображення. Масив невеликих вигнутих дзеркал або двосторонніх дзеркал може бути використаний для відбиття світла на AR-камеру та око користувача, здебільшого для правильного вирівнювання зображення.

Мобільні пристрої: Сучасні смартфони дуже придатні для AR, оскільки вони містять вбудований GPS, датчики, камери, акселерометри, гіроскопи, цифрові компаси, дисплеї та графічні процесори / процесори. Крім того, додатки AR можна встановлювати на мобільних пристроях для мобільних додатків AR.

Наведене нижче зображення є прикладом, на якому показано AR на iPhone X:

AR на iPhone

(зображення джерело )

Головний дисплей або HUD: Спеціальний пристрій, який проектує AR-дані на прозорий дисплей для перегляду. Спочатку він застосовувався для підготовки військових, але зараз використовується в авіації, автомобілях, виробництві, спорті тощо.

AR-окуляри також називають розумними окулярами: Розумні окуляри призначені для відображення сповіщень наприклад, зі смартфонів. Серед них - Google Glasses, окуляри Laforge AR та Laster See-Thru.

Контактні лінзи AR (або розумні лінзи): Вони носяться для контакту з оком. Виробники, такі як Sony, працюють над об'єктивами з додатковими функціями, такими як можливість фотографувати або зберігати дані.

Контактні лінзи AR носять при контакті з оком:

AR контактні лінзи

(зображення джерело )

Віртуальні дисплеї сітківки: Вони створюють зображення, проектуючи лазерне світло в людське око.

Ось відео: Віртуальний дисплей сітківки

qa запитання та відповіді на співбесіду pdf

Переваги AR

Давайте побачимо деякі переваги AR для вашого бізнесу чи організації та способи їх інтеграції:

  • Інтеграція чи прийняття залежить від вашого випадку використання та програми. Можливо, ви захочете застосувати його для моніторингу технічного обслуговування та виробничих робіт, виконання віртуальних покрокових інструкцій щодо нерухомості, реклами продуктів, підвищення віддаленого дизайну тощо.
  • Сьогодні віртуальні примірочні можуть допомогти зменшити віддачу від покупки та покращити рішення про придбання, що приймаються покупцями.
  • Продавці можуть виготовляти та публікувати цікавий фірмовий вміст AR та вставляти в них рекламу, щоб люди могли пізнавати їхні продукти, коли дивляться вміст. AR покращує взаємодію.
  • На виробництві маркери AR на зображеннях виробничого обладнання допомагають керівникам проектів дистанційно контролювати роботу. Це зменшує необхідність використання цифрових карт та рослин. Наприклад, пристрій або машину можна вказати на місце розташування, щоб визначити, чи буде він відповідати своєму положенню.
  • Захоплюючі реальні симуляції приносять педагогічну користь учням. Як показують дослідники, симуляції навчання та навчання на основі ігор приносять психологічні переваги та посилюють співпереживання учнів.
  • Студенти-медики можуть використовувати симуляції AR та VR, щоб спробувати спершу і якомога більше операцій без великих бюджетів або непотрібних травм для пацієнтів, все із зануренням та майже реальним досвідом.

На зображенні нижче показано, як застосовується AR в медичній підготовці для хірургічної практики:

AR застосовується в медичній підготовці для хірургічної практики.

(зображення джерело )

  • Використовуючи AR, майбутні космонавти можуть спробувати свою першу або наступну космічну місію.
  • AR забезпечує віртуальний туризм. Наприклад, програми AR можуть надавати маршрути до бажаних напрямків, перекладати вивіски на вулиці та надавати інформацію про екскурсії. A хороший приклад - це програма навігації GPS. Зміст AR дозволяє виробляти нові культурні враження, наприклад, де додаткова реальність додається музеям.
  • Очікується, що доповнена реальність до 2020 р. збільшиться до 150 млрд. дол . Він розширює більше, ніж віртуальну реальність, зі 120 мільярдами доларів проти 30 мільярдів доларів. Очікується, що пристрої з підтримкою AR досягнуть 2,5 мільярда до 2023 року.
  • Розробка власних фірмових додатків - один із найпоширеніших способів, який компанії використовують для взаємодії з технологією AR. Компанії все ще можуть розміщувати рекламу на сторонніх платформах AR та вмісті, купувати ліцензії на розроблене програмне забезпечення або орендувати приміщення для їх вмісту та аудиторії AR.
  • Розробники можуть використовувати платформи для розробки AR, такі як ARKit та ARCore, для розробки програм та інтеграції AR у бізнес-додатки.

Розширена реальність проти віртуальної реальності проти змішаної реальності

Розширена реальність подібна до віртуальної реальності та змішаної реальності, де обидва намагаються створити віртуальні 3D-симуляції реальних об'єктів. Змішана реальність змішує реальні та імітовані об’єкти.

Усі наведені вище випадки використовують датчики та маркери для відстеження положення віртуальних та реальних об’єктів. AR використовує датчики та маркери для виявлення положення реальних об'єктів, а потім для визначення місця симуляції. AR надає користувачеві зображення для проектування. У VR, який також використовує математичні алгоритми, змодельований світ реагуватиме відповідно до рухів голови та очей користувача.

Однак, хоча VR ізолює користувача від реального світу, щоб повністю занурити його в імітовані світи, AR частково занурює.

=> Рекомендована література - AR Vs VR: Порівняння

Змішана реальність поєднує в собі AR та VR. Він передбачає взаємодію як реального світу, так і віртуальних об’єктів.

Програми доповненої реальності

ЗастосуванняОпис / пояснення
Медицина / охорона здоров’я AR може допомогти дистанційно навчити медичних працівників, допомогти у моніторингу ситуацій зі здоров’ям та діагностиці пацієнтів.
Ігри AR дозволяє покращити ігровий досвід, оскільки ігрові майданчики переміщуються з віртуальних сфер, включаючи реальний досвід, коли гравці можуть виконувати реальні дії для гри.
Роздрібна торгівля та реклама AR може покращити взаємодію з клієнтами, представляючи клієнтам тривимірні моделі продуктів та допомагаючи їм робити кращий вибір, надаючи їм віртуальні покрокові інструкції щодо продуктів, таких як нерухомість.
За допомогою нього можна вести клієнтів до віртуальних магазинів та кімнат. Клієнти можуть накладати 3D-предмети на свої простори, наприклад, під час придбання меблів, щоб вибрати предмети, які найкраще підходять до їхніх просторів - за розміром, формою, кольором та типом.
У рекламі реклама може бути включена до вмісту AR, щоб допомогти компаніям популяризувати свій вміст для глядачів.
Виробництво та обслуговування При технічному обслуговуванні фахівці з ремонту можуть віддалено направляти професіоналів на виконання ремонтних робіт та технічного обслуговування, перебуваючи на місцях за допомогою додатків AR, не маючи необхідності професіоналам їздити по місцю. Це може бути корисно в місцях, де важко подорожувати до місця.
Освіта Інтерактивні моделі AR використовуються для навчання та навчання.
Військові AR допомагає у вдосконаленій навігації та допомагає позначати об’єкти в режимі реального часу.
Туризм AR, крім розміщення реклами на вмісті AR, може використовуватися для навігації, надання даних про пункти призначення, напрямки та огляд визначних пам'яток.

Приклад AR в реальному житті

  • Elements 4D - це програма для вивчення хімії, яка використовує AR, щоб зробити хімію веселішою та цікавішою. За допомогою нього студенти виготовляють із блоків елементів паперові кубики та розміщують їх перед своїми AR-камерами на своїх пристроях. Потім вони можуть бачити зображення своїх хімічних елементів, назви та атомні ваги. Студенти можуть зібрати кубики, щоб побачити, чи реагують вони, і побачити хімічні реакції.

Елементи 4D

(зображення джерело )

  • Google Expeditions, де Google використовує картони, вже дозволяє студентам з усього світу робити віртуальні екскурсії для вивчення історії, релігії та географії.
  • Атлас анатомії людини дозволяє студентам дослідити понад 10 000 3D-моделей людського тіла на семи мовах, щоб дозволити студентам вивчити деталі, як вони працюють та вдосконалити свої знання.
  • Сенсорна хірургія імітує хірургічну практику. У партнерстві з DAQRI, AR-компанією, медичні заклади можуть бачити своїх студентів, які практикують хірургію на віртуальних пацієнтах.
  • Мобільний додаток IKEA відомий в покрокових інструкціях та тестуванні товарів для нерухомості та товарів для дому. Інші програми включають додаток Pokemon Go від Nintendo для ігор.

Докладніше = >> Приклади застосування доповненої реальності

Розробка та проектування для AR

Платформи розвитку AR - це платформи, на яких ви можете розробляти або кодувати програми AR. Приклади включають ZapWorks, ARToolKit, MAXST для Windows AR та смартфонів AR, DAQRI, SmartReality, ARCore від Google, платформу Windows Mixed Reality AR, Vuforia та ARKit від Apple. Деякі дозволяють розробляти додатки для мобільних пристроїв, інші для ПК і на різних операційних системах.

Платформи розробки AR дозволяють розробникам надавати додаткам різні функції, такі як підтримка інших платформ, таких як Unity, 3D-відстеження, розпізнавання тексту, створення 3D-карт, хмарне зберігання, підтримка одинарних та 3D-камер, підтримка розумних окулярів,

Різні платформи дозволяють розробляти додатки на основі маркерів та / або локацій. Особливості, які слід враховувати при виборі платформи, включають вартість, підтримку платформи, підтримку розпізнавання зображень, розпізнавання 3D та відстеження - це найважливіша функція, підтримка сторонніх платформ, таких як Unity, звідки користувачі можуть імпортувати та експортувати AR-проекти та інтегруватися з іншими платформи, підтримка хмарних чи локальних сховищ, підтримка GPS, підтримка SLAM тощо.

Додатки AR, розроблені на цих платформах, підтримують безліч функцій та можливостей. Вони можуть дозволити перегляд вмісту за допомогою одного або ряду AR-окулярів, які мають заздалегідь виготовлені AR-об'єкти, підтримка відображення відображень, де об'єкти мають відбиття, відстеження зображень у реальному часі, розпізнавання 2D та 3D

Деякі набори для розробки SDK або програмного забезпечення дозволяють розробляти програми методом перетягування, тоді як інші вимагають знань у кодуванні.

Деякі додатки AR дозволяють користувачам розробляти з нуля, завантажувати та редагувати власний вміст AR.

Висновок

У цій доповненій реальності ми дізналися, що технологія дозволяє накладати віртуальні об'єкти в реальне середовище або об'єкти. Він використовує комбінацію технологій, включаючи SLAM, відстеження глибини та відстеження природних ознак та розпізнавання об’єктів, серед іншого.

Цей підручник з доповненої реальності зупинився на введенні AR, основ його функціонування, технології AR та його застосуванні. Врешті-решт, ми розглянули найкращу практику для тих, хто зацікавлений у інтеграції та розробці АР.

Рекомендована література

^