O que é realidade aumentada

Nos últimos anos, houve um rápido crescimento em Realidade Aumentada e Realidade Virtual. Essas tecnologias estão ajudando o mundo a entender coisas complexas, tornando a visualização mais fácil e eficaz. Eles facilitam a visualização do objeto em 3 dimensões, o que não só cria uma imagem virtual de objetos imaginários, mas também cria imagens 3D de objetos reais.

O primeiro experimento de realidade virtual na humanidade é feito por Sutherland em 1968. Ele fez um enorme visor montado mecanicamente que era muito pesado e denominado como “Espada de Dâmocles”. O esboço para o mesmo é dado abaixo.

O termo “Realidade Aumentada” foi cunhado por dois pesquisadores da Boeing em 1992. Eles querem analisar peças de aeronaves sem desmontá-las.

O Google já lançou seu ARCore, que ajuda a fazer conteúdo de RA em smartphones. Muitos smartphones suportam ARcore e você só precisa baixar o aplicativo AR e pode experimentá-lo sem quaisquer outros requisitos. Você pode encontrar a lista de smartphones com suporte para RA aqui.

Vamos mergulhar no mundo da RA e VR, entendendo essas tecnologias e as diferenças entre elas.

O que é realidade aumentada e como é diferente da realidade virtual?

A realidade aumentada é a visão direta ou indireta ao vivo do mundo físico real no qual objetos gerados por computador são colocados usando processamento de imagem. A palavra “aumentar” significa tornar as coisas grandes adicionando outras coisas. AR traz a computação para o mundo real, permitindo que você interaja com objetos digitais e informações em seu ambiente.

Na realidade virtual, é criado um ambiente simulado no qual o usuário é colocado dentro da experiência. Então, a RV transporta você para uma nova experiência e, portanto, você não precisa chegar lá para ver um lugar, você sente como é estar lá. Oculus Rift ou Google Cardboard são alguns exemplos de RV.

A realidade mista é a combinação de AR e VR na qual você pode criar um ambiente virtual e adicionar outros objetos a ele.

Você pode ver a diferença entre essas tecnologias apenas observando a imagem e as definições acima.

A diferença mais importante está no próprio hardware. Para experimentar a RV, você precisa de algum tipo de fone de ouvido que possa ser alimentado por um smartphone ou conectado a um PC de última geração. Esses fones de ouvido requerem telas de energia com baixa latência para que possamos observar o mundo virtual sem problemas, sem perder um único quadro. Embora a tecnologia AR não exija nenhum fone de ouvido, você pode apenas usar a câmera do telefone e segurá-la em direção a objetos específicos para experimentar a RA sem fone de ouvido a qualquer momento.

Além de usar um smartphone para RA, você pode usar óculos inteligentes independentes, como o Microsoft Hololens. Hololens é um vidro inteligente de alto desempenho que possui diferentes tipos de sensores e câmeras embutidos. É especialmente projetado para experimentar RA.

Casos de uso de realidade aumentada

Embora AR seja um meio jovem e já esteja sendo usado em uma variedade de setores diferentes. Nesta seção, veremos alguns dos casos de uso mais populares de RA.

1. AR para compras e varejo: Este setor usa a tecnologia AR de forma muito extensa. AR permite que você experimente relógios, roupas, maquiagem, óculos, etc. Lenskart, uma plataforma online para compra de óculos usa AR para lhe dar uma sensação do visual real. Móveis também são o melhor caso de uso de RA. Você pode apontar a câmera para qualquer parte de sua casa / escritório para a qual deseja comprar móveis, ela mostrará a melhor vista possível em 3-D com dimensões exatas.

2. AR para Negócios: Organizações profissionais que também utilizam AR que possibilita a interação com os produtos e serviços. Os varejistas podem oferecer aos clientes novas maneiras de interagir com os produtos e os anunciantes podem alcançar os consumidores com campanhas envolventes. Os armazéns podem criar navegações e instruções úteis para os trabalhadores. As empresas de arquitetura podem exibir projetos no espaço 3D.

3. AR para mídia social: muitas plataformas de mídia social como Snapchat e Facebook estão usando AR para colocar diferentes tipos de filtros. AR manipula seus rostos digitalmente e torna suas fotos mais interessantes e engraçadas.

4. RA em jogos: Em 2016, Pokémon Go se torna o primeiro jogo de RA viral. Foi tão interessante e real que as pessoas se viciaram neste jogo. Agora, muitas empresas de jogos usam RA para tornar os personagens mais envolventes e interativos com o usuário.

5. AR na Educação: O ensino de tópicos complexos com a ajuda da AR é uma de suas capacidades. O Google lançou um aplicativo de RA para educação chamado Expeditions AR, que foi projetado para ajudar os professores a mostrar aos alunos com a ajuda de imagens RA Um visual de AR abaixo mostra como ocorre a erupção do vulcão.

6. AR para cuidados de saúde: AR é usado em hospitais para ajudar médicos e enfermeiras no planejamento e execução de cirurgias. Imagens interativas em 3-D, como em AR, oferecem muito mais para esses médicos em comparação com 2-D. Portanto, a AR pode guiar cirurgiões por meio de operações complexas, uma etapa de cada vez, e pode substituir os gráficos tradicionais no futuro.

7. AR para organizações sem fins lucrativos: AR pode ser usado por organizações sem fins lucrativos para incentivar um envolvimento mais profundo em torno de questões críticas e ajudar a construir a identidade da marca. Por exemplo, uma organização quer espalhar a consciência sobre o aquecimento global, então ela pode fazer uma apresentação sobre seus impactos usando objetos interativos de RA para educar as pessoas.

Requisitos de Hardware para Realidade Aumentada

A base para qualquer tecnologia começa com seu hardware. Conforme descrito acima, podemos experimentar a RA no smartphone ou em óculos inteligentes autônomos. Esses dispositivos contêm muitos sensores diferentes através dos quais o ambiente ao redor do usuário pode ser rastreado.

Sensores como acelerômetro, giroscópio, magnetômetro, câmera, detecção de luz, etc. desempenham um papel muito importante na RA. Vamos ver a importância e as funções desses sensores no AR.

Sensores de rastreamento de movimento em realidade aumentada

1. Acelerômetro: Este sensor mede a aceleração, que pode ser estática como a gravidade ou dinâmica como as vibrações. Em outras palavras, ele mede a mudança na velocidade por unidade de tempo. Este sensor ajuda o dispositivo de AR a rastrear a mudança no movimento.
2. Giroscópio: o giroscópio mede a velocidade angular ou orientação / inclinação do dispositivo. Portanto, quando você inclina seu dispositivo de AR, ele mede a inclinação e o envia ao ARCore para fazer os objetos de AR responder de acordo.
3. Câmera: fornece o feed ao vivo do ambiente ao redor do usuário no qual os objetos de RA podem ser sobrepostos. Além da própria câmera, o ARcore usa outras tecnologias como aprendizado de máquina, processamento de imagem complexo para produzir imagens de alta qualidade e mapeamento com o AR.

Vamos entender o rastreamento de movimento em detalhes.

Rastreamento de movimento em realidade aumentada

As plataformas de AR devem detectar o movimento do usuário. Para isso, essas plataformas utilizam as tecnologias Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) e Concurrent Odometry and Mapping (COM). SLAM é o processo pelo qual robôs e smartphones entendem e analisam o mundo ao redor e agem de acordo. Este processo usa sensores de profundidade, câmeras, acelerômetros, giroscópio e sensores de luz.

Odometria e mapeamento simultâneo (COM) pode parecer complexo, mas basicamente, essa tecnologia ajuda os smartphones a se localizar no espaço em relação ao mundo ao seu redor. Ele captura recursos de objetos visualmente distintos no ambiente chamados de pontos de recurso. Esses pontos de recurso podem ser um interruptor de luz, borda da mesa, etc. Qualquer visual de alto contraste é conservado como um ponto de recurso.

Sensores de rastreamento de localização em AR

1. Magnetômetro: Este sensor é usado para medir o campo magnético da Terra. Ele dá ao dispositivo de AR uma orientação simples em relação ao campo magnético da Terra. Este sensor ajuda o smartphone a encontrar uma direção específica, o que permite que ele gire mapas digitais automaticamente dependendo da sua orientação física. Este dispositivo é a chave para aplicativos de RA baseados em localização. O sensor magnético mais comumente usado é um sensor Hall, com o qual construímos anteriormente um ambiente de realidade virtual usando o Arduino.
2. GPS: É um sistema de navegação global por satélite que fornece geolocalização e informações de tempo para um receptor GPS, como em um smartphone. Para smartphones com capacidade ARCore, este dispositivo ajuda a habilitar aplicativos AR baseados em localização.

O que faz a RA parecer real?

Existem muitas ferramentas e técnicas que são usadas para tornar o AR real e interativo.

1. Colocação e posicionamento de ativos: Ativos são os objetos de AR visíveis aos olhos. Para manter a ilusão de realidade em RA, os objetos digitais precisam se comportar da mesma forma que os reais. Esses objetos precisam estar fixos em um ponto fixo em um determinado ambiente. O ponto fixo pode ser algo concreto como o chão, mesa, parede, etc. ou pode estar no ar. Isso significa que, durante o movimento, os ativos não devem ser saltados aleatoriamente, devem ser fixados em pontos predefinidos.

2. Escala e tamanho dos ativos: os objetos de AR precisam ser escalonáveis. Por exemplo, se você vir um carro vindo em sua direção, ele começa pequeno e fica maior à medida que se aproxima. Além disso, se você vir uma pintura de lado, ela parecerá diferente quando vista de frente. Portanto, os objetos AR também se comportam da mesma maneira e dão a sensação de objetos reais.

3. Oclusão: o que acontece quando uma imagem ou objeto é bloqueado por outro - é denominado Oclusão. Portanto, ao mover a mão na frente dos olhos, você ficará preocupado se vir alguma coisa enquanto seus olhos estiverem bloqueados por uma mão. Além disso, os objetos de AR devem seguir a mesma regra, quando um objeto de AR está escondendo outro objeto de AR, então apenas o objeto de AR que está na frente deve ser visível ao obstruir o outro.

4. Iluminação para maior realismo: Quando há uma mudança na iluminação do ambiente, o objeto AR precisa responder a essa mudança. Por exemplo, se a porta for aberta ou fechada, o objeto de RA deve mudar de cor, sombra e aparência. Além disso, a sombra deve se mover de acordo para fazer o AR parecer real.

Ferramentas para criar realidade aumentada

Existem algumas plataformas online e software dedicado para fazer conteúdo de RA. Como o Google tem seu próprio ARCore, eles estão fornecendo um bom suporte para um iniciante fazer AR. Fora isso, poucos outros softwares de AR são brevemente explicados abaixo:

Poly é uma biblioteca online do Google onde as pessoas podem navegar, compartilhar e remixar recursos 3D. Um ativo é um modelo ou cena 3D criado usando Tilt Brush, Blocks ou qualquer programa 3D que produz um arquivo que pode ser carregado no Poly. Muitos ativos são licenciados sob a licença CC BY, o que significa que os desenvolvedores podem usá-los em seus aplicativos, gratuitamente, desde que o criador receba crédito.

O Tilt Brush permite pintar no espaço 3D com realidade virtual. Liberte a sua criatividade com pinceladas tridimensionais, estrelas, luz e até fogo. Seu quarto é sua tela. Sua paleta é sua imaginação. As possibilidades são infinitas.

Os blocos ajudam na criação de objetos 3D em realidade virtual, independentemente da sua experiência de modelagem. Usando seis ferramentas simples, você pode dar vida aos seus aplicativos.

Unity é um mecanismo de jogo multiplataforma desenvolvido pela Unity Technologies, que é usado principalmente para desenvolver videogames tridimensionais e bidimensionais e simulações para computadores, consoles e dispositivos móveis. O Unity se tornou um mecanismo de jogo popular para a criação de conteúdo VR e AR.

Sceneform é uma estrutura 3D, com um renderizador baseado em física, que é otimizado para dispositivos móveis e que torna mais fácil para os desenvolvedores Java construirem realidade aumentada.

Termos importantes usados ​​em AR e VR

1. Âncoras: É um ponto de interesse definido pelo usuário sobre o qual os objetos AR são colocados. As âncoras são criadas e atualizadas em relação à geometria (planos, pontos, etc.)
2. Ativo: refere-se a um modelo 3D.
3. Documento de design: um guia para sua experiência de RA que contém todos os recursos 3D, sons e outras ideias de design para sua equipe implementar.
4. Compreensão ambiental : Compreender o ambiente do mundo real, detectando pontos de recursos e planos e usando-os como pontos de referência para mapear o ambiente. Também conhecido como consciência de contexto.
5. Pontos de característica: são características visualmente distintas em seu ambiente, como a borda de uma cadeira, um interruptor de luz em uma parede, o canto de um tapete ou qualquer outra coisa que possa permanecer visível e colocada de forma consistente em seu ambiente.
6. Teste de acerto: é usado para obter uma coordenada (x, y) correspondente à tela do telefone (fornecida por um toque ou qualquer outra interação que você deseja que seu aplicativo suporte) e projetar um raio na visão de mundo da câmera. Isso permite aos usuários selecionar ou interagir de outra forma com objetos no ambiente.
7. Imersão: a sensação de que os objetos digitais pertencem ao mundo real. Romper a imersão significa que o senso de realismo foi quebrado; em AR, isso geralmente ocorre por um objeto se comportando de uma maneira que não corresponde às nossas expectativas.
8. Rastreamento de dentro para fora: quando o dispositivo possui câmeras e sensores internos para detectar movimento e rastrear o posicionamento.
9. Rastreamento externo: quando o dispositivo usa câmeras ou sensores externos para detectar movimento e rastrear o posicionamento.
10. Plane Finding: o processo específico do smartphone pelo qual o ARCore determina onde as superfícies horizontais e verticais estão em seu ambiente e usa essas superfícies para colocar e orientar objetos digitais
11. Raycasting : Projetar um raio para ajudar a estimar onde o objeto AR deve ser colocado a fim de aparecer na superfície do mundo real de uma forma crível; usado durante o teste de clique.
12. Experiência do usuário (UX): O processo e a estrutura subjacente de aprimoramento do fluxo do usuário para criar produtos com alta usabilidade e acessibilidade para os usuários finais.
13. Interface do usuário (IU): os visuais do seu aplicativo e tudo com que o usuário interage.