Was ist Augmented Reality?

In den letzten Jahren haben Augmented Reality und Virtual Reality rasant zugenommen. Diese Technologien helfen der Welt, komplexe Dinge zu verstehen, indem sie die Visualisierung einfacher und effektiver machen. Sie machen es einfach, das Objekt in drei Dimensionen zu visualisieren, wodurch nicht nur ein virtuelles Bild von imaginären Objekten erstellt wird, sondern auch 3D-Bilder von realen Objekten erstellt werden.

Das erste Experiment der virtuellen Realität in der Menschheit wurde 1968 von Sutherland durchgeführt. Er fertigte ein riesiges mechanisch montiertes Kopfdisplay an, das sehr schwer war und als „Damoklesschwert“ bezeichnet wurde. Die Skizze dafür ist unten angegeben.

Der Begriff „Augmented Reality“ wurde 1992 von zwei Boeing-Forschern geprägt. Sie wollen Flugzeugteile analysieren, ohne sie zu zerlegen.

Google hat bereits seinen ARCore gestartet, mit dem AR-Inhalte auf Smartphones erstellt werden können. Viele Smartphones unterstützen ARcore, und Sie müssen nur die AR-App herunterladen und können sie ohne weitere Anforderungen testen. Die Liste der AR-unterstützten Smartphones finden Sie hier.

Lassen Sie uns in die Welt von AR und VR eintauchen, indem wir diese Technologien und Unterschiede zwischen ihnen verstehen.

Was ist Augmented Reality und wie unterscheidet es sich von Virtual Reality?

Augmented Reality ist die direkte oder indirekte Live-Ansicht der realen physischen Welt, in der computergenerierte Objekte mithilfe der Bildverarbeitung platziert werden. Das Wort „Augment“ bedeutet, Dinge durch Hinzufügen anderer Dinge groß zu machen. AR bringt Computer in die reale Welt und ermöglicht Ihnen die Interaktion mit digitalen Objekten und Informationen in Ihrer Umgebung.

In der virtuellen Realität wird eine simulierte Umgebung erstellt, in der der Benutzer innerhalb der Erfahrung platziert wird. VR versetzt Sie also in eine neue Erfahrung und Sie müssen nicht dorthin gelangen, um einen Ort zu sehen. Sie spüren, wie es ist, dort zu sein. Oculus Rift oder Google Cardboard sind einige Beispiele für VR.

Mixed Reality ist die Kombination von AR und VR, in der Sie eine virtuelle Umgebung erstellen und andere Objekte erweitern können.

Sie können den Unterschied zwischen diesen Technologien erkennen, indem Sie das obige Bild und die Definitionen betrachten.

Der wichtigste Unterschied liegt in der Hardware selbst. Zum Erleben von VR benötigen Sie eine Art Headset, das über ein Smartphone mit Strom versorgt oder über einen High-End-PC verbunden werden kann. Diese Headsets erfordern Power-Displays mit geringer Latenz, damit wir die virtuelle Welt reibungslos beobachten können, ohne einen einzelnen Frame fallen zu lassen. Während für die AR-Technologie kein Headset erforderlich ist, können Sie einfach eine Telefonkamera verwenden und sie in Richtung bestimmter Objekte halten, um jederzeit eine AR ohne Headset zu erhalten.

Neben der Verwendung eines Smartphones für AR können Sie auch eigenständige Smart-Brillen wie Microsoft Hololens verwenden. Hololens ist ein Hochleistungs-Smart-Glas, in das verschiedene Arten von Sensoren und Kameras eingebettet sind. Es wurde speziell für das Erleben von AR entwickelt.

Anwendungsfälle von Augmented Reality

Obwohl AR ein junges Medium ist und bereits in verschiedenen Branchen eingesetzt wird. In diesem Abschnitt werden einige der beliebtesten Anwendungsfälle von AR vorgestellt.

1. AR für Einkauf und Einzelhandel: Dieser Sektor nutzt die AR-Technologie sehr intensiv. Mit AR können Sie versuchen, Kleidung, Make-up, Brillen usw. zu sehen. Lenskart, eine Online-Plattform für den Kauf von Brillen, verwendet AR, um Ihnen ein Gefühl für das wahre Aussehen zu vermitteln. Möbel sind auch der beste Anwendungsfall von AR. Sie können die Kamera auf jeden Teil Ihres Hauses / Büros richten, für den Sie Möbel kaufen möchten. Sie zeigt die bestmögliche Ansicht in 3D mit genauen Abmessungen.

2. AR for Business: Professionelle Organisationen verwenden auch AR, das die Interaktion mit den Produkten und Dienstleistungen ermöglicht. Einzelhändler können Kunden neue Möglichkeiten bieten, mit Produkten in Kontakt zu treten, und Werbetreibende können Verbraucher mit umfassenden Kampagnen erreichen. Lager können hilfreiche Navigationen und Anweisungen für Arbeiter erstellen. Architekturbüros können Entwürfe im 3D-Raum anzeigen.

3. AR für soziale Medien: Viele Social-Media-Plattformen wie Snapchat und Facebook verwenden AR, um verschiedene Arten von Filtern zu platzieren. AR manipuliert Ihre Gesichter digital und macht Ihre Fotos interessanter und lustiger.

4. AR im Spiel: 2016 wird Pokemon Go das erste virale AR-Spiel. Es war so interessant und real, dass die Leute von diesem Spiel abhängig wurden. Jetzt verwenden viele Spielefirmen AR, um die Charaktere ansprechender und interaktiver mit dem Benutzer zu machen.

5. AR in der Bildung: Das Unterrichten komplexer Themen mit Hilfe von AR ist eine seiner Fähigkeiten. Google hat eine AR-Anwendung für Bildung namens Expeditions AR gestartet, mit der Lehrer Schülern mithilfe von AR-Grafiken zeigen können. Ein visuelles AR-Bild unten zeigt, wie der Vulkanausbruch stattfindet.

6. AR für das Gesundheitswesen: AR wird in Krankenhäusern eingesetzt, um Ärzten und Krankenschwestern bei der Planung und Durchführung von Operationen zu helfen. Interaktive 3D-Bilder wie in AR bieten diesen Ärzten im Vergleich zu 2D viel mehr. Daher kann AR Chirurgen Schritt für Schritt durch komplexe Operationen führen und in Zukunft herkömmliche Diagramme ersetzen.

7. AR für gemeinnützige Organisationen : AR kann von gemeinnützigen Organisationen verwendet werden, um ein tieferes Engagement in kritischen Fragen zu fördern und die Markenidentität zu stärken. Zum Beispiel möchte eine Organisation das Bewusstsein für die globale Erwärmung verbreiten und dann eine Präsentation über ihre Auswirkungen geben, indem sie interaktive AR-Objekte verwendet, um Menschen aufzuklären.

Hardwareanforderungen für Augmented Reality

Die Basis für jede Technologie beginnt mit ihrer Hardware. Wie oben beschrieben, können wir AR auf dem Smartphone oder einer eigenständigen Smart-Brille erleben. Diese Geräte enthalten viele verschiedene Sensoren, mit denen die Umgebung des Benutzers verfolgt werden kann.

Sensoren wie Beschleunigungsmesser, Gyroskop, Magnetometer, Kamera, Lichtdetektion usw. spielen bei der AR eine sehr wichtige Rolle. Lassen Sie uns die Bedeutung und Rolle dieser Sensoren in AR sehen.

Bewegungsverfolgungssensoren in Augmented Reality

1. Beschleunigungsmesser: Dieser Sensor misst die Beschleunigung, die statisch wie die Schwerkraft oder dynamisch wie Vibrationen sein kann. Mit anderen Worten, es misst die Änderung der Geschwindigkeit pro Zeiteinheit. Dieser Sensor hilft dem AR-Gerät bei der Verfolgung der Bewegungsänderung.
2. Gyroskop: Das Gyroskop misst die Winkelgeschwindigkeit oder Ausrichtung / Neigung des Geräts. Wenn Sie also Ihr AR-Gerät neigen, misst es die Neigung und führt sie dem ARCore zu, damit die AR-Objekte entsprechend reagieren.
3. Kamera: Gibt den Live-Feed der Umgebung des Benutzers an, auf der AR-Objekte überlagert werden können. Neben der Kamera selbst verwendet der ARcore andere Technologien wie maschinelles Lernen, komplexe Bildverarbeitung, um qualitativ hochwertige Bilder zu erstellen und mit dem AR abzubilden.

Lassen Sie uns die Bewegungsverfolgung im Detail verstehen.

Bewegungsverfolgung in Augmented Reality

AR-Plattformen sollten die Bewegung des Benutzers erfassen. Zu diesem Zweck verwenden diese Plattformen SLAM- (Simultaneous Localization and Mapping) und COM-Technologien (Concurrent Odometry and Mapping). SLAM ist der Prozess, bei dem Roboter und Smartphones die umgebende Welt verstehen, analysieren und entsprechend handeln. Dieser Prozess verwendet Tiefensensoren, Kameras, Beschleunigungsmesser, Gyroskope und Lichtsensoren.

Concurrent Odometry and Mapping (COM) mag komplex klingen, aber im Grunde hilft diese Technologie Smartphones dabei, sich im Raum in Bezug auf die Welt um sie herum zu positionieren. Es erfasst visuell unterschiedliche Objekt-Features in der Umgebung, die als Feature-Punkte bezeichnet werden. Diese Merkmalspunkte können ein Lichtschalter, eine Tischkante usw. sein. Jedes kontrastreiche Bild wird als Merkmalspunkt beibehalten.

Standortverfolgungssensoren in AR

1. Magnetometer: Mit diesem Sensor wird das Erdmagnetfeld gemessen. Es gibt dem AR-Gerät eine einfache Ausrichtung in Bezug auf das Erdmagnetfeld. Dieser Sensor hilft dem Smartphone, eine bestimmte Richtung zu finden, wodurch digitale Karten abhängig von Ihrer physischen Ausrichtung automatisch gedreht werden können. Dieses Gerät ist der Schlüssel zu standortbasierten AR-Apps. Der am häufigsten verwendete Magnetsensor ist ein Hallsensor, mit dem wir zuvor mit Arduino eine Virtual-Reality-Umgebung erstellt haben.
2. GPS: Es handelt sich um ein globales Navigationssatellitensystem, das einem GPS-Empfänger wie in einem Smartphone Geolokalisierungs- und Zeitinformationen liefert. Bei ARCore-fähigen Smartphones unterstützt dieses Gerät die Aktivierung standortbasierter AR-Apps.

Was macht AR real?

Es gibt viele Werkzeuge und Techniken, mit denen sich der AR real und interaktiv anfühlt.

1. Platzieren und Positionieren von Assets: Assets sind die AR-Objekte, die für die Augen sichtbar sind. Um die Illusion der Realität in AR aufrechtzuerhalten, müssen sich digitale Objekte genauso verhalten wie die realen. Diese Objekte müssen in einer bestimmten Umgebung an einem festen Punkt haften. Der Fixpunkt kann etwas Konkretes wie Boden, Tisch, Wand usw. sein oder sich in der Luft befinden. Dies bedeutet, dass Assets während der Bewegung nicht zufällig gesprungen werden sollten, sondern an vordefinierten Punkten festgelegt werden sollten.

2. Skalierung und Größe von Assets: AR-Objekte müssen skalierbar sein. Wenn Sie beispielsweise ein Auto auf sich zukommen sehen, startet es von klein und wird größer, wenn es sich nähert. Wenn Sie ein Gemälde von der Seite sehen, sieht es von vorne anders aus. AR-Objekte verhalten sich also auch genauso und fühlen sich wie echte Objekte an.

3. Okklusion: Was passiert, wenn ein Bild oder Objekt von einem anderen blockiert wird, wird als Okklusion bezeichnet. Wenn Sie also Ihre Hand vor Ihre Augen bewegen, werden Sie besorgt sein, wenn Sie etwas sehen, während Ihre Augen von einer Hand blockiert werden. AR-Objekte sollten der gleichen Regel folgen. Wenn ein AR-Objekt ein anderes AR-Objekt versteckt, sollte nur das AR-Objekt sichtbar sein, das sich vor dem anderen befindet, indem das andere verschlossen wird.

4. Beleuchtung für mehr Realismus: Wenn sich die Beleuchtung der Umgebung ändert, muss das AR-Objekt auf diese Änderung reagieren. Wenn die Tür beispielsweise geöffnet oder geschlossen wird, sollte das AR-Objekt die Farbe, den Schatten und das Erscheinungsbild ändern. Außerdem sollte sich der Schatten entsprechend bewegen, damit sich der AR real anfühlt.

Tools zum Erstellen von Augmented Reality

Es gibt einige Online-Plattformen und spezielle Software, um AR-Inhalte zu erstellen. Da Google über einen eigenen ARCore verfügt, bieten sie Anfängern eine gute Unterstützung bei der Erstellung von AR. Abgesehen davon werden im Folgenden nur wenige andere AR-Software kurz erläutert:

Poly ist eine Online-Bibliothek von Google, in der Nutzer 3D-Assets durchsuchen, freigeben und neu mischen können. Ein Asset ist ein 3D-Modell oder eine 3D-Szene, die mit Tilt Brush, Blocks oder einem beliebigen 3D-Programm erstellt wurde und eine Datei erstellt, die auf Poly hochgeladen werden kann. Viele Assets sind unter der CC BY-Lizenz lizenziert. Dies bedeutet, dass Entwickler sie kostenlos in ihren Apps verwenden können, solange dem Ersteller eine Gutschrift erteilt wird.

Mit Tilt Brush können Sie im 3D-Raum mit virtueller Realität malen. Entfesseln Sie Ihre Kreativität mit dreidimensionalen Pinselstrichen, Sternen, Licht und sogar Feuer. Dein Zimmer ist deine Leinwand. Ihre Palette ist Ihre Vorstellungskraft. Die Möglichkeiten sind endlos.

Blöcke helfen beim Erstellen von 3D-Objekten in der virtuellen Realität, unabhängig von Ihrer Modellierungserfahrung. Mit sechs einfachen Tools können Sie Ihre Anwendungen zum Leben erwecken.

Unity ist eine plattformübergreifende Spiel-Engine, die von Unity Technologies entwickelt wurde und hauptsächlich zur Entwicklung von dreidimensionalen und zweidimensionalen Videospielen und Simulationen für Computer, Konsolen und mobile Geräte verwendet wird. Unity ist zu einer beliebten Spiel-Engine für die Erstellung von VR- und AR-Inhalten geworden.

Sceneform ist ein 3D-Framework mit einem physisch basierten Renderer, der für Mobilgeräte optimiert ist und Java-Entwicklern das Erstellen von Augmented Reality erleichtert.

Wichtige Begriffe in AR und VR

1. Anker: Dies ist ein benutzerdefinierter Punkt von Interesse, auf dem AR-Objekte platziert werden. Anker werden relativ zur Geometrie (Ebenen, Punkte usw.) erstellt und aktualisiert.
2. Asset: Es bezieht sich auf ein 3D-Modell.
3. Designdokument: Ein Leitfaden für Ihre AR-Erfahrung, der alle 3D-Elemente, Sounds und anderen Designideen enthält, die Ihr Team implementieren kann.
4. Umweltverständnis : Verständnis der realen Umgebung durch Erkennen von Merkmalspunkten und Ebenen und deren Verwendung als Referenzpunkte für die Abbildung der Umgebung. Wird auch als Kontextbewusstsein bezeichnet.
5. Funktionspunkte: Dies sind visuell unterschiedliche Merkmale in Ihrer Umgebung, z. B. die Kante eines Stuhls, ein Lichtschalter an einer Wand, die Ecke eines Teppichs oder alles andere, was wahrscheinlich sichtbar bleibt und gleichmäßig in Ihrer Umgebung platziert wird.
6. Treffer-Test: Hiermit werden (x, y) -Koordinaten verwendet, die dem Bildschirm des Telefons entsprechen (bereitgestellt durch Tippen oder eine andere Interaktion, die Ihre App unterstützen soll), und ein Strahl in die Sicht der Kamera auf die Welt projiziert. Auf diese Weise können Benutzer Objekte in der Umgebung auswählen oder auf andere Weise mit ihnen interagieren.
7. Eintauchen: Das Gefühl, dass digitale Objekte in die reale Welt gehören. Das Eintauchen zu brechen bedeutet, dass der Sinn für Realismus gebrochen wurde; In AR geschieht dies normalerweise durch ein Objekt, das sich so verhält, dass es nicht unseren Erwartungen entspricht.
8. Inside-Out-Tracking: Wenn das Gerät über interne Kameras und Sensoren verfügt, um Bewegungen zu erkennen und die Position zu verfolgen.
9. Außen-Innen-Verfolgung: Wenn das Gerät externe Kameras oder Sensoren verwendet, um Bewegungen zu erkennen und die Position zu verfolgen.
10. Flugzeug Finding: Der Smartphone-spezifischer Prozess, bei dem bestimmt Arcore, wo horizontale und vertikale Oberflächen in Ihrer Umgebung und nutzen diese Flächen zu platzieren und auszurichten digitale Objekte
11. Raycasting : Projizieren eines Strahls, um abzuschätzen, wo das AR-Objekt platziert werden soll, um glaubwürdig in der realen Oberfläche zu erscheinen. wird während der Trefferprüfung verwendet.
12. User Experience (UX): Der Prozess und das zugrunde liegende Framework zur Verbesserung des Benutzerflusses, um Produkte mit hoher Benutzerfreundlichkeit und Zugänglichkeit für Endbenutzer zu erstellen.
13. Benutzeroberfläche (UI): Die visuelle Darstellung Ihrer App und alles, mit dem ein Benutzer interagiert.