Wat is augmented reality

In de afgelopen jaren is er een snelle groei in Augmented Reality en Virtual reality. Deze technologieën helpen de wereld om complexe dingen te begrijpen door de visualisatie eenvoudiger en effectiever te maken. Ze maken het gemakkelijk om het object in 3 dimensies te visualiseren, waardoor niet alleen een virtueel beeld van denkbeeldige objecten ontstaat, maar ook 3D-afbeeldingen van echte objecten.

Het eerste experiment met virtual reality in de mensheid werd gedaan door Sutherland in 1968. Hij maakte een enorm mechanisch gemonteerd hoofddisplay dat erg zwaar was en dat de naam "Sword of Damocles" kreeg. De schets voor hetzelfde wordt hieronder gegeven.

De term 'Augmented Reality' werd in 1992 bedacht door twee Boeing-onderzoekers. Ze willen vliegtuigonderdelen analyseren zonder ze te demonteren.

Google heeft al zijn ARCore gelanceerd, die helpt bij het maken van AR-inhoud op smartphones. Veel smartphones ondersteunen ARcore en u hoeft alleen maar de AR-app te downloaden en deze te ervaren zonder andere vereisten. Je kunt de lijst met AR-ondersteunde smartphones hier vinden.

Laten we een duik nemen in de wereld van AR en VR door deze technologieën en de verschillen daartussen te begrijpen.

Wat is augmented reality en hoe verschilt het van virtual reality?

Augmented Reality is de directe of indirecte live-weergave van de echte fysieke wereld waarin computergegenereerde objecten worden geplaatst met behulp van beeldverwerking. Het woord "Augment" betekent dingen groot maken door andere dingen toe te voegen. AR brengt computers in de echte wereld, zodat u kunt communiceren met digitale objecten en informatie in uw omgeving.

In virtual reality wordt een gesimuleerde omgeving gecreëerd waarin de gebruiker in de ervaring wordt geplaatst. VR brengt je dus naar een nieuwe ervaring en daarom hoef je er niet heen om een plek te zien, je voelt hoe het is om daar te zijn. Oculus Rift of Google Cardboard zijn enkele voorbeelden van VR.

Mixed reality is de combinatie van zowel AR als VR waarin je een virtuele omgeving kunt creëren en andere objecten erin kunt aanvullen.

U kunt het verschil tussen deze technologieën zien door de bovenstaande afbeelding en definities te observeren.

Het belangrijkste verschil zit in de hardware zelf. Om VR te ervaren, heb je een soort headset nodig die kan worden gevoed via een smartphone of kan worden aangesloten via een geavanceerde pc. Deze headsets vereisen power displays met een lage latentie, zodat we de virtuele wereld soepel kunnen observeren zonder een enkel frame te verliezen. Hoewel AR-technologie geen headset vereist, kunt u gewoon een telefooncamera gebruiken en deze in de richting van bepaalde objecten houden om op elk moment AR-headsetvrij te ervaren.

Afgezien van het gebruik van een smartphone voor AR, kunt u een zelfstandige slimme bril gebruiken, zoals Microsoft Hololens. Hololens is een high-performance smart glass waarin verschillende soorten sensoren en camera's zijn ingebouwd. Het is speciaal ontworpen om AR te ervaren.

Gebruik voorbeelden van Augmented Reality

Hoewel AR een jong medium is en al in verschillende sectoren wordt gebruikt. In deze sectie zullen we enkele van de meest populaire gebruiksscenario's van AR bekijken.

1. AR voor winkels en detailhandel: deze sector maakt zeer uitgebreid gebruik van AR-technologie. Met AR kun je kijken, kleding, make-up, brillen, enz. Lenskart, een online platform voor het kopen van brillen, gebruikt AR om je een idee te geven van de echte look. Meubilair is ook de beste use-case van AR. U kunt de camera richten op elk deel van uw huis / kantoor waarvoor u meubels wilt kopen, deze toont het best mogelijke zicht in 3D met exacte afmetingen.

2. AR for Business: Professionele organisaties die ook AR gebruiken om interactie met de producten en diensten mogelijk te maken. Retailers kunnen klanten nieuwe manieren bieden om met producten om te gaan, en adverteerders kunnen consumenten bereiken met meeslepende campagnes. Magazijnen kunnen handige navigaties en instructies voor werknemers maken. Architectenbureaus kunnen ontwerpen in 3D-ruimte weergeven.

3. AR voor sociale media: veel sociale mediaplatforms zoals Snapchat en Facebook gebruiken AR om verschillende soorten filters te plaatsen. AR manipuleert uw gezichten digitaal en maakt uw foto's interessanter en grappiger.

4. AR in gaming: in 2016 wordt Pokemon Go de eerste virale AR-game. Het was zo interessant en echt dat mensen verslaafd raakten aan dit spel. Nu gebruiken veel gamingbedrijven AR om de personages boeiender en interactiever te maken met de gebruiker.

5. AR in het onderwijs: het onderwijzen van complexe onderwerpen met behulp van AR is een van de mogelijkheden. Google heeft een AR-applicatie voor het onderwijs gelanceerd met de naam Expeditions AR, die is ontworpen om docenten te helpen leerlingen te laten zien met behulp van AR-beelden. Hieronder een AR-visual die laat zien hoe vulkaanuitbarsting plaatsvindt.

6. AR voor gezondheidszorg: AR wordt in ziekenhuizen gebruikt om artsen en verpleegkundigen te helpen bij het plannen en uitvoeren van operaties. Interactieve 3D-beelden zoals in AR bieden veel meer voor deze artsen in vergelijking met 2D. Daarom kan AR chirurgen stap voor stap door complexe operaties leiden en zou het in de toekomst traditionele grafieken kunnen vervangen.

7. AR voor non-profitorganisaties: AR kan door non-profitorganisaties worden gebruikt om diepere betrokkenheid bij kritieke problemen aan te moedigen en om een merkidentiteit op te bouwen. Een organisatie wil bijvoorbeeld het bewustzijn over de opwarming van de aarde verspreiden, dan kunnen ze een presentatie geven over de gevolgen ervan met behulp van interactieve AR-objecten om mensen te onderwijzen.

Hardwarevereisten voor Augmented Reality

De basis voor elke technologie begint bij de hardware. Zoals hierboven beschreven kunnen we AR ervaren op de smartphone of standalone smart glasses. Deze apparaten bevatten veel verschillende sensoren waarmee de omgeving van de gebruiker kan worden gevolgd.

Sensoren zoals Accelerometer, Gyroscoop, Magnetometer, Camera, Lichtdetectie, etc. spelen een zeer belangrijke rol in AR. Laten we eens kijken naar het belang en de rol van deze sensoren in AR.

Bewegingsopsporingssensoren in Augmented Reality

Accelerometer: deze sensor meet Acceleratie die statisch kan zijn zoals zwaartekracht of dynamisch kan zijn zoals vibraties. Met andere woorden, het meet de verandering in snelheid per tijdseenheid. Deze sensor helpt het AR-apparaat de verandering in beweging te volgen.
Gyroscoop: Gyroscoop meet de hoeksnelheid of oriëntatie / inclinatie van het apparaat. Dus wanneer u uw AR-apparaat kantelt, meet het de mate van hellingshoek en stuurt het deze naar de ARCore om de AR-objecten dienovereenkomstig te laten reageren.
Camera: het geeft de live feed van de omgeving van de gebruiker waarop AR-objecten over elkaar heen kunnen worden gelegd. Behalve de camera zelf, gebruikt de ARcore andere technologieën zoals Machine learning, complexe beeldverwerking om hoogwaardige afbeeldingen te produceren en mapping met de AR.

Laten we bewegingsregistratie in detail begrijpen.

Beweging volgen in Augmented Reality

AR-platforms moeten de beweging van de gebruiker detecteren. Hiervoor gebruiken deze platforms Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) en Concurrent Odometry and Mapping (COM) -technologieën. SLAM is het proces waarmee robots en smartphones de omringende wereld begrijpen en analyseren en dienovereenkomstig handelen. Dit proces maakt gebruik van dieptesensoren, camera's, versnellingsmeters, gyroscopen en lichtsensoren.

Concurrent Odometry and Mapping (COM) klinkt misschien ingewikkeld, maar in wezen helpt deze technologie smartphones om zichzelf in de ruimte te lokaliseren in relatie tot de wereld eromheen. Het legt visueel verschillende objectkenmerken vast in de omgeving, de kenmerkpunten genoemd. Deze kenmerkpunten kunnen een lichtschakelaar, een rand van de tafel, enz. Zijn. Elke afbeelding met een hoog contrast wordt bewaard als kenmerkpunt.

Locatiesensoren in AR

Magnetometer: Deze sensor wordt gebruikt om het magnetische veld van de aarde te meten. Het geeft het AR-apparaat een eenvoudige oriëntatie met betrekking tot het magnetische veld van de aarde. Deze sensor helpt de smartphone om een bepaalde richting te vinden, waardoor hij automatisch digitale kaarten kan draaien, afhankelijk van je fysieke oriëntatie. Dit apparaat is de sleutel tot locatiegebaseerde AR-apps. De meest gebruikte magneetsensor is een Hall-sensor, waarmee we eerder met Arduino een virtual reality-omgeving hebben gebouwd.
GPS: het is een wereldwijd navigatiesatellietsysteem dat geolocatie- en tijdinformatie levert aan een GPS-ontvanger, zoals in een smartphone. Voor ARCore-compatibele smartphones helpt dit apparaat locatiegebaseerde AR-apps mogelijk te maken.

Waarom voelt AR echt?

Er zijn veel tools en technieken die worden gebruikt om de AR echt en interactief te maken.

1. Assets plaatsen en positioneren: Assets zijn de AR-objecten die zichtbaar zijn voor de ogen. Om de illusie van de werkelijkheid in AR te behouden, moeten digitale objecten zich op dezelfde manier gedragen als de echte. Deze objecten moeten in een bepaalde omgeving op een vast punt worden geplakt. Het vaste punt kan iets concreets zijn, zoals de vloer, tafel, muur, enz. Of het kan in de lucht zijn. Dit betekent dat tijdens de beweging activa niet willekeurig mogen worden gesprongen, maar op vooraf gedefinieerde punten moeten worden vastgesteld.

2. Schaal en grootte van activa: AR-objecten moeten schaalbaar zijn. Als u bijvoorbeeld een auto naar u toe ziet komen, begint hij klein en wordt hij groter naarmate hij dichterbij komt. Ook als je een schilderij vanaf de zijkant ziet, ziet het er vanaf de voorkant anders uit. AR-objecten gedragen zich dus ook op dezelfde manier en geven het gevoel als echte objecten.

3. Occlusie: wat er gebeurt wanneer een afbeelding of object wordt geblokkeerd door een ander, wordt occlusie genoemd. Dus als u uw hand voor uw ogen beweegt, maakt u zich zorgen als u iets ziet terwijl uw ogen worden geblokkeerd door een hand. AR-objecten moeten ook dezelfde regel volgen: wanneer een AR-object een ander AR-object verbergt, moet alleen het AR-object dat ervoor staat zichtbaar zijn door het andere af te sluiten.

4. Verlichting voor meer realisme: Als er een verandering is in de verlichting van de omgeving, dan moet het AR-object op deze verandering reageren. Als de deur bijvoorbeeld wordt geopend of gesloten, moet het AR-object de kleur, schaduw en uiterlijk veranderen. Ook moet de schaduw dienovereenkomstig bewegen om de AR echt te laten aanvoelen.

Tools om Augmented Reality te creëren

Er zijn enkele online platforms en speciale software om AR-inhoud te maken. Omdat Google zijn eigen ARCore heeft, bieden ze een goede ondersteuning aan een beginner om AR te maken. Anders dan dat, worden enkele andere AR-software hieronder kort uitgelegd:

Poly is een online bibliotheek van Google waar mensen 3D-items kunnen bekijken, delen en remixen. Een asset is een 3D-model of -scène die is gemaakt met Tilt Brush, Blocks of een ander 3D-programma dat een bestand produceert dat naar Poly kan worden geüpload. Veel activa zijn gelicentieerd onder de CC BY-licentie, wat betekent dat ontwikkelaars ze gratis in hun apps kunnen gebruiken, zolang de maker de eer krijgt.

Met Tilt Brush kun je in 3D-ruimte schilderen met virtual reality. Laat uw creativiteit de vrije loop met driedimensionale penseelstreken, sterren, licht en zelfs vuur. Je kamer is je canvas. Je palet is je verbeelding. De mogelijkheden zijn eindeloos.

Blokken helpen bij het maken van 3D-objecten in virtual reality, ongeacht uw modelleerervaring. Met zes eenvoudige tools kunt u uw applicaties tot leven brengen.

Unity is een cross-platform game-engine ontwikkeld door Unity Technologies, die voornamelijk wordt gebruikt om zowel driedimensionale als tweedimensionale videogames en simulaties voor computers, consoles en mobiele apparaten te ontwikkelen. Unity is een populaire game-engine geworden voor het maken van VR- en AR-content.

Sceneform is een 3D-framework, met een fysiek gebaseerde renderer, die is geoptimaliseerd voor mobiel, en dat het voor Java-ontwikkelaars gemakkelijk maakt om augmented reality te bouwen.

Belangrijke termen die worden gebruikt in AR en VR

Ankers: het is een door de gebruiker gedefinieerd aandachtspunt waarop AR-objecten worden geplaatst. Ankers worden gemaakt en bijgewerkt ten opzichte van de geometrie (vlakken, punten, enz.)
Asset: het verwijst naar een 3D-model.
Ontwerpdocument: een gids voor uw AR-ervaring die alle 3D-middelen, geluiden en andere ontwerpideeën bevat die uw team kan implementeren.
Milieu-inzicht : inzicht in de werkelijke omgeving door kenmerkpunten en vlakken te detecteren en deze als referentiepunten te gebruiken om de omgeving in kaart te brengen. Ook wel contextbewustzijn genoemd.
Kenmerkende punten: dit zijn visueel verschillende kenmerken in uw omgeving, zoals de rand van een stoel, een lichtschakelaar aan een muur, de hoek van een vloerkleed of iets anders dat waarschijnlijk zichtbaar blijft en consequent in uw omgeving wordt geplaatst.
Hit-testing: het wordt gebruikt om een (x, y) coördinaten te nemen die overeenkomen met het scherm van de telefoon (geleverd door een tik of welke andere interactie je ook wilt dat je app ondersteunt) en een straal projecteren in het zicht van de camera op de wereld. Hierdoor kunnen gebruikers objecten in de omgeving selecteren of op een andere manier ermee omgaan.
Onderdompeling: het gevoel dat digitale objecten in de echte wereld thuishoren. Onderdompeling doorbreken betekent dat het gevoel van realisme is verbroken; in AR komt dit meestal doordat een object zich gedraagt op een manier die niet overeenkomt met onze verwachtingen.
Inside-Out Tracking: Als het apparaat interne camera's en sensoren heeft om beweging en trackpositionering te detecteren.
Outside-In Tracking: Wanneer het apparaat externe camera's of sensoren gebruikt om beweging en trackpositionering te detecteren.
Vliegtuigvinden: het smartphone-specifieke proces waarmee ARCore bepaalt waar horizontale en verticale oppervlakken zich in uw omgeving bevinden en die oppervlakken gebruikt om digitale objecten te plaatsen en te oriënteren
Raycasting : een straal projecteren om te helpen inschatten waar het AR-object moet worden geplaatst om op een geloofwaardige manier op het echte oppervlak te verschijnen; gebruikt tijdens het testen van treffers.
Gebruikerservaring (UX): het proces en het onderliggende raamwerk voor het verbeteren van de gebruikersstroom om producten te creëren met een hoge bruikbaarheid en toegankelijkheid voor eindgebruikers.
Gebruikersinterface (UI): de afbeeldingen van uw app en alles waarmee een gebruiker interactie heeft.