O que é realidade aumentada - tecnologia, exemplos e história

what is augmented reality technology

Este tutorial abrangente explica o que é realidade aumentada e como ela funciona. Aprenda também sobre a tecnologia, exemplos, história e aplicações de AR:

Este tutorial começa explicando os conceitos básicos de Realidade Aumentada (AR), incluindo o que é e como funciona. Em seguida, examinaremos as principais aplicações de RA, como colaboração remota, saúde, jogos, educação e manufatura, com exemplos valiosos. Também cobriremos o hardware, aplicativos, software e dispositivos empregados na realidade aumentada.

Este tutorial também abordará as perspectivas do mercado de realidade aumentada e os problemas e desafios em torno dos diferentes tópicos de realidade aumentada.

O que você aprenderá:

• O que é realidade aumentada?
  • Definição de Realidade Aumentada
  • Tipos de AR
    • # 1) AR baseada em marcador
    • # 2) AR sem marcador
    • # 3) AR baseada em projeto
    • # 4) AR baseado em superposição
  • Breve História da AR
• Como funciona a RA - Tecnologia por trás disso
  • Tecnologia de Realidade Aumentada
  • Dispositivos e componentes de AR
  • Benefícios da AR
• Realidade Aumentada Vs Realidade Virtual Vs Realidade Mista
• Aplicativos de realidade aumentada
  • Exemplo de RA na vida real
  • Desenvolvendo e projetando para AR
• Conclusão
  • Leitura recomendada

O que é realidade aumentada?

AR permite que objetos virtuais sejam sobrepostos em ambientes do mundo real em tempo real. A imagem abaixo mostra um homem usando o aplicativo IKEA AR para projetar, melhorar e viver a casa de seus sonhos.

(imagem fonte )

Definição de Realidade Aumentada

A Realidade Aumentada é definida como a tecnologia e os métodos que permitem a sobreposição de objetos e ambientes do mundo real com objetos virtuais 3D usando um dispositivo de RA e para permitir que o virtual interaja com os objetos do mundo real para criar os significados pretendidos.

Ao contrário da realidade virtual que tenta recriar e substituir todo um ambiente da vida real por um virtual, a realidade aumentada é enriquecer uma imagem do mundo real com imagens geradas por computador e informações digitais. Ele busca mudar a percepção adicionando vídeo, infográficos, imagens, som e outros detalhes.

Dentro de um dispositivo que cria conteúdo AR; As imagens 3D virtuais são sobrepostas em objetos do mundo real com base em sua relação geométrica. O dispositivo deve ser capaz de calcular a posição e orientação de objetos em relação a outros. A imagem combinada é projetada em telas de celulares, óculos AR, etc.

Por outro lado, existem dispositivos usados ​​pelo usuário para permitir a visualização de conteúdo de RA por um usuário. Ao contrário fones de ouvido de realidade virtual que imergem completamente os usuários em mundos simulados, os óculos AR não. Os óculos permitem adicionar, sobrepor um objeto virtual ao objeto do mundo real, por exemplo, colocar marcadores AR em máquinas para marcar áreas de reparo.

Um usuário que usa os óculos AR pode ver o objeto real ou ambiente ao seu redor, mas enriquecido com a imagem virtual.

Embora a primeira aplicação tenha sido nas forças armadas e na televisão desde a criação do termo em 1990, a AR agora é aplicada em jogos, educação e treinamento, e outros campos. A maior parte é aplicada como aplicativos de RA que podem ser instalados em telefones e computadores. Hoje, ele é aprimorado com tecnologia de telefonia móvel, como GPS, 3G e 4G, e sensoriamento remoto.

Tipos de AR

A realidade aumentada é de quatro tipos: sem marcadores, com base em marcadores, com base em projeção e em AR baseado em superposição. Deixe-nos ver um por um em detalhes.

# 1) AR baseada em marcador

Um marcador, que é um objeto visual especial como um sinal especial ou qualquer coisa, e uma câmera são usados ​​para iniciar as animações digitais 3D. O sistema calculará a orientação e a posição do mercado para posicionar o conteúdo de forma eficaz.

Exemplo de AR baseado em marcador: Um aplicativo de móveis de AR baseado em marcador.

(imagem fonte )

# 2) AR sem marcador

É usado em eventos, negócios e aplicativos de navegação, por exemplo, a tecnologia usa informações baseadas em localização para determinar qual conteúdo o usuário obtém ou encontra em uma determinada área. Ele pode usar GPS, bússolas, giroscópios e acelerômetros como os que podem ser usados ​​em telefones celulares.

O exemplo abaixo mostra que um AR sem marcadores não precisa de marcadores físicos para colocar objetos em um espaço do mundo real:

(imagem fonte )

# 3) AR baseada em projeto

Este tipo usa luz sintética projetada nas superfícies físicas para detectar a interação do usuário com as superfícies. É usado em hologramas como em Star Wars e outros filmes de ficção científica.

A imagem abaixo é um exemplo que mostra uma projeção de espada em um headset AR baseado em projeto:

(imagem fonte )

# 4) AR baseado em superposição

Nesse caso, o item original é substituído por um acréscimo, total ou parcialmente. O exemplo a seguir permite que os usuários coloquem um item de mobiliário virtual sobre a imagem de uma sala com uma escala no aplicativo Catálogo IKEA.

IKEA é um exemplo de AR baseado em sobreposição:

Breve História da AR

1968 : Ivan Sutherland e Bob Sproull criaram o primeiro head-mounted display do mundo com computação gráfica primitiva.

A espada de Dâmocles

(imagem fonte )

1975 : O Videoplace, um laboratório de RA, foi criado por Myron Krueger. A missão era ter interações do movimento humano com coisas digitais. Essa tecnologia foi posteriormente empregada em projetores, câmeras e silhuetas na tela.

Myron Krueger

(imagem fonte )

como adicionar a um array de string

1980: EyeTap, o primeiro computador portátil a vencer na frente do olho, desenvolvido por Steve Mann. EyeTap gravou imagens e sobrepôs outras nela. Pode ser executado por movimentos da cabeça.

Steve Mann

(imagem fonte )

1987 : Um protótipo de Heads-Up Display (HUD) foi desenvolvido por Douglas George e Robert Morris. Ele exibia dados astronômicos sobre o céu real.

HUD automotivo

1990 : O termo realidade aumentada foi cunhado por Thomas Caudell e David Mizell, pesquisadores da empresa Boeing.

David Mizell

interface de usuário de banco de dados e software de consulta

Thomas Caudell

(imagem fonte )

1992: Virtual Fixtures, um sistema AR, foi desenvolvido por Louise Rosenberg da Força Aérea dos EUA.

Jogos virtuais:

(imagem fonte )

1999: Frank Deigado e Mike Abernathy e sua equipe de cientistas desenvolveram um novo software de navegação que pode gerar dados de pistas e ruas a partir de um vídeo de helicóptero.
2000: ARToolKit, um SDK de código aberto, foi desenvolvido pelo cientista japonês Hirokazu Kato. Posteriormente, foi ajustado para funcionar com a Adobe.
2004: Sistema AR montado em capacete para uso externo apresentado pela Trimble Navigation.
2008: Guia de viagens AR para dispositivos móveis Android feito pela Wikitude.
2013 até a data: Google Glass com conexão de Internet Bluetooth, Windows HoloLens - óculos AR com sensores para exibir hologramas HD, jogo Pokémon Go da Niantic para dispositivos móveis.

Óculos Inteligentes:

(imagem fonte )

Como funciona a RA - Tecnologia por trás disso

A primeira é a geração de imagens de ambientes do mundo real. O segundo é usar tecnologia que permite a sobreposição de imagens 3D sobre as imagens dos objetos do mundo real. O terceiro é o uso de tecnologia para permitir que os usuários interajam e se envolvam com os ambientes simulados.

AR pode ser exibido em telas, óculos, dispositivos portáteis, telefones celulares e monitores tipo head-mounted.

Leia também = >> Melhores Óculos Inteligentes AR

Como tal, temos AR com base em dispositivos móveis, AR com cabeçote, AR de óculos inteligentes e AR baseado na web. Os fones de ouvido são mais imersivos do que os baseados em dispositivos móveis e outros tipos. Os óculos inteligentes são dispositivos de RA vestíveis que fornecem visualizações em primeira pessoa, enquanto os baseados na web não requerem o download de nenhum aplicativo.

Configurações de óculos AR:

(imagem fonte )

Ele usa S.L.A.M. tecnologia (Simultaneous Localization And Mapping) e Depth Tracking para calcular a distância até o objeto usando dados de sensores, além de outras tecnologias.

Tecnologia de Realidade Aumentada

A tecnologia AR permite o aumento em tempo real e esse aumento ocorre dentro do contexto do ambiente. Animações, imagens, vídeos e modelos 3D podem ser usados ​​e os usuários podem ver objetos em luz natural e sintética.

SLAM com base visual:

(imagem fonte )

Tecnologia de localização e mapeamento simultâneos (SLAM) é um conjunto de algoritmos que resolvem problemas simultâneos de localização e mapeamento.

O SLAM usa pontos de recursos para ajudar os usuários a entender o mundo físico. A tecnologia permite que os aplicativos entendam objetos e cenas 3D. Ele permite o rastreamento do mundo físico instantaneamente. Também permite a sobreposição de simulações digitais.

O SLAM usa um robô móvel, como tecnologia de dispositivo móvel, para detectar o ambiente circundante e, em seguida, criar um mapa virtual; e trace sua posição, direção e caminho nesse mapa. Além de AR, é empregado em drones, veículos aéreos, veículos não tripulados e limpadores de robôs, por exemplo, ele usa inteligência artificial e aprendizado de máquina para entender os locais.

A detecção e as correspondências de recursos são feitas usando câmeras e sensores que coletam pontos de recursos de vários pontos de vista. A técnica de triangulação então infere a localização tridimensional do objeto.

No AR, o SLAM ajuda a encaixar e combinar o objeto virtual em um objeto real.

AR baseada em reconhecimento: É uma câmera para identificar marcadores de forma que uma sobreposição seja possível se houver um marcador detectado. O dispositivo detecta e calcula a posição e orientação do marcador e substitui o marcador do mundo real por sua versão 3D. Em seguida, calcula a posição e orientação dos outros. Girar o marcador gira o objeto inteiro.

Abordagem baseada em localização. Aqui ts simulações ou visualizações são geradas a partir de dados coletados por GPS, bússolas digitais, acelerômetros e medidores de velocidade. É muito comum em smartphones.

Tecnologia de rastreamento de profundidade: Câmeras de rastreamento de mapa de profundidade, como o Microsoft Kinect, geram um mapa de profundidade em tempo real usando diferentes tecnologias para calcular a distância em tempo real de objetos na área de rastreamento da câmera. As tecnologias isolam um objeto do mapa de profundidade geral e o analisam.

O exemplo abaixo é de rastreamento de mão usando algoritmos de profundidade:

(imagem fonte )

Tecnologia de rastreamento de recursos naturais: Pode ser usado para rastrear objetos rígidos em um trabalho de manutenção ou montagem. Um algoritmo de rastreamento de vários estágios é usado para estimar o movimento de um objeto com mais precisão. O rastreamento do marcador é usado, como alternativa, junto com as técnicas de calibração.

A sobreposição de objetos virtuais 3D e animações em objetos do mundo real é baseada em sua relação geométrica. Câmeras estendidas de rastreamento facial agora estão disponíveis em smartphones como o iPhone XR, que possui câmeras TrueDepth para permitir melhores experiências de RA.

Dispositivos e componentes de AR

Câmera Kinect AR:

(imagem fonte )

Câmeras e sensores: Isso inclui câmeras AR ou outras câmeras, por exemplo, em smartphones, tire imagens 3D de objetos do mundo real para enviá-los para processamento. Sensores coletam dados sobre a interação do usuário com o aplicativo e objetos virtuais e os enviam para processamento.

Dispositivos de processamento: Smartphones AR, computadores e dispositivos especiais usam gráficos, GPUs, CPUs, memória flash, RAM, Bluetooth, WiFi, GPS, etc. para processar as imagens 3D e os sinais do sensor. Eles podem medir velocidade, ângulo, orientação, direção, etc.

Projetor: A projeção de AR envolve a projeção de simulações geradas em lentes de fone de ouvido AR ou outras superfícies para visualização. Isso emprega um projetor em miniatura.

Aqui está um vídeo: Primeiro projetor AR para smartphone

Refletores: Refletores como espelhos são usados ​​em dispositivos de RA para ajudar os olhos humanos a visualizar imagens virtuais. Uma matriz de pequenos espelhos curvos ou espelhos de dupla face pode ser usada para refletir a luz para a câmera AR e o olho do usuário, principalmente para alinhar corretamente a imagem.

Dispositivos móveis: Os smartphones modernos são muito aplicáveis ​​para RA porque contêm GPS integrado, sensores, câmeras, acelerômetros, giroscópios, bússolas digitais, monitores e GPU / CPUs. Além disso, os aplicativos de RA podem ser instalados em dispositivos móveis para experiências de RA móvel.

A imagem abaixo é um exemplo que mostra AR no iPhone X:

(imagem fonte )

Head-Up Display ou HUD: Um dispositivo especial que projeta dados AR em uma tela transparente para visualização. Foi empregado primeiro no treinamento de militares, mas agora é usado na aviação, automóvel, manufatura, esportes, etc.

Óculos AR também chamados de óculos inteligentes: Óculos inteligentes são para exibir notificações por exemplo, de smartphones. Eles incluem óculos Google, óculos Laforge AR e Laster See-Thru, entre outros.

Lentes de contato AR (ou lentes inteligentes): Eles devem estar em contato com os olhos. Fabricantes como a Sony estão trabalhando em lentes com recursos adicionais, como a capacidade de tirar fotos ou armazenar dados.

As lentes de contato AR são usadas em contato com os olhos:

(imagem fonte )

Visores retinais virtuais: Eles criam imagens projetando luzes de laser no olho humano.

Aqui está um vídeo: Virtual Retinal Display

Benefícios da AR

Deixe-nos ver alguns benefícios da AR para sua empresa ou organização e como integrá-la:

• A integração ou adoção depende do seu caso de uso e aplicação. Você pode querer empregá-lo para monitorar o trabalho de manutenção e produção, realizar percursos virtuais de propriedade imobiliária, anunciar produtos, impulsionar o design remoto, etc.
• Hoje, provadores virtuais podem ajudar a diminuir os retornos de compra e melhorar as decisões de compra feitas pelos compradores.
• Os vendedores podem produzir e publicar conteúdo AR de marca interessante e inserir anúncios neles para que as pessoas possam conhecer seus produtos quando assistirem ao conteúdo. AR melhora o engajamento.
• Na fabricação, os marcadores AR em imagens de equipamentos de fabricação ajudam os gerentes de projeto a monitorar o trabalho remotamente. Reduz a necessidade de usar mapas e plantas digitais. Por exemplo, um dispositivo ou máquina pode ser apontado para o local para determinar se caberá na posição.
• Simulações imersivas da vida real estão entregando benefícios pedagógicos aos alunos. Simulações de aprendizagem e treinamento baseados em jogos trazem benefícios psicológicos e aumentam a empatia entre os alunos, conforme demonstrado pelos pesquisadores.
• Estudantes de medicina podem usar simulações de RA e VR para tentar primeiro e tantas cirurgias quanto possível, sem orçamentos pesados ​​ou ferimentos desnecessários para os pacientes, tudo com experiências de imersão e quase reais.

A imagem abaixo mostra como a RA é aplicada no treinamento médico para uma prática de cirurgia:

(imagem fonte )

• Usando AR, os futuros astronautas podem tentar sua primeira ou próxima missão espacial.
• AR possibilita o turismo virtual. Os aplicativos de RA, por exemplo, podem fornecer direções para destinos desejáveis, traduzir as placas nas ruas e fornecer informações sobre passeios turísticos. UMA bom exemplo é um aplicativo de navegação GPS. O conteúdo de RA permite a produção de novas experiências culturais, por exemplo, onde uma realidade adicional é adicionada aos museus.
• Espera-se que a realidade aumentada expandir para US $ 150 bilhões até 2020 . Ele está se expandindo mais do que a realidade virtual com US $ 120 bilhões em comparação com US $ 30 bilhões. Os dispositivos habilitados para AR devem atingir 2,5 bilhões em 2023.
• O desenvolvimento de aplicativos de marca própria é uma das formas mais comuns que as empresas estão usando para se envolver com a tecnologia de AR. As empresas ainda podem colocar anúncios em plataformas e conteúdo de AR de terceiros, comprar licenças de software desenvolvido ou alugar espaços para seu conteúdo e público de AR.
• Os desenvolvedores podem usar plataformas de desenvolvimento de AR, como ARKit e ARCore, para desenvolver aplicativos e integrar AR em aplicativos de negócios.

Realidade Aumentada Vs Realidade Virtual Vs Realidade Mista

A realidade aumentada é semelhante à realidade virtual e realidade mista, onde ambas tentam gerar simulações virtuais 3D de objetos do mundo real. A realidade mista mistura objetos reais e simulados.

como encontrar o xpath no ie

Todos os casos acima usam sensores e marcadores para rastrear a posição de objetos virtuais e do mundo real. AR usa os sensores e marcadores para detectar a posição de objetos do mundo real e, em seguida, determinar a localização dos simulados. O AR renderiza uma imagem para projetar para o usuário. Na RV, que também emprega algoritmos matemáticos, o mundo simulado irá reagir de acordo com os movimentos da cabeça e dos olhos do usuário.

No entanto, enquanto a RV isola o usuário do mundo real para imergi-lo completamente em mundos simulados, o AR é parcialmente imersivo.

=> Leitura Recomendada - AR x VR: uma comparação

A realidade mista combina AR e VR. Envolve a interação do mundo real e dos objetos virtuais.

Aplicativos de realidade aumentada

Exemplo de RA na vida real

• O Elements 4D é um aplicativo de aprendizagem de química que emprega RA para tornar a química mais divertida e envolvente. Com ele, os alunos fazem cubos de papel com os blocos de elemento e os colocam na frente de suas câmeras AR em seus dispositivos. Eles podem então ver representações de seus elementos químicos, nomes e pesos atômicos. Os alunos podem juntar os cubos para ver se eles reagem e ver as reações químicas.

(imagem fonte )

• O Expedições, onde o Google usa papelão, já permite que alunos de todo o mundo façam passeios virtuais para estudos de história, religião e geografia.
• O Atlas de anatomia humana permite que os alunos explorem mais de 10.000 modelos 3D do corpo humano em sete idiomas, para permitir que os alunos aprendam as partes, como funcionam e para aprimorar seus conhecimentos.
• A cirurgia de toque simula a prática da cirurgia. Em parceria com a DAQRI, uma empresa de RA, as instituições médicas podem ver seus alunos praticando cirurgia em pacientes virtuais.
• O IKEA Mobile App é famoso em análises e testes de produtos imobiliários e domésticos. Outros aplicativos incluem o Pokémon Go da Nintendo para jogos.

Saiba mais = >> Exemplos de aplicação de realidade aumentada

Desenvolvendo e projetando para AR

As plataformas de desenvolvimento de AR são plataformas nas quais você pode desenvolver ou codificar aplicativos de AR. Exemplos incluem ZapWorks, ARToolKit, MAXST para Windows AR e smartphone AR, DAQRI, SmartReality, ARCore do Google, plataforma Windows 'Mixed Reality AR, Vuforia e ARKit da Apple. Alguns permitem o desenvolvimento de aplicativos para dispositivos móveis, outros para P.C. e em diferentes sistemas operacionais.

As plataformas de desenvolvimento de AR permitem que os desenvolvedores forneçam aos aplicativos diferentes recursos, como suporte para outras plataformas, como Unity, rastreamento 3D, reconhecimento de texto, criação de mapas 3D, armazenamento em nuvem, suporte para câmeras individuais e 3D, suporte para óculos inteligentes,

Diferentes plataformas permitem o desenvolvimento de aplicativos baseados em marcadores e / ou locais. Recursos a serem considerados ao selecionar uma plataforma incluem custo, suporte de plataforma, suporte de reconhecimento de imagem, reconhecimento 3D e rastreamento é um recurso mais importante, suporte para plataformas de terceiros, como Unity, de onde os usuários podem importar e exportar projetos AR e integrar-se a outros plataformas, nuvem ou suporte de armazenamento local, suporte GPS, suporte SLAM, etc.

Os aplicativos AR desenvolvidos com essas plataformas oferecem suporte a uma infinidade de recursos e capacidades. Eles podem permitir que o conteúdo seja visualizado com um ou uma variedade de óculos AR que possuem objetos AR pré-fabricados, suporte para mapeamento de reflexão onde os objetos têm reflexos, rastreamento de imagem em tempo real, reconhecimento 2D e 3D,

Alguns SDKs ou kits de desenvolvimento de software permitem o desenvolvimento de aplicativos pelo método de arrastar e soltar, enquanto outros requerem conhecimento em codificação.

Alguns aplicativos de RA permitem que os usuários desenvolvam, carreguem e editem seu próprio conteúdo de RA.

Conclusão

Nesta realidade aumentada, aprendemos que a tecnologia permite a sobreposição de objetos virtuais em ambientes ou objetos do mundo real. Ele usa uma combinação de tecnologias, incluindo SLAM, rastreamento de profundidade e rastreamento de recursos naturais e reconhecimento de objeto, entre outros.

Este tutorial de realidade aumentada se concentrou na introdução de AR, os fundamentos de sua operação, a tecnologia de AR e sua aplicação. Finalmente consideramos a melhor prática para aqueles interessados ​​em integrar e desenvolver para AR.

Leitura recomendada

• Exemplos de realidade aumentada | Exemplos mais recentes de AR
• O que é realidade aumentada - tecnologia, exemplos e história
• 10 MELHORES Óculos de Realidade Aumentada (Óculos Inteligentes) em 2021
• Os 10 melhores aplicativos de realidade aumentada para Android e iOS
• AR vs. VR: diferença entre realidade virtual aumentada e realidade virtual
• O que é realidade virtual e como funciona
• Futuro da realidade virtual - tendências e desafios do mercado
• 10 MELHORES aplicativos de realidade virtual (aplicativos de realidade virtual) para Android e iPhone (2021 SELETIVO)