Cos'è la realtà aumentata

Negli ultimi anni c'è una rapida crescita della Realtà Aumentata e della Realtà Virtuale. Queste tecnologie stanno aiutando il mondo a comprendere cose complesse rendendo la visualizzazione più facile ed efficace. Rendono facile visualizzare l'oggetto in 3 dimensioni che non solo crea un'immagine virtuale di oggetti immaginari, ma costruisce anche immagini 3D di oggetti reali.

Il primo esperimento di realtà virtuale nell'umanità è stato fatto da Sutherland nel 1968. Ha realizzato un enorme display frontale montato meccanicamente che era molto pesante e chiamato "Spada di Damocle". Lo schizzo per lo stesso è dato di seguito.

Il termine "Realtà Aumentata" è stato coniato da due ricercatori della Boeing nel 1992. Vogliono analizzare le parti dell'aereo senza smontarle.

Google ha già lanciato il suo ARCore che aiuta a creare contenuti AR su smartphone. Molti smartphone supportano ARcore e devi solo scaricare l'app AR e puoi provarlo senza altri requisiti. Puoi trovare l'elenco degli smartphone supportati da AR qui.

Immergiamoci nel mondo di AR e VR comprendendo queste tecnologie e le differenze tra loro.

Cos'è la Realtà Aumentata e in che modo è diversa dalla realtà virtuale?

La realtà aumentata è la visione dal vivo diretta o indiretta del mondo fisico reale in cui vengono posizionati oggetti generati dal computer utilizzando l'elaborazione delle immagini. La parola "aumento" significa ingrandire le cose aggiungendo altre cose. L'AR porta i computer nel mondo reale, permettendoti di interagire con oggetti digitali e informazioni nel tuo ambiente.

Nella realtà virtuale viene creato un ambiente simulato in cui l'utente viene inserito all'interno dell'esperienza. Quindi, la realtà virtuale ti trasporta in una nuova esperienza e quindi non hai bisogno di arrivarci per vedere un posto, senti com'è essere lì. Oculus Rift o Google Cardboard sono alcuni esempi di VR.

La realtà mista è la combinazione di AR e VR in cui puoi creare un ambiente virtuale e aumentare altri oggetti al suo interno.

Puoi vedere la differenza tra queste tecnologie semplicemente osservando l'immagine e le definizioni sopra.

La differenza più importante sta nell'hardware stesso. Per provare la realtà virtuale, hai bisogno di un qualche tipo di auricolare che possa essere alimentato tramite uno smartphone o connesso tramite un PC di fascia alta. Questi auricolari richiedono display di potenza con bassa latenza in modo da poter osservare il mondo virtuale senza problemi senza perdere un singolo fotogramma. Sebbene la tecnologia AR non richieda alcun auricolare, puoi semplicemente utilizzare una fotocamera del telefono e tenerla verso oggetti specificati per provare l'AR senza auricolari in qualsiasi momento.

Oltre a utilizzare uno smartphone per AR, puoi utilizzare occhiali intelligenti autonomi come Microsoft Hololens. Hololens è un vetro intelligente ad alte prestazioni che contiene diversi tipi di sensori e telecamere incorporati. È appositamente progettato per sperimentare l'AR.

Casi d'uso di Realtà Aumentata

Sebbene AR sia un mezzo giovane ed è già utilizzato in una varietà di settori diversi. In questa sezione, esamineremo alcuni dei casi d'uso più popolari di AR.

1. AR per acquisti e vendita al dettaglio: questo settore utilizza la tecnologia AR in modo molto esteso. L'AR ti consente di provare a guardare, vestiti, trucco, occhiali, ecc. Lenskart, una piattaforma online per l'acquisto di occhiali, utilizza l'AR per darti un'idea del look reale. L'arredamento è anche il miglior caso d'uso dell'AR. Puoi puntare la fotocamera su qualsiasi parte della tua casa / ufficio per la quale desideri acquistare mobili, mostrerà la migliore vista possibile in 3-D con dimensioni esatte.

2. AR for Business: organizzazioni professionali che utilizzano anche AR che consente l'interazione con i prodotti e servizi. I rivenditori possono offrire ai clienti nuovi modi per interagire con i prodotti e gli inserzionisti possono raggiungere i consumatori con campagne coinvolgenti. I magazzini possono creare utili navigazioni e istruzioni per i lavoratori. Gli studi di architettura possono visualizzare i progetti nello spazio 3D.

3. AR per i social media: molte piattaforme di social media come Snapchat e Facebook utilizzano AR per inserire diversi tipi di filtri. AR manipola i tuoi volti digitalmente e rende le tue foto più interessanti e divertenti.

4. AR nei giochi: nel 2016, Pokemon Go diventa il primo gioco AR virale. È stato così interessante e reale che le persone sono diventate dipendenti da questo gioco. Ora, molte aziende di gioco utilizzano l'AR per rendere i personaggi più coinvolgenti e interattivi con l'utente.

5. AR nell'istruzione: insegnare argomenti complessi con l'aiuto dell'AR è una delle sue capacità. Google ha lanciato un'applicazione AR per l'istruzione denominata Expeditions AR, progettata per aiutare gli insegnanti a mostrare agli studenti con l'aiuto di immagini AR. Di seguito una visualizzazione AR che mostra come avviene l'eruzione del vulcano.

6. AR per l'assistenza sanitaria: AR viene utilizzata negli ospedali per aiutare medici e infermieri nella pianificazione e nell'esecuzione di interventi chirurgici. Le immagini interattive 3-D come in AR offrono molto di più per questi medici rispetto al 2-D. Pertanto, l'AR può guidare i chirurghi attraverso operazioni complesse un passo alla volta e potrebbe sostituire i grafici tradizionali in futuro.

7. AR per organizzazioni non profit: AR può essere utilizzata dalle organizzazioni non profit per incoraggiare un coinvolgimento più profondo su questioni critiche e aiutare a costruire l'identità del marchio. Ad esempio, un'organizzazione vuole diffondere la consapevolezza sul riscaldamento globale, quindi può fare una presentazione sui suoi impatti utilizzando oggetti interattivi AR per educare le persone.

Requisiti hardware per la realtà aumentata

La base per qualsiasi tecnologia inizia con il suo hardware. Come descritto sopra, possiamo sperimentare l'AR su smartphone o occhiali intelligenti indipendenti. Questi dispositivi contengono molti sensori diversi attraverso i quali è possibile monitorare l'ambiente circostante dell'utente.

Sensori come accelerometro, giroscopio, magnetometro, fotocamera, rilevamento della luce, ecc. Svolgono un ruolo molto importante nell'AR. Vediamo l'importanza e il ruolo di questi sensori in AR.

Sensori di rilevamento del movimento in realtà aumentata

1. Accelerometro: questo sensore misura l'accelerazione che può essere statica come la gravità o dinamica come le vibrazioni. In altre parole, misura la variazione di velocità per unità di tempo. Questo sensore aiuta il dispositivo AR a monitorare il cambiamento in movimento.
2. Giroscopio: il giroscopio misura la velocità angolare o l'orientamento / inclinazione del dispositivo. Quindi, quando inclini il tuo dispositivo AR, misura la quantità di inclinazione e la invia ad ARCore per far rispondere gli oggetti AR di conseguenza.
3. Fotocamera: fornisce il feed in tempo reale dell'ambiente circostante dell'utente su cui è possibile sovrapporre gli oggetti AR. Oltre alla fotocamera stessa, ARcore utilizza altre tecnologie come l'apprendimento automatico, l'elaborazione complessa delle immagini per produrre immagini di alta qualità e la mappatura con l'AR.

Comprendiamo in dettaglio il tracciamento del movimento.

Tracciamento del movimento in realtà aumentata

Le piattaforme AR dovrebbero rilevare il movimento dell'utente. Per questo, queste piattaforme utilizzano le tecnologie SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) e COM (Concurrent Odometry and Mapping). SLAM è il processo mediante il quale robot e smartphone comprendono e analizzano il mondo circostante e agiscono di conseguenza. Questo processo utilizza sensori di profondità, fotocamere, accelerometri, giroscopi e sensori di luce.

Concurrent Odometry and Mapping (COM) potrebbe sembrare complesso ma fondamentalmente questa tecnologia aiuta gli smartphone a localizzarsi nello spazio in relazione al mondo che li circonda. Cattura le caratteristiche degli oggetti visivamente distinte nell'ambiente chiamate punti caratteristici. Questi punti caratteristici possono essere un interruttore della luce, il bordo del tavolo, ecc. Qualsiasi elemento visivo ad alto contrasto viene conservato come punto caratteristico.

Sensori di rilevamento della posizione in AR

1. Magnetometro: questo sensore viene utilizzato per misurare il campo magnetico terrestre. Fornisce al dispositivo AR un semplice orientamento relativo al campo magnetico terrestre. Questo sensore aiuta lo smartphone a trovare una particolare direzione, che gli consente di ruotare automaticamente le mappe digitali in base al proprio orientamento fisico. Questo dispositivo è la chiave per le app AR basate sulla posizione. Il sensore magnetico più comunemente utilizzato è un sensore Hall, utilizzando il quale abbiamo precedentemente costruito un ambiente di realtà virtuale utilizzando Arduino.
2. GPS: è un sistema satellitare di navigazione globale che fornisce geolocalizzazione e informazioni sull'ora a un ricevitore GPS, come in uno smartphone. Per gli smartphone compatibili con ARCore, questo dispositivo consente di abilitare le app AR basate sulla posizione.

Cosa rende reale l'AR?

Ci sono molti strumenti e tecniche che vengono utilizzati per rendere l'AR reale e interattivo.

1. Posizionamento e posizionamento degli asset: gli asset sono gli oggetti AR visibili agli occhi. Per mantenere l'illusione della realtà in AR, gli oggetti digitali devono comportarsi allo stesso modo di quelli reali. Questi oggetti devono essere attaccati a un punto fisso in un determinato ambiente. Il punto fisso può essere qualcosa di concreto come il pavimento, il tavolo, il muro, ecc. O può essere a mezz'aria. Significa che durante il movimento, le risorse non devono essere saltate in modo casuale, ma devono essere fissate in punti predefiniti.

2. Scala e dimensione delle risorse: gli oggetti AR devono essere in grado di scalare. Ad esempio, se vedi un'auto venire verso di te, parte da piccola e diventa più grande man mano che si avvicina. Inoltre, se vedi un dipinto di lato, sembra diverso quando è visto di fronte. Quindi, anche gli oggetti AR si comportano allo stesso modo e danno la sensazione di oggetti reali.

3. Occlusione: ciò che accade quando un'immagine o un oggetto viene bloccato da un altro viene definito occlusione. Quindi, quando muovi la mano davanti ai tuoi occhi, sarai preoccupato se vedi qualcosa mentre i tuoi occhi sono bloccati da una mano. Inoltre, gli oggetti AR dovrebbero seguire la stessa regola, quando un oggetto AR nasconde un altro oggetto AR, allora solo l'oggetto AR davanti dovrebbe essere visibile occludendo l'altro.

4. Illuminazione per un maggiore realismo: quando si verifica un cambiamento nell'illuminazione dell'ambiente circostante, l'oggetto AR deve rispondere a questo cambiamento. Ad esempio, se la porta viene aperta o chiusa, l'oggetto AR dovrebbe cambiare il colore, l'ombra e l'aspetto. Inoltre, l'ombra dovrebbe muoversi di conseguenza per far sembrare reale l'AR.

Strumenti per creare la realtà aumentata

Esistono alcune piattaforme online e software dedicati per creare contenuti AR. Poiché Google ha il proprio ARCore, fornisce un buon supporto a un principiante per creare AR. Oltre a questo, pochi altri software AR sono spiegati brevemente di seguito:

Poly è una libreria online di Google in cui le persone possono sfogliare, condividere e remixare risorse 3D. Una risorsa è un modello 3D o una scena creata utilizzando Tilt Brush, Blocks o qualsiasi programma 3D che produca un file che può essere caricato su Poly. Molte risorse sono concesse in licenza con la licenza CC BY, il che significa che gli sviluppatori possono utilizzarle nelle loro app, gratuitamente, a condizione che il creatore riceva il merito.

Tilt Brush ti consente di dipingere nello spazio 3D con la realtà virtuale. Scatena la tua creatività con pennellate tridimensionali, stelle, luce e persino fuoco. La tua stanza è la tua tela. La tua tavolozza è la tua immaginazione. Le possibilità sono infinite.

I blocchi aiutano nella creazione di oggetti 3D nella realtà virtuale, indipendentemente dalla tua esperienza di modellazione. Utilizzando sei semplici strumenti, puoi dare vita alle tue applicazioni.

Unity è un motore di gioco multipiattaforma sviluppato da Unity Technologies, utilizzato principalmente per sviluppare videogiochi e simulazioni tridimensionali e bidimensionali per computer, console e dispositivi mobili. Unity è diventato un popolare motore di gioco per la creazione di contenuti VR e AR.

Sceneform è un framework 3D, con un renderer basato sulla fisica, ottimizzato per dispositivi mobili e che semplifica la creazione di realtà aumentata per gli sviluppatori Java.

Termini importanti utilizzati in AR e VR

1. Ancoraggi: è un punto di interesse definito dall'utente su cui vengono posizionati gli oggetti AR. Gli ancoraggi vengono creati e aggiornati rispetto alla geometria (piani, punti, ecc.)
2. Asset: si riferisce a un modello 3D.
3. Documento di progettazione: una guida per la tua esperienza AR che contiene tutte le risorse 3D, i suoni e altre idee di progettazione che il tuo team può implementare.
4. Comprensione ambientale : comprensione dell'ambiente del mondo reale rilevando punti e piani caratteristici e utilizzandoli come punti di riferimento per mappare l'ambiente. Indicato anche come consapevolezza del contesto.
5. Punti caratteristici: si tratta di caratteristiche visivamente distinte nel tuo ambiente, come il bordo di una sedia, un interruttore della luce su un muro, l'angolo di un tappeto o qualsiasi altra cosa che potrebbe rimanere visibile e sistemata in modo coerente nel tuo ambiente.
6. Hit testing: viene utilizzato per prendere le coordinate (x, y) corrispondenti allo schermo del telefono (fornite da un tocco o da qualsiasi altra interazione che si desidera che la tua app supporti) e proiettare un raggio nella vista del mondo della telecamera. Ciò consente agli utenti di selezionare o interagire in altro modo con gli oggetti nell'ambiente.
7. Immersione: la sensazione che gli oggetti digitali appartengano al mondo reale. Rompere l'immersione significa che il senso del realismo è stato spezzato; in AR, questo di solito è causato da un oggetto che si comporta in un modo che non corrisponde alle nostre aspettative.
8. Tracking Inside-Out: quando il dispositivo dispone di telecamere e sensori interni per rilevare il movimento e tracciare il posizionamento
9. Tracciamento esterno-interno: quando il dispositivo utilizza telecamere o sensori esterni per rilevare il movimento e monitorare il posizionamento.
10. Plane Finding: il processo specifico per smartphone mediante il quale ARCore determina dove si trovano le superfici orizzontali e verticali nel tuo ambiente e utilizza tali superfici per posizionare e orientare oggetti digitali
11. Raycasting : proiezione di un raggio per aiutare a stimare dove dovrebbe essere posizionato l'oggetto AR per apparire sulla superficie del mondo reale in modo credibile; utilizzato durante l'hit testing.
12. Esperienza utente (UX): il processo e la struttura sottostante per migliorare il flusso degli utenti per creare prodotti con elevata usabilità e accessibilità per gli utenti finali.
13. Interfaccia utente (UI): gli elementi visivi della tua app e tutto ciò con cui un utente interagisce.