Thực tế tăng cường là gì

Trong vài năm gần đây, có sự phát triển nhanh chóng trong Thực tế tăng cường và Thực tế ảo. Những công nghệ này đang giúp thế giới hiểu những điều phức tạp bằng cách làm cho việc hình dung trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn. Chúng giúp bạn dễ dàng hình dung vật thể theo 3 chiều, không chỉ tạo ra hình ảnh ảo của vật thể tưởng tượng mà còn tạo ra hình ảnh 3D của vật thể thực.

Thí nghiệm đầu tiên về thực tế ảo ở loài người được thực hiện bởi Sutherland vào năm 1968. Ông đã tạo ra một màn hình lớn gắn trên đầu bằng cơ học, rất nặng và nó được đặt tên là "Sword of Damocles". Bản phác thảo tương tự được đưa ra bên dưới.

Thuật ngữ “Thực tế tăng cường” được đặt ra bởi hai nhà nghiên cứu của Boeing vào năm 1992. Họ muốn phân tích các bộ phận của máy bay mà không cần tháo rời chúng.

Google đã ra mắt ARCore giúp tạo nội dung AR trên điện thoại thông minh. Nhiều điện thoại thông minh hỗ trợ ARcore và bạn chỉ cần tải ứng dụng AR là có thể trải nghiệm mà không cần yêu cầu nào khác. Bạn có thể tìm thấy danh sách các điện thoại thông minh được hỗ trợ AR tại đây.

Hãy đi sâu vào thế giới của AR và VR bằng cách tìm hiểu những công nghệ này và sự khác biệt giữa chúng.

Thực tế tăng cường là gì và nó khác với thực tế ảo như thế nào?

Thực tế tăng cường là chế độ xem trực tiếp hoặc gián tiếp về thế giới vật chất thực, trong đó các đối tượng do máy tính tạo ra được đặt bằng xử lý hình ảnh. Từ “Augment” có nghĩa là làm cho mọi thứ trở nên lớn hơn bằng cách thêm những thứ khác. AR đưa điện toán vào thế giới thực, cho phép bạn tương tác với các đối tượng và thông tin kỹ thuật số trong môi trường của bạn.

Trong thực tế ảo, một môi trường giả lập được tạo ra trong đó người dùng được đặt vào bên trong trải nghiệm. Vì vậy, VR đưa bạn đến một trải nghiệm mới và do đó bạn không cần phải đến đó để xem một địa điểm, bạn cảm nhận được cảm giác ở đó. Oculus Rift hoặc Google Cardboard là một số ví dụ về VR.

Thực tế hỗn hợp là sự kết hợp của cả AR và VR, trong đó bạn có thể tạo môi trường ảo và bổ sung các đối tượng khác vào đó.

Bạn có thể thấy sự khác biệt giữa các công nghệ này chỉ bằng cách quan sát hình ảnh và định nghĩa ở trên.

Sự khác biệt quan trọng nhất nằm ở phần cứng. Để trải nghiệm VR, bạn cần một số loại tai nghe có thể được cấp nguồn thông qua điện thoại thông minh hoặc kết nối thông qua PC cao cấp. Những chiếc tai nghe này yêu cầu màn hình nguồn có độ trễ thấp để chúng ta có thể quan sát thế giới ảo mượt mà mà không bị rớt một khung hình nào. Mặc dù công nghệ AR không yêu cầu bất kỳ tai nghe nào, bạn chỉ có thể sử dụng camera điện thoại và giữ nó về phía các đối tượng cụ thể để trải nghiệm AR miễn phí tai nghe bất kỳ lúc nào.

Ngoài việc sử dụng điện thoại thông minh cho AR, bạn có thể sử dụng kính thông minh độc lập như Microsoft Hololens. Hololens là một loại kính thông minh hiệu suất cao có các loại cảm biến và camera khác nhau được gắn vào nó. Nó được thiết kế đặc biệt để trải nghiệm AR.

Các trường hợp sử dụng của Thực tế tăng cường

Mặc dù AR là một phương tiện còn non trẻ và nó đã được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong phần này, chúng ta sẽ xem xét một số trường hợp sử dụng AR phổ biến nhất.

1. AR cho mua sắm và bán lẻ: Lĩnh vực này sử dụng công nghệ AR rất rộng rãi. AR cho phép bạn thử xem, quần áo, đồ trang điểm, kính đeo, v.v. Lenskart, một nền tảng trực tuyến để mua kính đeo mắt sử dụng AR để mang lại cho bạn cảm giác như thật. Đồ nội thất cũng là trường hợp sử dụng tốt nhất của AR. Bạn có thể hướng camera vào bất kỳ phần nào của ngôi nhà / văn phòng mà bạn muốn mua đồ nội thất, nó sẽ hiển thị góc nhìn tốt nhất có thể ở chế độ 3-D với kích thước chính xác.

2. AR dành cho doanh nghiệp: Các tổ chức chuyên nghiệp cũng sử dụng AR để cho phép tương tác với các sản phẩm và dịch vụ. Các nhà bán lẻ có thể cung cấp cho khách hàng những cách mới để tương tác với sản phẩm và nhà quảng cáo có thể tiếp cận người tiêu dùng bằng các chiến dịch phong phú. Các nhà kho có thể xây dựng các định hướng và hướng dẫn hữu ích cho người lao động. Các công ty kiến ​​trúc có thể hiển thị thiết kế trong không gian 3D.

3. AR cho mạng xã hội: Nhiều nền tảng mạng xã hội như Snapchat, Facebook đang sử dụng AR để đưa các loại bộ lọc khác nhau. AR thao tác kỹ thuật số khuôn mặt của bạn và làm cho ảnh của bạn thú vị và hài hước hơn.

4. AR trong game: Năm 2016, Pokemon Go trở thành game AR lan truyền đầu tiên. Nó rất thú vị và thực tế mà mọi người đã nghiện trò chơi này. Giờ đây, nhiều hãng game sử dụng AR để làm cho các nhân vật trở nên hấp dẫn và tương tác hơn với người dùng.

5. AR trong giáo dục: Dạy các chủ đề phức tạp với sự trợ giúp của AR là một trong những khả năng của nó. Google đã ra mắt một ứng dụng AR dành cho giáo dục có tên là Expeditions AR, được thiết kế để giúp giáo viên cho học sinh xem với sự trợ giúp của hình ảnh AR. Hình ảnh AR bên dưới cho thấy quá trình phun trào núi lửa diễn ra như thế nào.

6. AR cho Chăm sóc sức khỏe: AR được sử dụng trong bệnh viện để giúp bác sĩ và y tá lập kế hoạch và thực hiện phẫu thuật. Hình ảnh 3-D tương tác như trong AR cung cấp nhiều hơn cho các bác sĩ này so với 2-D. Do đó, AR có thể hướng dẫn bác sĩ phẫu thuật thực hiện các thao tác phức tạp từng bước một và nó có thể thay thế các biểu đồ truyền thống trong tương lai.

7. AR cho tổ chức phi lợi nhuận: AR có thể được sử dụng bởi các tổ chức Phi lợi nhuận để khuyến khích sự tham gia sâu hơn vào các vấn đề quan trọng và giúp xây dựng bản sắc thương hiệu. Ví dụ: một tổ chức muốn truyền bá nhận thức về sự nóng lên toàn cầu, sau đó họ có thể thuyết trình về tác động của nó bằng cách sử dụng các đối tượng tương tác AR để giáo dục mọi người.

Yêu cầu phần cứng cho thực tế tăng cường

Cơ sở cho bất kỳ công nghệ nào đều bắt đầu từ phần cứng của nó. Như đã mô tả ở trên, chúng ta có thể trải nghiệm AR trên điện thoại thông minh hoặc kính thông minh độc lập. Các thiết bị này chứa nhiều cảm biến khác nhau mà qua đó có thể theo dõi môi trường xung quanh của người dùng.

Các cảm biến như Gia tốc kế, Con quay hồi chuyển, Từ kế, Máy ảnh, Phát hiện ánh sáng, v.v. đóng một vai trò rất quan trọng trong AR. Hãy cùng xem tầm quan trọng và vai trò của các cảm biến này trong AR.

Cảm biến theo dõi chuyển động trong thực tế tăng cường

1. Gia tốc kế: Cảm biến này đo Gia tốc có thể là tĩnh như Trọng lực hoặc có thể là Động như Rung. Nói cách khác, nó đo lường sự thay đổi tốc độ trên một đơn vị thời gian. Cảm biến này giúp thiết bị AR theo dõi sự thay đổi trong chuyển động.
2. Con quay hồi chuyển: Con quay hồi chuyển đo vận tốc góc hoặc hướng / độ nghiêng của thiết bị. Vì vậy, khi bạn nghiêng thiết bị AR của mình, sau đó nó sẽ đo độ nghiêng và đưa nó vào ARCore để làm cho các đối tượng AR phản hồi tương ứng.
3. Máy ảnh: Nó cung cấp nguồn cấp dữ liệu trực tiếp về môi trường xung quanh của người dùng mà trên đó các đối tượng AR có thể được phủ lên. Ngoài camera, ARcore sử dụng các công nghệ khác như Máy học, xử lý hình ảnh phức tạp để tạo ra hình ảnh chất lượng cao và ánh xạ với AR.

Hãy hiểu chi tiết về theo dõi chuyển động.

Theo dõi chuyển động trong thực tế tăng cường

Nền tảng AR phải cảm nhận được chuyển động của người dùng. Đối với điều này, các nền tảng này sử dụng các công nghệ Bản đồ và Bản đồ hóa và Bản đồ hóa Đồng thời (SLAM) và Đồng thời Odometry và Bản đồ (COM). SLAM là quá trình robot và điện thoại thông minh hiểu và phân tích thế giới xung quanh và hành động theo đó. Quá trình này sử dụng cảm biến độ sâu, máy ảnh, gia tốc kế, con quay hồi chuyển và cảm biến ánh sáng.

Phép đo Odometry và Bản đồ đồng thời (COM) nghe có vẻ phức tạp nhưng về cơ bản, công nghệ này giúp điện thoại thông minh định vị chính nó trong không gian với mối quan hệ với thế giới xung quanh. Nó nắm bắt các đặc điểm đối tượng khác biệt trực quan trong môi trường được gọi là các điểm đặc trưng. Các điểm đặc trưng này có thể là công tắc đèn, cạnh bàn, v.v. Mọi hình ảnh có độ tương phản cao đều được bảo toàn dưới dạng điểm đặc trưng.

Cảm biến theo dõi vị trí trong AR

1. Từ kế: Cảm biến này dùng để đo từ trường của trái đất. Nó cung cấp cho thiết bị AR một định hướng đơn giản liên quan đến từ trường của Trái đất. Cảm biến này giúp điện thoại thông minh tìm ra một hướng cụ thể, cho phép nó tự động xoay bản đồ kỹ thuật số tùy thuộc vào hướng thực của bạn. Thiết bị này là chìa khóa cho các ứng dụng AR dựa trên vị trí. Cảm biến nam châm được sử dụng phổ biến nhất là cảm biến Hall, sử dụng cảm biến này trước đây chúng tôi đã xây dựng môi trường thực tế ảo bằng Arduino.
2. GPS: Đây là một hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu cung cấp thông tin về vị trí địa lý và thời gian cho bộ thu GPS, giống như trong điện thoại thông minh. Đối với điện thoại thông minh có hỗ trợ ARCore, thiết bị này giúp kích hoạt các ứng dụng AR dựa trên vị trí.

Điều gì khiến AR cảm thấy thực tế?

Có nhiều công cụ và kỹ thuật được sử dụng để làm cho AR có cảm giác thực và tương tác.

1. Đặt và định vị Nội dung: Nội dung là các đối tượng AR có thể nhìn thấy bằng mắt. Để duy trì ảo giác về thực tế trong AR, các đối tượng kỹ thuật số cần phải hoạt động giống như các đối tượng thực. Các đối tượng này cần được gắn vào một điểm cố định trong một môi trường nhất định. Điểm cố định có thể là vật gì đó bằng bê tông như sàn nhà, bàn, tường, v.v. hoặc có thể ở giữa không trung. Nó có nghĩa là trong quá trình chuyển động, tài sản không được nhảy lên một cách ngẫu nhiên, nó phải được cố định tại các điểm xác định trước.

2. Quy mô và kích thước của tài sản: Đối tượng AR cần có khả năng mở rộng quy mô. Ví dụ, nếu bạn nhìn thấy một chiếc ô tô đang tiến về phía mình, nó bắt đầu từ nhỏ và lớn dần khi nó đến gần. Ngoài ra, nếu bạn nhìn thấy một bức tranh từ một bên, nó trông khác khi nó được nhìn từ phía trước. Vì vậy, các đối tượng AR cũng hoạt động giống như vậy và cho cảm giác giống như các đối tượng thực.

3. Tắc mạch: Điều gì xảy ra khi một hình ảnh hoặc đối tượng bị chặn bởi một hình ảnh khác- được gọi là Tắc mạch. Vì vậy, khi bạn di chuyển bàn tay của bạn trước mắt, bạn sẽ lo lắng nếu bạn nhìn thấy bất cứ điều gì trong khi mắt bạn bị một bàn tay chặn. Ngoài ra, các đối tượng AR cũng phải tuân theo quy tắc tương tự, khi một đối tượng AR đang ẩn đối tượng AR khác, thì chỉ đối tượng AR ở phía trước mới được hiển thị bằng cách che đối tượng còn lại.

4. Chiếu sáng để tăng độ chân thực: Khi có sự thay đổi về ánh sáng của xung quanh, thì đối tượng AR cần phản hồi lại sự thay đổi này. Ví dụ: nếu cánh cửa được mở hoặc đóng, đối tượng AR sẽ thay đổi màu sắc, bóng và giao diện. Ngoài ra, bóng phải di chuyển tương ứng để làm cho AR có cảm giác thực.

Các công cụ để tạo Thực tế tăng cường

Có một số nền tảng trực tuyến và phần mềm chuyên dụng để tạo nội dung AR. Vì Google có ARCore của riêng mình, họ đang hỗ trợ tốt cho người mới bắt đầu tạo AR. Ngoài ra, một số phần mềm AR khác được giải thích ngắn gọn bên dưới:

Poly là một thư viện trực tuyến của Google, nơi mọi người có thể duyệt, chia sẻ và kết hợp các nội dung 3D. Nội dung là mô hình hoặc cảnh 3D được tạo bằng Tilt Brush, Blocks hoặc bất kỳ chương trình 3D nào tạo ra tệp có thể tải lên Poly. Nhiều nội dung được cấp phép theo giấy phép CC BY, có nghĩa là nhà phát triển có thể sử dụng chúng miễn phí trong ứng dụng của họ, miễn là người sáng tạo được ghi công.

Tilt Brush cho phép bạn vẽ trong không gian 3D với thực tế ảo. Thỏa sức sáng tạo của bạn với các nét vẽ ba chiều, các ngôi sao, ánh sáng và thậm chí cả lửa. Căn phòng của bạn là bức tranh của bạn. Bảng màu của bạn là trí tưởng tượng của bạn. Khả năng là vô tận.

Các khối giúp tạo các đối tượng 3D trong thực tế ảo, bất kể kinh nghiệm lập mô hình của bạn. Sử dụng sáu công cụ đơn giản, bạn có thể đưa các ứng dụng của mình vào cuộc sống.

Unity là công cụ trò chơi đa nền tảng được phát triển bởi Unity Technologies, chủ yếu được sử dụng để phát triển các trò chơi điện tử ba chiều và hai chiều và mô phỏng cho máy tính, bảng điều khiển và thiết bị di động. Unity đã trở thành một công cụ trò chơi phổ biến để tạo nội dung VR và AR.

Sceneform là một khuôn khổ 3D, với trình kết xuất dựa trên vật lý, được tối ưu hóa cho thiết bị di động và điều đó giúp các nhà phát triển Java dễ dàng xây dựng thực tế tăng cường.

Các thuật ngữ quan trọng được sử dụng trong AR và VR

1. Neo: Là điểm ưa thích do người dùng xác định, nơi đặt các đối tượng AR. Neo được tạo và cập nhật liên quan đến hình học (mặt phẳng, điểm, v.v.)
2. Nội dung: Nó đề cập đến mô hình 3D.
3. Tài liệu thiết kế: Hướng dẫn cho trải nghiệm AR của bạn chứa tất cả nội dung 3D, âm thanh và các ý tưởng thiết kế khác để nhóm của bạn thực hiện.
4. Hiểu biết về môi trường : Hiểu môi trường trong thế giới thực bằng cách phát hiện các điểm đặc trưng và mặt phẳng và sử dụng chúng làm điểm tham chiếu để lập bản đồ môi trường. Cũng được gọi là nhận thức ngữ cảnh.
5. Điểm đặc trưng: Đây là những đặc điểm khác biệt trực quan trong môi trường của bạn, như mép ghế, công tắc đèn trên tường, góc của tấm thảm hoặc bất cứ thứ gì khác có khả năng hiển thị và đặt nhất quán trong môi trường của bạn.
6. Thử nghiệm lần truy cập: Nó được sử dụng để lấy tọa độ (x, y) tương ứng với màn hình của điện thoại (được cung cấp bằng cách nhấn hoặc bất kỳ tương tác nào khác mà bạn muốn ứng dụng của mình hỗ trợ) và chiếu tia vào góc nhìn thế giới của máy ảnh. Điều này cho phép người dùng chọn hoặc tương tác với các đối tượng trong môi trường.
7. Chìm đắm: Cảm giác rằng các đối tượng kỹ thuật số thuộc về thế giới thực. Sự đắm chìm phá vỡ có nghĩa là cảm giác về chủ nghĩa hiện thực đã bị phá vỡ; trong AR, điều này thường là do một đối tượng hoạt động theo cách không phù hợp với mong đợi của chúng ta.
8. Theo dõi Inside-Out: Khi thiết bị có camera và cảm biến bên trong để phát hiện chuyển động và theo dõi định vị.
9. Theo dõi bên ngoài: Khi thiết bị sử dụng camera hoặc cảm biến bên ngoài để phát hiện chuyển động và theo dõi định vị.
10. Tìm kiếm mặt phẳng: Quy trình dành riêng cho điện thoại thông minh mà qua đó ARCore xác định vị trí của các bề mặt ngang và dọc trong môi trường của bạn và sử dụng các bề mặt đó để đặt và định hướng các đối tượng kỹ thuật số
11. Raycasting : Chiếu một tia để giúp ước tính vị trí nên đặt đối tượng AR để xuất hiện trên bề mặt thế giới thực một cách đáng tin cậy; được sử dụng trong quá trình thử nghiệm lần truy cập.
12. Trải nghiệm người dùng (UX): Quy trình và khuôn khổ cơ bản của việc nâng cao luồng người dùng để tạo ra các sản phẩm có khả năng sử dụng và khả năng tiếp cận cao cho người dùng cuối.
13. Giao diện người dùng (UI): Hình ảnh của ứng dụng của bạn và mọi thứ mà người dùng tương tác.