Rozszerzona rzeczywistość (AR, ang. Augmented Reality) to zaawansowana technologia, która łączy cyfrowe informacje z rzeczywistym światem, tworząc wzbogacone, interaktywne środowisko. Proces działania AR jest złożony i wymaga integracji kilku kluczowych technologii, takich jak przetwarzanie obrazu, śledzenie pozycji i orientacji, renderowanie grafiki w czasie rzeczywistym oraz interakcja z użytkownikiem. Poniżej przedstawiamy szczegółowe omówienie technicznych aspektów działania rozszerzonej rzeczywistości.

źrodło: Cafe24 Newsroom

Jak działa Rozszerzona Rzeczywistość?

Jednym z podstawowych elementów rozszerzonej rzeczywistości jest śledzenie pozycji i orientacji urządzenia w przestrzeni. Do tego celu wykorzystywane są różne czujniki wbudowane w urządzenia mobilne, takie jak:

  • Akcelerometr: Mierzy przyspieszenie liniowe w trzech osiach (x, y, z), co pozwala na określenie ruchu urządzenia.
  • Żyroskop: Mierzy prędkość kątową wokół trzech osi, co umożliwia śledzenie obrotów i orientacji urządzenia.
  • Magnetometr: Działa jak kompas, pomagając w określeniu orientacji urządzenia względem pola magnetycznego Ziemi.

Dane z tych czujników są łączone za pomocą algorytmów fuzji czujników, takich jak filtry Kalmana, które umożliwiają dokładne śledzenie pozycji i orientacji urządzenia w czasie rzeczywistym.

Rozszerzona Rzeczywistość dla Twojej firmy - poznaj możliwości Platformy ARLITY Cloud.

Obiekty w Rozszerzonej Rzeczywistości

Kolejnym kluczowym elementem rozszerzonej rzeczywistości jest rozpoznawanie i śledzenie obiektów w rzeczywistym środowisku. W tym celu stosowane są różne metody, w tym:

  • Marker-based AR: Wykorzystuje specjalne markery (np. kody QR) do identyfikacji i śledzenia obiektów. Kamera urządzenia skanuje otoczenie, a algorytmy przetwarzania obrazu identyfikują markery i używają ich do określenia pozycji i orientacji wirtualnych obiektów.
  • Markerless AR: Umożliwia śledzenie obiektów bez konieczności użycia markerów. Algorytmy analizują cechy otoczenia (takie jak krawędzie, narożniki i tekstury) w celu identyfikacji i śledzenia obiektów. Przykładami takich algorytmów są SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) i Visual Odometry.

Modele 3D w Rozszerzonej Rzeczywistości

Aby wirtualne obiekty mogły być nałożone na rzeczywisty świat, muszą być renderowane w czasie rzeczywistym. Proces ten obejmuje kilka kroków:

  • Modelowanie 3D: Tworzenie trójwymiarowych modeli obiektów, które mają być wyświetlane w AR. Modele te mogą być tworzone za pomocą specjalistycznego oprogramowania, takiego jak Blender czy Autodesk Maya.
  • Teksturowanie i oświetlenie: Dodawanie tekstur i efektów oświetlenia do modeli 3D, aby wyglądały realistycznie i naturalnie w rzeczywistym środowisku.
  • Renderowanie: Wykorzystanie mocy obliczeniowej urządzenia (w tym GPU) do generowania obrazów 3D w czasie rzeczywistym. Techniki takie jak cieniowanie, mapowanie tekstur i renderowanie w oparciu o fizykę (PBR, Physically Based Rendering) są stosowane, aby osiągnąć realistyczne efekty wizualne.
Wizualizacja obiektu 3D w Rozszerzonej Rzeczywistości - Aplikacja AR Agata Meble stworzona przez ARLITY

Rozszerzona Rzeczywistość i interakcja z otoczeniem

  • Occlusion: Zapewnia, że wirtualne obiekty są prawidłowo zasłaniane przez rzeczywiste obiekty, które znajdują się przed nimi. Wymaga to zaawansowanego śledzenia głębi i segmentacji obrazu.
  • Anchoring: Umożliwia przytwierdzenie wirtualnych obiektów do określonych punktów w rzeczywistym świecie, co sprawia, że pozostają one na swoim miejscu nawet wtedy, gdy użytkownik porusza się wokół.
  • Interakcja użytkownika: Umożliwia użytkownikom interakcję z wirtualnymi obiektami za pomocą gestów, dotyku czy głosu. Przykładem może być manipulacja modelami 3D przez przeciąganie i upuszczanie na ekranie dotykowym.

Technologie wspierające Rozszerzoną Rzeczywistość

Korzystanie z rozszerzonej rzeczywistości wymaga integracji wielu technologii i narzędzi. Poniżej przedstawiamy niektóre z najważniejszych:

  • ARKit iARCore: Frameworki opracowane przez Apple i Google, które umożliwiają tworzenie aplikacji AR na iOS i Androida. Oferują zaawansowane funkcje śledzenia ruchu, rozpoznawania płaszczyzn i interakcji z otoczeniem.
  • Unity i Unreal Engine: Popularne silniki gier, które oferują wsparcie dla AR. Umożliwiają tworzenie zaawansowanych wizualizacji 3D i interaktywnych aplikacji AR.
  • WebAR: Technologie takie jak WebXR, WebGL i WebAssembly umożliwiają tworzenie aplikacji AR działających bezpośrednio w przeglądarkach internetowych, bez konieczności instalacji dodatkowego oprogramowania.
  • OpenCV i TensorFlow: Biblioteki do przetwarzania obrazu i uczenia maszynowego, które są wykorzystywane do rozpoznawania i śledzenia obiektów w AR.

Sprawdź jak inni wykorzystują AR w swoim biznesie.
Poznaj success story klientów ARLITY.

Rozszerzona Rzeczywistość - zastosowania

Rozszerzona rzeczywistość znajduje zastosowanie w wielu dziedzinach życia, od rozrywki po przemysł, edukację i medycynę. Poniżej przedstawiamy kilka przykładów jej wykorzystania:

Gry i rozrywka:

  • Pokémon GO: Jedna z najpopularniejszych gier AR, która pozwala graczom łapać wirtualne stwory, zwane Pokémonami, w rzeczywistym świecie.
  • Harry Potter: Wizards Unite: Gra oparta na popularnej serii książek, która umożliwia graczom zbieranie magicznych przedmiotów i walczenie z potworami w ich rzeczywistym otoczeniu.

Edukacja:

  • Anatomy 4D: Aplikacja edukacyjna, która pozwala studentom medycyny i uczniom szkół na interaktywne eksplorowanie ludzkiego ciała, prezentując szczegółowe modele anatomiczne.
  • Google Expeditions: Platforma edukacyjna, która wykorzystuje AR do tworzenia wirtualnych wycieczek, umożliwiając uczniom odkrywanie miejsc i obiektów z całego świata w ich klasach.

Przemysł i logistyka:

  • Instrukcje serwisowe i szkolenia: Firmy takie jak Siemens i Boeing używają AR do tworzenia interaktywnych instrukcji serwisowych i szkoleń, które pomagają pracownikom w montażu i naprawie skomplikowanych maszyn. Przykładem takiego wykorzystania AR w przemyśle i serwisowaniu jest np. system Wirtualnego Eksperta współpracujący z zestawami komputerów nasobnych RealWear np. od FusionXR.
  • Zarządzanie magazynem: Firmy logistyczne, takie jak DHL, używają AR do optymalizacji procesów magazynowych, umożliwiając pracownikom szybkie lokalizowanie i identyfikowanie produktów.

Medycyna:

  • Chirurgia wspomagana AR: Chirurdzy korzystają z technologii AR do planowania i przeprowadzania operacji z większą precyzją. Aplikacje takie jak AccuVein pomagają lekarzom znaleźć żyły pacjentów, projektując obrazy naczyń krwionośnych na skórze.
  • Rehabilitacja: Aplikacje AR są wykorzystywane w terapii i rehabilitacji pacjentów po urazach, oferując interaktywne ćwiczenia i śledzenie postępów.

Biznes i e-commerce:

  • Wirtualne testy produktów: W dobie powszechnego użytku aplikacji mobilnych Rozszerzona Rzeczywistość stała się doskonałym sposobem na zaoferowanie klientom dodatkowego narzędzia, które nie tylko ułatwia zakupy, ale też pomaga budować lojalność klienta. Funkcja Rozszerzonej Rzeczywistości stosowana jest przez producentów i sklepy online w formie wirtualnych przymiarek (virtual try-on) lub narzędzia służącego wizualizacji produktu w pomieszczeniu (aplikacje “zobacz w pomieszczeniu, dzięki AR”). Funkcja try-on stosowana jest w branży kosmetycznej, odzieżowej czy biżuteryjnej, a “zobacz w pomieszczeniu” stosuje się powszechnie w sklepach z meblami, dekoracjami wnętrz i oświetleniem, a także w showroomach.
  • Social-selling: AR jest też sposobem na przyciągnięcie i zatrzymanie uwagi konsumentów np. w social mediach. Dzięki filtrom w mediach społecznościowych, reklamom interaktywnym OOH/ FOOH wykorzystujących funkcję AR, klient może zbliżyć się do marki i zaangażować się w relację ze społecznością, jaką marka wokół siebie tworzy.
źródło: livescience.com

Przyszłość Rozszerzonej Rzeczywistości

Rozwój technologii rozszerzonej rzeczywistości jest dynamiczny i obiecuje wiele innowacyjnych zastosowań w przyszłości. Oczekuje się, że AR stanie się jeszcze bardziej zaawansowane dzięki postępom w technologiach takich jak:

  • 5G Szybsze i bardziej niezawodne połączenia sieciowe umożliwią przesyłanie większych ilości danych w czasie rzeczywistym, co poprawi jakość i płynność doświadczeń AR.
  • Sztuczna inteligencja (AI): Zastosowanie AI do analizy obrazów i rozpoznawania wzorców umożliwi bardziej zaawansowane i dokładne śledzenie obiektów oraz lepszą integrację wirtualnych elementów z rzeczywistym światem.
  • AR Cloud: Koncepcja AR Cloud polega na stworzeniu przestrzennej mapy rzeczywistego świata, która będzie dostępna dla wszystkich urządzeń AR. Umożliwi to współdzielenie informacji i doświadczeń AR między użytkownikami w czasie rzeczywistym.
  • Nowe urządzenia AR: Wraz z rozwojem technologii sprzętowych, takich jak inteligentne okulary i soczewki kontaktowe AR, użytkownicy będą mieli jeszcze łatwiejszy dostęp do rozszerzonej rzeczywistości na co dzień.

Rozszerzona rzeczywistość to zaawansowana technologia, która łączy świat rzeczywisty z wirtualnym, tworząc nowe możliwości interakcji i wzbogacenia doświadczeń użytkowników. Dzięki połączeniu czujników, algorytmów przetwarzania obrazu, renderowania grafiki w czasie rzeczywistym i technologii śledzenia pozycji, rozszerzona rzeczywistość stała się jednym z najdynamiczniej rozwijających się obszarów technologicznych. Jej przyszłość wygląda obiecująco, z potencjałem do dalszych innowacji i nowych zastosowań w wielu dziedzinach życia.