what is augmented reality technology
Este tutorial completo explica qué es la realidad aumentada y cómo funciona. Aprenda también sobre la tecnología, los ejemplos, la historia y las aplicaciones de la RA:
Este tutorial comienza explicando los conceptos básicos de la realidad aumentada (RA), incluido qué es y cómo funciona. Luego, veremos las principales aplicaciones de AR, como colaboración remota, salud, juegos, educación y fabricación, con ricos ejemplos. También cubriremos el hardware, las aplicaciones, el software y los dispositivos empleados en la realidad aumentada.
Este tutorial también se centrará en la perspectiva del mercado de la realidad aumentada y los problemas y desafíos en torno a los diferentes temas de realidad aumentada.
Lo que vas a aprender:
- ¿Qué es la realidad aumentada?
- ¿Cómo funciona la RA? Tecnología detrás
- Realidad aumentada Vs Realidad virtual Vs Realidad mixta
- Aplicaciones de realidad aumentada
- Conclusión
¿Qué es la realidad aumentada?
La RA permite superponer objetos virtuales en entornos del mundo real en tiempo real. La siguiente imagen muestra a un hombre que usa la aplicación IKEA AR para diseñar, mejorar y vivir la casa de sus sueños.
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Definición de realidad aumentada
La realidad aumentada se define como la tecnología y los métodos que permiten superponer objetos y entornos del mundo real con objetos virtuales 3D utilizando un dispositivo de realidad aumentada y permitir que lo virtual interactúe con los objetos del mundo real para crear los significados previstos.
A diferencia de la realidad virtual que intenta recrear y reemplazar todo un entorno de la vida real por uno virtual, la realidad aumentada se trata de enriquecer una imagen del mundo real con imágenes generadas por computadora e información digital. Busca cambiar la percepción agregando video, infografías, imágenes, sonido y otros detalles.
Dentro de un dispositivo que crea contenido AR; Las imágenes virtuales en 3D se superponen sobre objetos del mundo real en función de su relación geométrica. El dispositivo debe poder calcular la posición y orientación de los objetos con respecto a otros. La imagen combinada se proyecta en pantallas móviles, gafas AR, etc.
Por otro lado, hay dispositivos que usa el usuario para permitir que el usuario vea el contenido de AR. a diferencia de auriculares de realidad virtual que sumergen completamente a los usuarios en mundos simulados, las gafas AR no lo hacen. Las gafas permiten agregar, superponer un objeto virtual al objeto del mundo real, por ejemplo, colocar marcadores AR en las máquinas para marcar las áreas de reparación.
Un usuario que usa las gafas AR puede ver el objeto real o el entorno a su alrededor, pero enriquecido con la imagen virtual.
Aunque la primera aplicación fue en el ejército y la televisión desde la acuñación del término en 1990, la RA se aplica ahora en los juegos, la educación y la formación, y en otros campos. La mayor parte se aplica como aplicaciones AR que se pueden instalar en teléfonos y computadoras. Hoy en día, está mejorado con tecnología de telefonía móvil como GPS, 3G y 4G, y detección remota.
Tipos de RA
La realidad aumentada es de cuatro tipos: RA sin marcadores, basada en marcadores, basada en proyección y basada en superposición. Veámoslos uno a uno en detalle.
# 1) RA basada en marcadores
Un marcador, que es un objeto visual especial como un letrero especial o cualquier cosa, y una cámara se utilizan para iniciar las animaciones digitales en 3D. El sistema calculará la orientación y posición del mercado para posicionar el contenido de manera efectiva.
Ejemplo de AR basado en marcadores: Una aplicación de decoración de RA móvil basada en marcadores.
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# 2) RA sin marcadores
Se utiliza en aplicaciones de navegación, negocios y eventos, por ejemplo, la tecnología utiliza información basada en la ubicación para determinar qué contenido obtiene o encuentra el usuario en un área determinada. Puede usar GPS, brújulas, giroscopios y acelerómetros como se puede usar en teléfonos móviles.
El siguiente ejemplo muestra que una RA sin marcadores no necesita marcadores físicos para colocar objetos en un espacio del mundo real:
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# 3) RA basada en proyectos
Este tipo utiliza luz sintética proyectada sobre las superficies físicas para detectar la interacción del usuario con las superficies. Se usa en hologramas como en Star Wars y otras películas de ciencia ficción.
La siguiente imagen es un ejemplo que muestra una proyección de espada en un auricular AR basado en proyectos AR:
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# 4) RA basada en superposición
En este caso, el artículo original se reemplaza con un aumento, total o parcialmente. El siguiente ejemplo permite a los usuarios colocar un mueble virtual sobre la imagen de una habitación con una escala en la aplicación Catálogo IKEA.
IKEA es un ejemplo de RA basada en superposición:
Breve historia de la RA
1968 : Ivan Sutherland y Bob Sproull crearon la primera pantalla del mundo montada en la cabeza con gráficos de computadora primitivos.
La espada de Damocles
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1975 : Videoplace, un laboratorio de AR, es creado por Myron Krueger. La misión era tener interacciones de movimiento humano con material digital. Esta tecnología se empleó posteriormente en proyectores, cámaras y siluetas en pantalla.
Myron Krueger
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1980: EyeTap, la primera computadora portátil que ganó frente al ojo, desarrollada por Steve Mann. EyeTap grabó imágenes y superpuso otras sobre ellas. Podría jugarse con movimientos de la cabeza.
Steve Mann
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1987 : Douglas George y Robert Morris desarrollaron un prototipo de Heads-Up Display (HUD). Mostró datos astronómicos sobre el cielo real.
HUD automotriz
1990 : El término realidad aumentada fue acuñado por Thomas Caudell y David Mizell, investigadores de la empresa Boeing.
David Mizell
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Thomas Caudell
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1992: Los accesorios virtuales, un sistema de RA, fueron desarrollados por Louise Rosenberg de la Fuerza Aérea de EE. UU.
Accesorios virtuales:
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1999: Frank Deigado y Mike Abernathy y su equipo de científicos desarrollaron un nuevo software de navegación que podría generar pistas y datos de calles a partir de un video de helicóptero.
2000: ARToolKit, un SDK de código abierto, fue desarrollado por un científico japonés Hirokazu Kato. Más tarde se ajustó para trabajar con Adobe.
2004: Sistema de RA montado en el casco para exteriores presentado por Trimble Navigation.
2008: AR Travel Guide para dispositivos móviles Android hecha por Wikitude.
2013 a la fecha: Google Glass con conexión a Internet Bluetooth, Windows HoloLens: gafas de realidad aumentada con sensores para mostrar hologramas en HD, el juego Pokemon Go de Niantic para dispositivos móviles.
Gafas inteligentes:
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¿Cómo funciona la RA? Tecnología detrás
Primero está la generación de imágenes de entornos del mundo real. En segundo lugar, se utiliza tecnología que permite superponer imágenes en 3D sobre las imágenes de los objetos del mundo real. El tercero es el uso de tecnología para permitir que los usuarios interactúen e interactúen con los entornos simulados.
La RA se puede mostrar en pantallas, anteojos, dispositivos de mano, teléfonos móviles y pantallas montadas en la cabeza.
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Como tal, tenemos AR basada en dispositivos móviles, AR de equipo montado en la cabeza, AR de gafas inteligentes y AR basada en la web. Los auriculares son más envolventes que los basados en dispositivos móviles y otros tipos. Las gafas inteligentes son dispositivos AR portátiles que brindan vistas en primera persona, mientras que los basados en la web no requieren la descarga de ninguna aplicación.
Configuraciones de gafas AR:
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Utiliza S.L.A.M. tecnología (localización y mapeo simultáneo) y tecnología de seguimiento de profundidad para calcular la distancia al objeto utilizando datos de sensores, además de otras tecnologías.
Tecnología de realidad aumentada
La tecnología AR permite el aumento en tiempo real y este aumento tiene lugar dentro del contexto del entorno. Se pueden usar animaciones, imágenes, videos y modelos 3D y los usuarios pueden ver objetos con luz natural y sintética.
SLAM basado en visual:
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Tecnología de localización y mapeo simultáneos (SLAM) es un conjunto de algoritmos que resuelven problemas de localización y mapeo simultáneos.
SLAM utiliza puntos de características para ayudar a los usuarios a comprender el mundo físico. La tecnología permite que las aplicaciones comprendan objetos y escenas en 3D. Permite el seguimiento del mundo físico al instante. También permite la superposición de simulaciones digitales.
SLAM utiliza un robot móvil como la tecnología de dispositivo móvil para detectar el entorno circundante y luego crear un mapa virtual; y trazar su posición, dirección y ruta en ese mapa. Aparte de AR, se emplea en drones, vehículos aéreos, vehículos no tripulados y robots de limpieza. por ejemplo, utiliza inteligencia artificial y aprendizaje automático para comprender las ubicaciones.
La detección y combinación de características se realiza mediante cámaras y sensores que recopilan puntos de características desde varios puntos de vista. La técnica de triangulación luego infiere la ubicación tridimensional del objeto.
En AR, SLAM ayuda a colocar y combinar el objeto virtual en un objeto real.
RA basada en reconocimiento: Es una cámara para identificar marcadores para que sea posible una superposición si hay un marcador detectado. El dispositivo detecta y calcula la posición y orientación del marcador y reemplaza el marcador del mundo real con su versión 3D. Luego calcula la posición y orientación de los demás. Al girar el marcador, se gira todo el objeto.
Enfoque basado en la ubicación. Aquí tLas simulaciones o visualizaciones se generan a partir de datos recopilados por GPS, brújulas digitales, acelerómetros y medidores de velocidad. Es muy común en los teléfonos inteligentes.
Tecnología de seguimiento de profundidad: Las cámaras de seguimiento de mapas de profundidad como Microsoft Kinect generan un mapa de profundidad en tiempo real utilizando diferentes tecnologías para calcular la distancia en tiempo real de los objetos en el área de seguimiento desde la cámara. Las tecnologías aíslan un objeto del mapa de profundidad general y lo analizan.
El siguiente ejemplo es de seguimiento manual utilizando algoritmos de profundidad:
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Tecnología de seguimiento de características naturales: Puede usarse para rastrear objetos rígidos en un trabajo de mantenimiento o ensamblaje. Se utiliza un algoritmo de seguimiento de varias etapas para estimar el movimiento de un objeto con mayor precisión. El seguimiento de marcadores se utiliza, como alternativa, junto con las técnicas de calibración.
La superposición de animaciones y objetos virtuales en 3D sobre objetos del mundo real se basa en su relación geométrica. Las cámaras de seguimiento facial extendidas ahora están disponibles en teléfonos inteligentes como el iPhone XR, que tiene cámaras TrueDepth para permitir mejores experiencias de AR.
Dispositivos y componentes de AR
Cámara Kinect AR:
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Cámaras y sensores: Esto incluye cámaras AR u otras cámaras, por ejemplo, en los teléfonos inteligentes, tome imágenes en 3D de objetos del mundo real para enviarlas para su procesamiento. Los sensores recopilan datos sobre la interacción del usuario con la aplicación y los objetos virtuales y los envían para su procesamiento.
Dispositivos de procesamiento: Los teléfonos inteligentes AR, las computadoras y los dispositivos especiales utilizan gráficos, GPU, CPU, memoria flash, RAM, Bluetooth, WiFi, GPS, etc. para procesar las imágenes en 3D y las señales de los sensores. Pueden medir velocidad, ángulo, orientación, dirección, etc.
Proyector: La proyección AR implica proyectar simulaciones generadas en lentes de auriculares AR u otras superficies para su visualización. Esto emplea un proyector en miniatura.
Aquí hay un video: Primer proyector AR para teléfonos inteligentes
Reflectores: Los reflectores, como los espejos, se utilizan en dispositivos AR para ayudar a los ojos humanos a ver imágenes virtuales. Se puede usar una serie de pequeños espejos curvos o espejos de doble cara para reflejar la luz en la cámara AR y el ojo del usuario, principalmente para alinear correctamente la imagen.
Dispositivos móviles: Los teléfonos inteligentes modernos son muy aplicables para AR porque contienen GPS, sensores, cámaras, acelerómetros, giroscopios, brújulas digitales, pantallas y GPU / CPU integrados. Además, las aplicaciones de RA se pueden instalar en dispositivos móviles para experiencias de RA móviles.
La siguiente imagen es un ejemplo que muestra AR en iPhone X:
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Head-Up Display o HUD: Un dispositivo especial que proyecta datos AR en una pantalla transparente para su visualización. Primero se empleó en el entrenamiento de militares, pero ahora se usa en aviación, automóvil, manufactura, deportes, etc.
Gafas AR también llamadas gafas inteligentes: Las gafas inteligentes sirven para mostrar notificaciones. por ejemplo, desde teléfonos inteligentes. Incluyen gafas de Google, gafas Laforge AR y Laster See-Thru, entre otras.
Lentes de contacto AR (o lentes inteligentes): Se usan para estar en contacto con los ojos. Fabricantes como Sony están trabajando en lentes con características adicionales, como la capacidad de tomar fotos o almacenar datos.
Los lentes de contacto AR se usan en contacto con el ojo:
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Pantallas retinianas virtuales: Crean imágenes proyectando luces láser en el ojo humano.
Aquí hay un video: Pantalla de retina virtual
Beneficios de la RA
Veamos algunos beneficios de la RA para su empresa u organización y cómo integrarla:
- La integración o adopción depende de su caso de uso y aplicación. Es posible que desee emplearlo para monitorear el trabajo de mantenimiento y producción, realizar recorridos virtuales de propiedades inmobiliarias, publicitar productos, impulsar el diseño remoto, etc.
- Hoy en día, los probadores virtuales pueden ayudar a disminuir las devoluciones de compra y mejorar las decisiones de compra que toman los compradores.
- Los vendedores pueden producir y publicar contenido AR de marca interesante e insertar anuncios en ellos para que la gente pueda conocer sus productos cuando vean el contenido. La RA mejora el compromiso.
- En la fabricación, los marcadores de RA en las imágenes de los equipos de fabricación ayudan a los directores de proyectos a supervisar el trabajo de forma remota. Reduce la necesidad de utilizar mapas y plantas digitales. Por ejemplo, Se puede apuntar un dispositivo o máquina en un lugar para determinar si encajará en su posición.
- Las simulaciones inmersivas de la vida real brindan beneficios pedagógicos a los alumnos. Las simulaciones en el aprendizaje y la formación basados en juegos tienen beneficios psicológicos y aumentan la empatía entre los alumnos, como lo demuestran los investigadores.
- Los estudiantes de medicina pueden usar simulaciones de AR y VR para probar primero y tantas cirugías como sea posible sin grandes presupuestos o lesiones innecesarias para los pacientes, todo con inmersión y experiencias casi reales.
La siguiente imagen muestra cómo se aplica la RA en la formación médica para una práctica quirúrgica:
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- Usando AR, los futuros astronautas pueden probar su primera o próxima misión espacial.
- La RA permite el turismo virtual. Las aplicaciones de RA, por ejemplo, pueden proporcionar direcciones a destinos deseables, traducir los letreros en la calle y proporcionar información sobre visitas turísticas. A buen ejemplo es una aplicación de navegación GPS. El contenido de RA permite la producción de nuevas experiencias culturales, por ejemplo, donde se agrega realidad adicional a los museos.
- Se espera que la realidad aumentada expandirse a $ 150 mil millones para 2020 . Se está expandiendo más que la realidad virtual con $ 120 mil millones en comparación con $ 30 mil millones. Se espera que los dispositivos habilitados para AR alcancen los 2.500 millones en 2023.
- El desarrollo de aplicaciones de marca propia es una de las formas más comunes que utilizan las empresas para interactuar con la tecnología de RA. Las empresas aún pueden colocar anuncios en plataformas y contenido de AR de terceros, comprar licencias en software desarrollado o alquilar espacios para su contenido y audiencias de AR.
- Los desarrolladores pueden usar plataformas de desarrollo de AR como ARKit y ARCore para desarrollar aplicaciones e integrar AR en aplicaciones comerciales.
Realidad aumentada Vs Realidad virtual Vs Realidad mixta
La realidad aumentada es similar a la realidad virtual y la realidad mixta, donde ambas intentan generar simulaciones virtuales en 3D de objetos del mundo real. La realidad mixta mezcla objetos reales y simulados.
Todos los casos anteriores utilizan sensores y marcadores para rastrear la posición de objetos virtuales y del mundo real. AR usa los sensores y marcadores para detectar la posición de los objetos del mundo real y luego para determinar la ubicación de los simulados. El AR muestra una imagen para proyectarla al usuario. En la realidad virtual, que también emplea algoritmos matemáticos, el mundo simulado reaccionará según los movimientos de la cabeza y los ojos del usuario.
Sin embargo, mientras que la realidad virtual aísla al usuario del mundo real para sumergirlo por completo en mundos simulados, la realidad aumentada es parcialmente inmersiva.
=> Lectura recomendada - AR Vs VR: una comparación
La realidad mixta combina AR y VR. Implica la interacción tanto del mundo real como de los objetos virtuales.
Aplicaciones de realidad aumentada
| Solicitud | Descripción / explicación |
|---|---|
| Medicina / Salud | La RA puede ayudar a capacitar a los trabajadores de la salud de forma remota, ayudar a monitorear situaciones de salud y a diagnosticar pacientes. |
| Juego de azar | La RA permite mejores experiencias de juego a medida que los campos de juego se están moviendo de las esferas virtuales para incluir experiencias de la vida real donde los jugadores pueden realizar actividades de la vida real para jugar. |
| Comercio minorista y publicidad | La RA puede mejorar las experiencias de los clientes presentándoles modelos 3D de productos y ayudándolos a tomar mejores decisiones al brindarles recorridos virtuales de productos, como en un inmueble. Se puede utilizar para llevar a los clientes a tiendas y salas virtuales. Los clientes pueden superponer los elementos 3D en sus espacios, como cuando compran muebles, para seleccionar los elementos que mejor se adapten a sus espacios, en cuanto a tamaño, forma, color y tipo. En la publicidad, los anuncios se pueden incluir en el contenido de RA para ayudar a las empresas a popularizar su contenido entre los espectadores. |
| Fabricación y mantenimiento | En el mantenimiento, los profesionales pueden dirigir a los técnicos de reparación de forma remota para que realicen reparaciones y trabajos de mantenimiento mientras están en el suelo utilizando aplicaciones de realidad aumentada sin que los profesionales se desplacen al lugar. Esto puede ser útil en lugares donde es difícil viajar a la ubicación. |
| Educación | Los modelos interactivos de RA se utilizan para la formación y el aprendizaje. |
| Militar | AR ayuda en la navegación avanzada y ayuda a marcar objetos en tiempo real. |
| Turismo | La RA, además de colocar anuncios en el contenido de RA, se puede utilizar para la navegación, proporcionando datos sobre destinos, direcciones y turismo. |
Ejemplo de RA en la vida real
- Elements 4D es una aplicación de aprendizaje de química que emplea AR para hacer que la química sea más divertida y atractiva. Con él, los estudiantes hacen cubos de papel a partir de los bloques de elementos y los colocan frente a sus cámaras AR en sus dispositivos. Luego pueden ver representaciones de sus elementos químicos, nombres y pesos atómicos. Los estudiantes pueden juntar los cubos para ver si reaccionan y ver reacciones químicas.
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- Google Expeditions, donde Google usa cartones, ya permite a los estudiantes de todo el mundo realizar recorridos virtuales para estudios de historia, religión y geografía.
- Human Anatomy Atlas permite a los estudiantes explorar más de 10,000 modelos de cuerpo humano en 3D en siete idiomas, para que los estudiantes aprendan las partes, cómo funcionan y mejoren su conocimiento.
- Touch Surgery simula la práctica quirúrgica. En asociación con DAQRI, una empresa de AR, las instituciones médicas pueden ver a sus estudiantes practicando cirugía en pacientes virtuales.
- La aplicación móvil IKEA es famosa en recorridos y pruebas de productos inmobiliarios y domésticos. Otras aplicaciones incluyen la aplicación Pokemon Go de Nintendo para juegos.
Más información = >> Ejemplos de aplicaciones de realidad aumentada
Desarrollar y diseñar para AR
Las plataformas de desarrollo de RA son plataformas en las que puede desarrollar o codificar aplicaciones de RA. Ejemplos incluyen ZapWorks, ARToolKit, MAXST para Windows AR y AR para teléfonos inteligentes, DAQRI, SmartReality, ARCore de Google, la plataforma Windows Mixed Reality AR, Vuforia y ARKit de Apple. Algunas permiten el desarrollo de aplicaciones para móviles, otras para PC y en diferentes sistemas operativos.
Las plataformas de desarrollo AR permiten a los desarrolladores brindar a las aplicaciones diferentes características, como soporte para otras plataformas como Unity, seguimiento 3D, reconocimiento de texto, creación de mapas 3D, almacenamiento en la nube, soporte para cámaras individuales y 3D, soporte para lentes inteligentes,
Diferentes plataformas permiten el desarrollo de aplicaciones basadas en marcadores y / o en ubicación. Las características a considerar al seleccionar una plataforma incluyen costo, soporte de plataforma, soporte de reconocimiento de imágenes, reconocimiento 3D y el seguimiento es una característica más importante, soporte para plataformas de terceros como Unity desde donde los usuarios pueden importar y exportar proyectos de AR e integrarse con otros plataformas, soporte de almacenamiento local o en la nube, soporte GPS, soporte SLAM, etc.
Las aplicaciones de RA desarrolladas con estas plataformas admiten una gran variedad de funciones y capacidades. Pueden permitir que el contenido se vea con una o una variedad de lentes AR que tengan objetos AR prefabricados, soporte para mapeo de reflejos donde los objetos tienen reflejos, seguimiento de imágenes en tiempo real, reconocimiento 2D y 3D,
Algunos SDK o kits de desarrollo de software permiten el desarrollo de aplicaciones mediante el método de arrastrar y soltar, mientras que otros requieren conocimientos de codificación.
Algunas aplicaciones de RA permiten a los usuarios desarrollar, cargar y editar contenido propio de RA.
Conclusión
En esta realidad aumentada, aprendimos que la tecnología permite la superposición de objetos virtuales en entornos u objetos del mundo real. Utiliza una combinación de tecnologías que incluyen SLAM, seguimiento de profundidad y seguimiento de características naturales y reconocimiento de objetos, entre otros.
Este tutorial de realidad aumentada se centró en la introducción de AR, los conceptos básicos de su funcionamiento, la tecnología de AR y su aplicación. Finalmente, consideramos la mejor práctica para aquellos interesados en integrarse y desarrollar para AR.
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