هر آنچه که باید از واقعیت افزوده بدانید!

1.واقعیت افزوده چیست؟

با واقعیت افزوده Augmented Reality ، می توان محتوای مجازی را در دنیای واقعی استفاده کرد. این امر با کمک امکانات دیجیتالی فراهم می شود.در واقع، واقعیت افزوده نتیجه استفاده از فناوری برای به تصویر کشیدن اطلاعات – صداها ، تصاویر و متن – در دنیایی است که ما می بینیم.به عبارت دیگر واقعیت افزوده به معنای محیط های رایانه ای است که بتوانید با آنها تعامل داشته باشید و در آن غوطه ور شوید.

واقعیت افزوده (AR) به ما امکان می دهد محیط فیزیکی و دنیای واقعی خود را که با ورودی های حسی رایانه ای مانند اشیاء سه بعدی ، هولوگرام ، تجسم داده ها ، فیلم ها یا داده های GPS مخلوط شده است ، مشاهده کنیم.

اپلیکیشن های AR در سیستم های هوشمند از قبیل موبایل قابل‌ استفاده می‌باشند،  نکته قابل توجه ای که هست امروزه دسترسی به این اپلیکیشن ها به سمت استفاده از تجهیزاتی از قبیل عینک‌های هوشمند و نمایشگرهای نصب شونده بر روی سر درحرکت است.

از مهم‌ترین مزایای این اپلیکیشن ها این است که شما می‌توانید تمام خواسته‌های خود برای تبلیغ و معرفی محصول و یا برندتان را به بهترین شکل برای مشتریان نمایش دهید. مشتریان شما با استفاده از گوشی و یا تبلت خود تصاویر ساده محصول و یا آرم برند شمارا به شکل تصاویر سه بعدی، متن و یا حتی ویدیو تماشا خواهند کرد.

واقعیت افزوده نمونه ای از یک زنجیره عمومی تر است. که به عنوان واقعیت مختلط شناخته می شود و در آن محیط دنیای واقعی توسط یک کامپیوتر اصلاح می شود.

واقعیت افزوده در دنیای امروز

واقعیت افزوده اغلب به عنوان نوعی فناوری آینده نگر ارائه می شود، اما شکلی از آن سالهاست که وجود دارد. به عنوان مثال ، نمایشگرهای سربالا در بسیاری از هواپیماهای جنگنده از دهه 1990 اطلاعاتی در مورد جهت و سرعت هواپیما نشان می دهد. چند سال بعد این نمایشگرها می توانند نشان دهند که کدام اشیا در میدان دید هدف هستند.
در یک دهه گذشته ، آزمایشگاه ها و شرکت های مختلف دستگاه هایی ساخته اند که واقعیت افزوده را به ما ارائه می دهند. در سال 2009 ، گروه رابط کاربری مایعات آزمایشگاه MIT SixthSense ، دستگاهی را ارائه داد که ترکیبی از دوربین، پروژکتور کوچک ، تلفن هوشمند و آینه است. این دستگاه از قفسه سینه کاربر به شکل بند از گردن آویزان است. از چهار دستگاه حسگر در انگشتان کاربر می توان برای دستکاری تصاویر پیش بینی شده توسط SixthSense استفاده کرد.

موبایل و تبلت ابزاری هستند، که واقعیت افزوده را با سرعت بیشتری به زندگی مردم وارد می کنند. به عنوان مثال برنامه Star Walk Vito Technology، به کاربر اجازه می دهد با روشن کردن دوربین در تبلت و موبایل خود آسمان را ببیند و نام ستاره ها و سیارات را که بر روی تصویر قرار گرفته اند، ببیند. برنامه دیگری به نام Layar از GPS گوشی هوشمند و دوربین آن برای جمع آوری اطلاعات در مورد محیط کاربر استفاده می کند. سپس اطلاعات مربوط به رستوران ها ، فروشگاه ها و نقاط مورد علاقه را نشان می دهد.

2.پیشینه واقعیت افزوده

واقعیت افزوده برای اولین بار توسط یک فیلمبردار به نام مورتون هایلیگ در سال 1957 تهیه شد. او سنسوری اختراع کرد که تصاویر ، صداها ، لرزش و بو را به بیننده منتقل می کرد. البته آن با کامپیوتر نمیشد کنترل کرد. اما این اولین نمونه از تلاش برای اضافه کردن داده های اضافی به یک تجربه است.

سپس  فناوری AR در سال 1968 در هاروارد توسط ایوان ساترلند ، دانشمند علوم رایانه که یك سیستم نمایشگر قابل نصب بر روی سر ایجاد كرد ، توسعه یافت. در دهه های بعدی، آزمایشگاه های دانشگاهی، شرکت ها و آژانس های ملی  فناوری AR را برای استفاده از ابزار پوشیدنی ها و نمایشگرهای دیجیتال پیشرفت بیشتری دادند.
این سیستم های اولیه اطلاعات مجازی را بر روی محیط فیزیکی (به عنوان مثال ، همپوشانی زمین با اطلاعات مکانی) قرار می داد و شبیه سازی هایی برای اهداف هواپیمایی ، نظامی و صنعتی تهیه می کرد.

در سال 1975 ، میرون Krueger ، یک هنرمند رایانه ای آمریکایی اولین رابط “واقعیت مجازی” را در قالب “Videoplace” توسعه داد. که به کاربران خود اجازه می داد تا اشیاء مجازی را دستکاری کنند و با محیط واقعی تعامل برقرار کنند.

البته اولین مفهوم واقعیت افزوده توسط تام کودل، محقق بوئینگ برای اولین بار در سال 1990 استفاده شده است.

اولین سیستم صحیح AR که احتمالاً عملکردی بود كه در آزمایشگاه تحقیقاتی آرمسترانگ USAF توسط لوئیس روزنبرگ در سال 1992 ایجاد شد. این به نام Virtual Fixtures نامگذاری شد و یك سیستم رباتیک بسیار پیچیده بود كه برای جبران كمبود قدرت پردازش گرافیك سه بعدی با سرعت بالا طراحی شده بود. در اوایل دهه 90 این امر پوشش اطلاعاتی حسی را در یک فضای کاری برای بهبود بهره‌وری انسان فعال کرد

اولین نرم افزار تجاری AR در سال 2008 تهیه شد. این برنامه برای اهداف تبلیغاتی توسط آژانس های آلمانی در مونیخ ساخته شد. آنها یک آگهی چاپی مجله ای از یک مدل BMW Mini را طراحی کردند که وقتی جلوی دوربین کامپیوتر گرفته می شد ، روی صفحه نیز ظاهر می شد.
از آنجا که مدل مجازی به نشانگرهای موجود در تبلیغات فیزیکی متصل شده بود ، کاربر می توانست ماشین را بر روی صفحه به راحتی کنترل کند و با دستکاری بر روی کاغذ زوایای مختلف ماشین را مشاهده کند. این برنامه یکی از اولین کمپین های بازاریابی است که امکان تعامل با یک مدل دیجیتال را در زمان واقعی فراهم می کند.

3.انواع واقعیت افزوده

در ادامه انواع مدل‌های مختلف پیاده‌سازی پروژه‌های واقعیت افزوده شرح داده می‌شود.

3.1- واقعیت افزوده مبتنی بر نشانگر  Marker Based Augmented Reality

هر چیز قدیمی در واقعیت افزوده AR دارای یک نشانگر است. معمولاً یک شی فیزیکی یا یک تکه کاغذ است که روی آن یک نماد چاپ شده است.
تلفن خود را به سمت آن نشانه رفته و تجربه AR بر روی آن ظاهر می شود. نشانگر به دوربین کمک می کند تا مکان را در محل قرار دهد. نشانگرها مطمئناً در فضای AR جایگاهی دارند ، بخصوص اینکه فناوری AR فناوری جوانی است. یکی از مزایای بزرگ استفاده از نشانگر این است که آنها نیازی به تلفن شما برای داشتن ژیروسکوپ ندارند. استفاده از یک نشانگر همچنین خوب است اگر می خواهید کاربر را از یک نقطه پرش خاص به محتوای AR ببرید که آنها نمی دانستند یا به دنبال آن هستند.

3.2- واقعیت افزوده بدون نشانه گر  Marker-less Augmented Reality

واقعیت افزوده بدون نشانه گر یک دنیای کاملاً دیگر است. این برنامه از چیزی به نام SLAM استفاده می کند، موقعیت مکانی و نقشه برداری همزمان، که به شما امکان می دهد شی مجازی را تقریباً در هر کجا که می خواهید قرار دهید ، تا زمانی که یک سطح نسبتاً مسطح باشد.

واقعیت افزوده  بدون نشانه گر را می توان برای كاربردهای پزشكی مانند آموزش ، تلكتورینگ یا توضیحات قبل از عمل استفاده كرد.

3.3- واقعیت افزوده مبتنی بر موقعیت مکانی  Location based  Augmented Reality

واقعیت افزوده مبتنی بر موقعیت مکانی به توسعه دهندگان امکان می دهد محتوای دیجیتال تعاملی و مفید را به نشانگرهای مبتنی بر جغرافیایی متصل کنند.

معنی این امر این است که شما می توانید داده های دیجیتال را با هم تطبیق دهید. بنابراین انیمیشن ها ، تصاویر یا داده های دیگر را در فضای واقعی و فیزیکی دیجیتالی کنید. وقتی این فناوری واقعیت افزوده را با سنسورهای مبتنی بر مکان ، نشانگرهای موجود GPS و GPS ترکیب می کنید ، می توانید ببینید که چقدر این قدرتمند است. نتیجه انجام این کار خوب می تواند یک تجربه جذاب و منحصر به فرد برای کاربر باشد.

3.4- واقعیت افزوده تلفیقی Superimposition Augmented Reality

بخشی از ظاهر اصلی شی را با نمای جدید یا تقویت شده از همان شی تلفیق می کند. در واقعیت افزوده تلفیقی، تشخیص شی نقش حیاتی دارد. اگر نتواند تعیین کند که شیء چیست، برنامه نمی تواند نمای اصلی را با یک افزودنی روی هم قراربدهد.

یک نمونه قوی از واقعیت افزوده تلفیقی را می توان در کاتالوگ مبلمان واقعیت افزوده Ikea یافت. کاربران با بارگیری یک برنامه و اسکن صفحات انتخاب شده در کاتالوگ چاپی یا دیجیتالی آنها، کاربران می توانند با کمک واقعیت افزوده ، مبلمان مجازی Ikea را در خانه خود قرار دهند.

3.5- واقعیت افزوده مبتنی بر پروجکشن Projection Based Augmented Reality

واقعیت افزوده مبتنی بر پروجکشن با پرتاب نور مصنوعی بر روی سطوح دنیای واقعی کار می کند. طرح ریزی روی اشیاء می تواند برای ایجاد فریب در مورد موقعیت ، جهت گیری و عمق یک شی مورد استفاده قرار گیرد. در چنین حالتی یک شی و ساختار آن به طور عمیق بررسی می شود.

برنامه های کاربردی واقعیت افزوده مبتنی بر پروجکشن با ارسال نور به یک سطح دنیای واقعی و سپس احساس تعامل انسانی (یعنی لمس) آن نور ، امکان تعامل انسان را فراهم می کنند.

یکی دیگر از کاربردهای جالب واقعیت افزوده مبتنی بر پروجکشن ،با بهره گیری از فناوری لیزری پلاسما هولوگرام سه بعدی (3D) را در هوا پخش می کند.

3.6- واقعیت افزوده تشریحی Outlining Augmented Reality

اگر چه چشم انسان به عنوان بهترین دوربین در جهان شناخته شده است، اما محدودیت هایی وجود دارد. نمی توانیم خیلی طولانی به اشیا نگاه کنیم. در شرایط کم نور به خوبی نمی توانیم ببینیم. برای چنین مواردی دوربین های ویژه ای ساخته شده اند.

برنامه های واقعیت افزوده که به صورت تشریحی انجام می شوند از چنین دوربین هایی استفاده می کنند. به عنوان مثال ، هر زمان که ماشین مدرن خود را در تاریکی پارک می کنید ، با ترسیم AR مرزهای جاده مشخص شده و آنها را برای شما مشخص می کند. این روش همچنین می تواند در معماری و مهندسی برای ترسیم ساختمان ها و ستون های نگهدارنده آنها مورد استفاده قرار گیرد.

4. واقعیت افزوده چگونه کار می کند؟

فناوری واقعیت افزوده با نمایش بصری گرافیک های تولید شده توسط رایانه به عنوان بخشی از زندگی واقعی، دنیای مجازی را با دنیای واقعی ادغام می کند.

کاربر با فناوری AR  قادر به دیدن نور مصنوعی و نور طبیعی است و از قرار گرفتن در دنیای واقعی آگاه است. برنامه های AR از نمایشگرهای متنوعی مانند صفحه نمایش ، نمایشگر ، دستگاه های دستی یا عینک استفاده می کنند.

فناوری واقعیت افزوده از اجزای زیر استفاده می کند:

4.1 – حسگرها و دوربین ها

حسگر دستگاه های مختلف داده های مربوط به تعاملات کاربران را جمع آوری کرده و برای پردازش ارسال می کند. دوربین های موجود در دستگاه محیط اطراف را اسکن می کند و با استفاده از این اطلاعات، اشیا فیزیکی را پیدا می کند و مدل های سه بعدی تولید می شود. این دوربین ها می تواند خاص با کیفیت بالا، مانند Microsoft Hololens ، و یا دوربین های معمولی تلفن های هوشمند باشد.

4.2 – پردازشگر

دستگاه های محاسباتی AR در حالت ایده آل مانند کامپیوترهای کوچک عمل می کنند، شبیه آنچه که تلفن های هوشمند مدرن از قبل انجام می دادند. بنابراین، برای استفاده از برنامه های AR ، به CPU ، GPU ، حافظه فلش ، RAM ، بلوتوث / WiFi ، GPS و غیره نیاز دارید تا سرعت ، زاویه ، جهت ، جهت گیری در فضا را اندازه گیری کنید.

4.3 – Projection

این دستگاه با “واقعیت افزوده مبتنی بر پروجکشن” تفاوت دارد. Projection به یک پروژکتور مینیاتوری در هدست های AR اشاره دارد، که داده ها را از حسگرها می گیرد و در نتیجه محتوای دیجیتال را  پردازش و روی یک سطح برای مشاهده کاربران ارائه می دهد.

4.4 – بازتاب

برخی از دستگاه ها با استفاده از برنامه های AR دارای آینه ای هستند تا با بازتاب نور به دوربین و چشم کاربر به چشم انسان کمک کند تا تصاویر مجازی را مشاهده کند. این مسیرهای بازتاب به ترازبندی مناسب تصویر با چشم کاربران کمک می کند.

5. کاربردهای واقعیت افزوده

5.1 – واقعیت افزوده در پزشکی

امروزه از واقعیت افزوده در صنعت پزشکی هم مورد استفاده قرار می گیرد. کاربردهای آن از تجهیزات MRI تا انجام عمل های جراحی بسیار ظریف را شامل می شود. تکنولوژی AR منجرب به افزایش اثربخشی آموزش پزشکی در ابعاد بسیاری شده است.

به عنوان مثال در کلینیک کلیولند در دانشگاه کیس وسترن رزرو، با  استفاد از یک هدست AR به دانشجویان آناتومی را آموزش می دهند. این فناوری برای آنها این امکان را فراهم می کند تا بدون اینکه نیاز به کالبد شکافی جسد باشد، بدن انسان را مورد مطالعه و بررسی قرار دهند.

5.2 – واقعیت افزوده در سرگرمی

در صنعت سرگرمی در واقع همه چیز ایجاد یک رابطه قوی بین شخصیت های مارک دار و مخاطبان است. بعضی از شخصیت ها مانند هری پاتر بسیار موفق آمیز بودند. خوانندگان کتاب و تماشاگران سری فیلم های هری پاتر احساس می کنند شخصیت ها را می شناسند و عطش محتوای اضافه را دارند.

برمدهای فعال در زمینه بازی و سرگرمی تکنولوژی AR را فرصت عالی برای بازاریابی و ایجاد پیوندهای عمیق بین شخصیت ها و مخاطبان خود می دانند. سازندگان AR sensation Pokemon Go قصد دارند بازی AR با مضمون هری پاتر را منتشر کنند که طرفداران آن می توانند روز به روز با آن ارتباط قوی تری برقرار کنند.

5.3 – واقعیت افزوده در تعمیر و نگهداری

یکی از بزرگترین موارد استفاده صنعتی AR برای تعمیر و نگهداری تجهیزات پیچیده است. خواه یک موتور اتومبیل باشد یا یک دستگاه MRI ،با استفاده از هدست ها و عینک های AR می توانند اطلاعات مفیدی در مورد نقاط مشکل را نشان دهند.

پورشه در حال آزمایش AR به عنوان روشی جدید برای کمک به مکانیک ها در هنگام سرویس دهی و نگهداری از مشتریان خود است. آنها به مهندسان سرویس از راه دور پورشه امکان استفاده از عینک های هوشمند ODG را می دهد تا بتوانند با HQ مستقر در Atlanta  پورشه ارتباط برقرار کرده و از کمک در زمان واقعی برخوردار شوند.

5.4 – واقعیت افزوده در خرده فروشی

بخش خرده فروشی هم در حال شروع استفاده از تکنولوژی AR برای کمک به مشتریان خود است. تا تجربه لذت بخش تر و تعامل بیشتر به مشتریان خود در خرید بدهند. مدت هاست که خریداران از تلفن های هوشمند خود برای مقایسه قیمت ها و کسب اطلاعات در مورد محصولات موجود در فروشگاه استفاده می کنند.

مارک معروف موتور سیکلت در دنیا، هارلی دیویدسون، با ایجاد یک برنامه AR که خریداران می توانند از آن در فروشگاه استفاده کنند، یکی از نمونه های عالی استفاده یک برند از این روند است. 
آنها برنامه ویژه ای برای مشتریان خود ایجاد كرده اند كه به آنها اجازه می دهد موتورسیكلتی را در فروشگاه مشاهده كرده و آن را به صورت سفارشی (تغییر رنگ، افزودن لوازم جانبی) با تلفن های هوشمند خود طراحی كنند.

5.5 – واقعیت افزوده در طراحی و معماری

با توجه به قابلیت های این فنآوری کاملاً طبیعی است که در طراحی معماری و ساخت و ساز جایگاه به سزایی پیدا کرده است. تکنولوژی AR می تواند به افراد متخصص کمک کند تا مراحل طرح نهایی خود را به سهولت تجسم کنند.

استفاده از هدست این امکان را برای معماران، مهندسان و متخصصان طراحی فراهم می کند. تا مستقیماً وارد ساختمان ها و فضای آنها شوندو ببینند که طراحی آنها چگونه به نظر می رسد و حتی تغییرات محلی را به صورت مجازی ایجاد کنند. تکنولوژی AR به راحتی برای هر فعالیتی که دارای برخی عناصر طراحی فضایی باشد، مناسب است.

5.6 – واقعیت افزوده در جهانگردی

برندهای مسافرتی با استفاده از فناوری واقعیت افزوده می توانند قبل از سفر برای مشتریان خود یک تجربه واقعی را فراهم کنند. با استفاده از فناوری AR ، آژنس ها و مکان های توریستی می توانند به بازدیدکنندگان اطلاعات و راهنمایی بیشتری را ارائه دهند. فناوری AR می تواند رد تعطیلات به مسافران کمک کند تا در استراحتگاه ها حرکت کنند و در مورد نقاط مورد علاقه خود اطلاعات کسب کنند.

5.7 – واقعیت افزوده در آموزش

در حالی که استفاده از تبلت در بسیاری از مدارس و کلاسها به طور گسترده ای رواج یافته است، معلمان و مربیان به دنبال افزایش یادگیری دانش آموزان با فناوری AR هستند. به عنوان مثال قبلاً در کلاسها از برنامه Aurasma استفاده می شد تا دانش آموزان بتوانند کلاسهای خود را از طریق تلفن هوشمند یا تبلت برای یادگیری عمیق تر مشاهده کنند. دانش آموزانی که درباره نجوم می آموزند ممکن است نقشه کاملی از منظومه شمسی را ببینند ، یا کسانی که در یک کلاس موسیقی هستند می توانند هنگام یادگیری نواختن ساز ، نت های موسیقی را در زمان واقعی ببینند.

5.8 – واقعیت افزوده در زیبایی

در سال 2014 شرکت L’Oreal Paris یک اپلیکیشن به نام “Makeup Genius” را تهیه کرد که به کاربران اجازه می دهد با استفاده از دوربین های گوشی، آرایش و سبک های زیبایی را امتحان کنند.

5.9- واقعیت افزوده در حمل و نقل

 واقعیت افزوده از پرواز در هواپیما تا رانندگی با اتومبیل شخصی را در بر می گیرد. برنامه های کاربردی واقعیت افزوده به سهولت، کارآیی و ایمن تر  شدن حمل و نقل کمک می کند. 

AR در واقع به ساخت اتومبیل های بدون سرنشین کمک کرده است. بنابراین با این فناوری خطاهای انسانی در رانندگی  به حداقل خواهند رسید.

6. آینده واقعیت افزوده

طی چند سال آینده، شاهد جهش هایی در تکامل مفهوم AR و هم از نظر نرم افزاری، هم از نظر سخت افزاری و هم از نظر افزایش برنامه های جدیدخواهیم بود. با افزایش قدرت دستگاه های تلفن همراه و بالا رفتن کیفیت دوربین، فناوری 5G و WiFi  واقعیت افزوده به  امری عادی تبدیل می شود. به نظر می رسد روند استفاده از عینکAR رو به رشد است.

طبق آمار Statista در سال 2020  حدود 2.5 میلیون هدست واقعیت افزوده روانه بازار می شود.تا سال 2022 این تعداد دوازده برابر می شود و به 30 میلیون می رسد.

مدیر عامل Snapchat، ایوان اشپیگل، قول ادغام دستگاههای پوشیدنی AR را در دهه آینده در مجموعه شرکت های خود داده است. روند تکامل این شرکت از سال 2019 با راه اندازی عینک های نسل سوم Spectacles آغاز شده است.

هنگامی که توسعه دهندگان راه هایی برای تلفیق تلفن های هوشمند و عینک AR با روشی یکپارچه، کاربر پسند و مقرون به صرفه پیدا کنند. آینده تبلیغات و ارتباط با مشتری برای همیشه تغییر خواهد کرد.

7. نتیجه گیری

احتمالاً در قرن بیست و یکم واقعیت افزوده با سرعت بیشتری به زندگی روزمره ما راه پیدا می کند. هنگامی که فناوری پوشیدنی AR رواج پیدا کند، دیدن افراد در تعامل و عکس العمل نسبت به چیزهایی که از دید شما وجود ندارد عجیب نخواهد بود.
امروزه هیچ چیز مانع شما نمی شود که واقعیت افزوده را برای خود تجربه کنید. فقط به فروشگاه برنامه تلفن های همراه د خود بروید و برنامه های “AR” را جستجو کنید. فناوری های موجود در هدست ها و نرم افزارهای واقعیت افزوده در حال پیشرفت هستند. آنها روز به روز کوچکتر، سبک تر، دقیق تر و معتبرتر می شوند.
به نظر می رسد واقعیت افزوده انقلابی برای آموزش در محل کار ایجاد می کند. و توانایی های طراحان، هنرمندان، خرده فروشان، توسعه دهندگان بازی و کارمندان اداری را افزایش می دهد. اگر آنها بتوانند روش خوبی برای نمایش صفحات وب در آن پیدا کنند، حتی ممکن است روزی به تعامل ما با اینترنت تبدیل شود.