ما هو الواقع المعزز

في السنوات القليلة الماضية ، كان هناك نمو سريع في الواقع المعزز والواقع الافتراضي. تساعد هذه التقنيات العالم على فهم الأشياء المعقدة عن طريق جعل التصور أسهل وفعالية. إنها تجعل من السهل تصور الكائن في 3 أبعاد والتي لا تخلق فقط صورة افتراضية للأجسام التخيلية ولكن أيضًا تنشئ صورًا ثلاثية الأبعاد لكائنات حقيقية.

أجرى ساذرلاند أول تجربة للواقع الافتراضي على البشرية في عام 1968. وقد صنع عرضًا رأسيًا ضخمًا ميكانيكيًا كان ثقيلًا للغاية وسمي "سيف داموكليس". الرسم لنفسه يرد أدناه.

صاغ باحثان من بوينج مصطلح "الواقع المعزز" في عام 1992. إنهم يريدون تحليل أجزاء الطائرة دون تفكيكها.

أطلقت Google بالفعل ARCore الذي يساعد في إنشاء محتوى AR على الهواتف الذكية. تدعم العديد من الهواتف الذكية ARcore وتحتاج فقط إلى تنزيل تطبيق AR ويمكنك تجربته دون أي متطلبات أخرى. يمكنك العثور على قائمة الهواتف الذكية المدعومة بالواقع المعزز هنا.

دعنا نتعمق في عالم AR و VR من خلال فهم هذه التقنيات والاختلافات بينهما.

ما هو الواقع المعزز وكيف يختلف عن الواقع الافتراضي؟

الواقع المعزز هو العرض المباشر المباشر أو غير المباشر للعالم المادي الحقيقي الذي يتم فيه وضع الكائنات التي تم إنشاؤها بواسطة الكمبيوتر باستخدام معالجة الصور. تعني كلمة "زيادة" تكبير الأشياء بإضافة أشياء أخرى. يجلب الواقع المعزز الحوسبة إلى العالم الحقيقي ، مما يتيح لك التفاعل مع الأشياء والمعلومات الرقمية في بيئتك.

في الواقع الافتراضي ، يتم إنشاء بيئة محاكاة يتم فيها وضع المستخدم داخل التجربة. لذلك ، ينقلك الواقع الافتراضي إلى تجربة جديدة وبالتالي لا تحتاج إلى الوصول إلى هناك لرؤية مكان ما ، فأنت تشعر بما يشبه التواجد هناك. يعد Oculus Rift أو Google Cardboard بعض الأمثلة على VR.

الواقع المختلط هو مزيج من AR و VR يمكنك من خلاله إنشاء بيئة افتراضية وزيادة العناصر الأخرى فيها.

يمكنك أن ترى الفرق بين هذه التقنيات فقط من خلال ملاحظة الصورة والتعاريف أعلاه.

يكمن الاختلاف الأكثر أهمية في الجهاز نفسه. لتجربة الواقع الافتراضي ، فأنت بحاجة إلى نوع من سماعات الرأس التي يمكن تشغيلها من خلال هاتف ذكي أو توصيلها من خلال جهاز كمبيوتر متطور. تتطلب سماعات الرأس هذه شاشات طاقة بزمن انتقال منخفض حتى نتمكن من مراقبة العالم الافتراضي بسلاسة دون إسقاط إطار واحد. على الرغم من أن تقنية AR لا تتطلب أي سماعة رأس ، يمكنك فقط استخدام كاميرا الهاتف وتثبيتها في اتجاه كائنات محددة لتجربة AR مجانية في أي وقت.

بصرف النظر عن استخدام الهاتف الذكي للواقع المعزز ، يمكنك استخدام النظارات الذكية المستقلة مثل Microsoft Hololens. Hololens عبارة عن زجاج ذكي عالي الأداء يحتوي على أنواع مختلفة من أجهزة الاستشعار والكاميرات المدمجة فيه. إنه مصمم خصيصًا لتجربة الواقع المعزز.

استخدام حالات الواقع المعزز

على الرغم من أن الواقع المعزز هو وسيلة شابة ويتم استخدامه بالفعل في مجموعة متنوعة من القطاعات المختلفة. في هذا القسم ، سنلقي نظرة على بعض حالات الاستخدام الأكثر شيوعًا للواقع المعزز.

1. الواقع المعزز للتسوق والتجزئة: يستخدم هذا القطاع تقنية الواقع المعزز على نطاق واسع للغاية. يتيح لك الواقع المعزز محاولة المشاهدة ، والملابس ، والمكياج ، والنظارات ، وما إلى ذلك. Lenskart ، وهي منصة على الإنترنت لشراء النظارات تستخدم الواقع المعزز لمنحك إحساسًا بالمظهر الحقيقي. الأثاث هو أيضًا أفضل حالة استخدام للواقع المعزز. يمكنك توجيه الكاميرا إلى أي جزء من منزلك / مكتبك الذي ترغب في شراء أثاث له ، وستظهر أفضل رؤية ممكنة ثلاثية الأبعاد بأبعاد دقيقة.

2. الواقع المعزز للأعمال: تستخدم المنظمات المهنية أيضًا الواقع المعزز الذي يتيح التفاعل مع المنتجات والخدمات. يمكن لبائعي التجزئة منح العملاء طرقًا جديدة للتفاعل مع المنتجات ، ويمكن للمعلنين الوصول إلى المستهلكين من خلال حملات شاملة. يمكن للمستودعات إنشاء تنقلات وإرشادات مفيدة للعاملين. يمكن لشركات الهندسة المعمارية عرض التصاميم في مساحة ثلاثية الأبعاد.

3. الواقع المعزز لوسائل الإعلام الاجتماعية: تستخدم العديد من منصات الوسائط الاجتماعية مثل Snapchat و Facebook الواقع المعزز لوضع أنواع مختلفة من الفلاتر. يتلاعب الواقع المعزز بوجهك رقميًا ويجعل صورك أكثر تشويقًا ومرحًا.

4. AR في الألعاب: في عام 2016 ، أصبحت Pokemon Go أول لعبة AR فيروسية. كان الأمر مثيرًا للاهتمام وحقيقيًا لدرجة أن الناس أدمنوا هذه اللعبة. الآن ، تستخدم العديد من شركات الألعاب الواقع المعزز لجعل الشخصيات أكثر تفاعلاً وتفاعلاً مع المستخدم.

5. الواقع المعزز في التعليم: تدريس الموضوعات المعقدة بمساعدة الواقع المعزز هو أحد قدراته. أطلقت Google تطبيق AR للتعليم باسم Expeditions AR ، وهو مصمم لمساعدة المعلمين على إظهار الطلاب بمساعدة مرئيات AR. عرض مرئي بالواقع المعزز أدناه يوضح كيفية حدوث ثوران بركان.

6. الواقع المعزز للرعاية الصحية: يستخدم الواقع المعزز في المستشفيات لمساعدة الأطباء والممرضات في تخطيط وتنفيذ العمليات الجراحية. تقدم المرئيات التفاعلية ثلاثية الأبعاد مثل الواقع المعزز المزيد لهؤلاء الأطباء مقارنةً بـ 2-D. لذلك ، يمكن للواقع المعزز أن يوجه الجراحين خلال العمليات المعقدة خطوة بخطوة ويمكن أن يحل محل الرسوم البيانية التقليدية في المستقبل.

7. الواقع المعزز للمؤسسات غير الربحية: يمكن للمنظمات غير الربحية استخدام الواقع المعزز لتشجيع المشاركة العميقة حول القضايا الحرجة والمساعدة في بناء هوية العلامة التجارية. على سبيل المثال ، تريد إحدى المنظمات نشر الوعي حول ظاهرة الاحتباس الحراري ، ثم يمكنها تقديم عرض تقديمي حول تأثيراتها باستخدام كائنات AR التفاعلية لتثقيف الناس.

متطلبات الأجهزة للواقع المعزز

تبدأ قاعدة أي تقنية بأجهزتها. كما هو موضح أعلاه ، يمكننا تجربة الواقع المعزز على الهاتف الذكي أو النظارات الذكية المستقلة. تحتوي هذه الأجهزة على العديد من أجهزة الاستشعار المختلفة التي يمكن من خلالها تتبع البيئة المحيطة للمستخدم.

تلعب المستشعرات مثل مقياس التسارع والجيروسكوب ومقياس المغنطيسية والكاميرا واكتشاف الضوء وما إلى ذلك دورًا مهمًا للغاية في الواقع المعزز. دعونا نرى أهمية وأدوار هذه المستشعرات في الواقع المعزز.

مستشعرات تتبع الحركة في الواقع المعزز

1. مقياس التسارع: يقيس هذا المستشعر التسارع الذي يمكن أن يكون ثابتًا مثل الجاذبية أو يمكن أن يكون ديناميكيًا مثل الاهتزازات. بمعنى آخر ، يقيس التغيير في السرعة لكل وحدة زمنية. يساعد هذا المستشعر جهاز AR في تتبع التغيير في الحركة.
2. الجيروسكوب: يقيس الجيروسكوب السرعة الزاوية أو اتجاه / ميل الجهاز. لذلك عندما تقوم بإمالة جهاز AR الخاص بك ، فإنه يقيس مقدار الميل ويغذيه إلى ARCore لجعل كائنات AR تستجيب وفقًا لذلك.
3. الكاميرا: توفر تغذية حية لبيئة المستخدم المحيطة والتي يمكن وضع كائنات AR عليها. بصرف النظر عن الكاميرا نفسها ، تستخدم ARcore تقنيات أخرى مثل التعلم الآلي ومعالجة الصور المعقدة لإنتاج صور عالية الجودة ورسم الخرائط باستخدام AR.

دعونا نفهم تتبع الحركة بالتفصيل.

تتبع الحركة في الواقع المعزز

يجب أن تشعر منصات الواقع المعزز بحركة المستخدم. لهذا الغرض ، تستخدم هذه الأنظمة الأساسية تقنيات التعريب المتزامن ورسم الخرائط (SLAM) وتقنيات قياس المسافات ورسم الخرائط المتزامنة (COM). SLAM هي العملية التي من خلالها تفهم الروبوتات والهواتف الذكية وتحلل العالم المحيط وتتصرف وفقًا لذلك. تستخدم هذه العملية مستشعرات العمق والكاميرات ومقاييس التسارع والجيروسكوب وأجهزة استشعار الضوء.

قد يبدو القياس المتزامن ورسم الخرائط (COM) معقدًا ولكن بشكل أساسي ، تساعد هذه التقنية الهواتف الذكية في تحديد موقعها في الفضاء فيما يتعلق بالعالم من حولها. إنه يلتقط ميزات كائنات مميزة بصريًا في البيئة تسمى نقاط الميزة. يمكن أن تكون هذه النقاط المميزة مفتاحًا للضوء ، أو حافة الجدول ، وما إلى ذلك. يتم الاحتفاظ بأي صورة عالية التباين كنقطة ميزة.

مستشعرات تتبع الموقع في الواقع المعزز

1. مقياس المغناطيسية: يستخدم هذا المستشعر لقياس المجال المغناطيسي للأرض. يعطي جهاز AR اتجاهًا بسيطًا يتعلق بالمجال المغناطيسي للأرض. يساعد هذا المستشعر الهاتف الذكي في العثور على اتجاه معين ، مما يسمح له بالتدوير التلقائي للخرائط الرقمية حسب اتجاهك المادي. هذا الجهاز هو مفتاح تطبيقات AR المستندة إلى الموقع. أكثر مستشعرات المغناطيس شيوعًا هو مستشعر القاعة ، والذي استخدمناه سابقًا في بناء بيئة واقع افتراضي باستخدام Arduino.
2. نظام تحديد المواقع العالمي (GPS): هو نظام عالمي للملاحة بالأقمار الصناعية يوفر معلومات عن الموقع الجغرافي والوقت لجهاز استقبال GPS ، كما هو الحال في الهاتف الذكي. بالنسبة للهواتف الذكية التي تدعم ARCore ، يساعد هذا الجهاز في تمكين تطبيقات AR المستندة إلى الموقع.

ما الذي يجعل الواقع المعزز يشعر بأنه حقيقي؟

هناك العديد من الأدوات والتقنيات التي تُستخدم لجعل الواقع المعزز يبدو حقيقيًا وتفاعليًا.

1. وضع الأصول وتحديد موضعها: الأصول هي كائنات الواقع المعزز المرئية للعيون. للحفاظ على وهم الواقع في الواقع المعزز ، يجب أن تتصرف الكائنات الرقمية بنفس الطريقة التي تتصرف بها الكائنات الحقيقية. يجب أن تلتصق هذه الكائنات بنقطة ثابتة في بيئة معينة. يمكن أن تكون النقطة الثابتة شيئًا ملموسًا مثل الأرضية والطاولة والجدار وما إلى ذلك أو يمكن أن تكون في الجو. هذا يعني أنه أثناء الحركة ، لا ينبغي القفز على الأصول بشكل عشوائي ، بل يجب إصلاحها في نقاط محددة مسبقًا.

2. حجم الأصول وحجمها: يجب أن تكون كائنات الواقع المعزز قادرة على القياس. على سبيل المثال ، إذا رأيت سيارة تتجه نحوك ، فإنها تبدأ من صغيرة وتزداد حجمها مع اقترابها. أيضًا ، إذا رأيت لوحة من الجانب ، فإنها تبدو مختلفة عندما تُرى من الأمام. لذلك ، تتصرف كائنات AR أيضًا بنفس الطريقة وتعطي إحساسًا ككائنات حقيقية.

3. الانسداد: ما يحدث عندما يتم حظر صورة أو كائن بواسطة شخص آخر - يشار إليه باسم الانسداد. لذلك ، عندما تحرك يدك أمام عينيك ، ستشعر بالقلق إذا رأيت أي شيء بينما عينيك مسدودة بيد. أيضًا ، يجب أن تتبع كائنات AR نفس القاعدة ، عندما يخفي كائن AR كائن AR آخر ، عندئذٍ يجب أن يكون كائن AR الموجود في المقدمة فقط مرئيًا عن طريق سد الكائن الآخر.

4. الإضاءة من أجل الواقعية المتزايدة: عندما يكون هناك تغيير في إضاءة المناطق المحيطة ، فإن كائن AR يحتاج إلى الاستجابة لهذا التغيير. على سبيل المثال ، إذا تم فتح الباب أو إغلاقه ، يجب أن يغير كائن AR من اللون والظل والمظهر. أيضًا ، يجب أن يتحرك الظل وفقًا لذلك لجعل AR يشعر بأنه حقيقي.

أدوات لإنشاء الواقع المعزز

هناك بعض المنصات عبر الإنترنت والبرامج المخصصة لإنشاء محتوى AR. نظرًا لأن Google لديها ARCore الخاص بها ، فإنها تقدم دعمًا جيدًا للمبتدئين في إنشاء AR. بخلاف ذلك ، يتم شرح بعض برامج AR الأخرى بإيجاز أدناه:

Poly هي مكتبة عبر الإنترنت من Google حيث يمكن للأشخاص تصفح الأصول ثلاثية الأبعاد ومشاركتها وإعادة مزجها. الأصل هو نموذج ثلاثي الأبعاد أو مشهد تم إنشاؤه باستخدام Tilt Brush أو Blocks أو أي برنامج ثلاثي الأبعاد ينتج ملفًا يمكن تحميله إلى Poly. يتم ترخيص العديد من الأصول بموجب ترخيص CC BY ، مما يعني أنه يمكن للمطورين استخدامها في تطبيقاتهم مجانًا ، طالما تم منح منشئ المحتوى رصيدًا.

تتيح لك Tilt Brush الرسم في مساحة ثلاثية الأبعاد باستخدام الواقع الافتراضي. أطلق العنان لإبداعك بضربات فرشاة ثلاثية الأبعاد ونجوم وضوء وحتى نار. غرفتك هي قماشك. لوحتك هي خيالك. الاحتمالات لا حصر لها.

تساعد الكتل في إنشاء كائنات ثلاثية الأبعاد في الواقع الافتراضي ، بغض النظر عن تجربة النمذجة الخاصة بك. باستخدام ستة أدوات بسيطة ، يمكنك جعل تطبيقاتك تنبض بالحياة.

Unity هو محرك ألعاب متعدد المنصات تم تطويره بواسطة Unity Technologies ، والذي يستخدم بشكل أساسي لتطوير ألعاب الفيديو ثلاثية الأبعاد وثنائية الأبعاد والمحاكاة لأجهزة الكمبيوتر ووحدات التحكم والأجهزة المحمولة. أصبحت Unity محرك ألعاب شائعًا لإنشاء محتوى VR و AR.

Sceneform هو إطار عمل ثلاثي الأبعاد ، مع عارض قائم على أساس مادي ، تم تحسينه للجوال ، مما يسهل على مطوري Java بناء الواقع المعزز.

مصطلحات مهمة مستخدمة في AR و VR

1. المراسي: هي نقطة اهتمام يحددها المستخدم يتم وضع كائنات AR عليها. يتم إنشاء المراسي وتحديثها بالنسبة إلى الهندسة (المستويات والنقاط وما إلى ذلك)
2. الأصل: يشير إلى نموذج ثلاثي الأبعاد.
3. مستند التصميم: دليل لتجربة الواقع المعزز لديك يحتوي على جميع الأصول ثلاثية الأبعاد والأصوات وأفكار التصميم الأخرى لفريقك لتنفيذها.
4. الفهم البيئي : فهم بيئة العالم الحقيقي من خلال اكتشاف النقاط المميزة والطائرات واستخدامها كنقاط مرجعية لتعيين البيئة. يشار إليه أيضًا باسم الوعي بالسياق.
5. نقاط الميزة: هذه ميزات مميزة بصريًا في بيئتك ، مثل حافة الكرسي ، أو مفتاح الإضاءة على الحائط ، أو زاوية السجادة ، أو أي شيء آخر من المحتمل أن يظل مرئيًا وموضعًا باستمرار في بيئتك.
6. اختبار الضرب: يتم استخدامه لأخذ إحداثيات (س ، ص) المقابلة لشاشة الهاتف (يتم توفيرها بنقرة أو أي تفاعل آخر تريد أن يدعمه تطبيقك) وعرض شعاع في عرض الكاميرا للعالم. يتيح ذلك للمستخدمين تحديد الكائنات الموجودة في البيئة أو التفاعل معها بطريقة أخرى.
7. الانغماس: الشعور بأن الأشياء الرقمية تنتمي إلى العالم الحقيقي. كسر الانغماس يعني أن الشعور بالواقعية قد تحطم ؛ في الواقع المعزز ، يحدث هذا عادةً بواسطة كائن يتصرف بطريقة لا تتوافق مع توقعاتنا.
8. التتبع من الداخل إلى الخارج: عندما يحتوي الجهاز على كاميرات وأجهزة استشعار داخلية لاكتشاف الحركة وتتبع تحديد المواقع.
9. التتبع من الخارج إلى الداخل: عندما يستخدم الجهاز كاميرات أو أجهزة استشعار خارجية لاكتشاف الحركة وتتبع تحديد المواقع.
10. طائرة الحقائق: عملية الذكي محدد من الذي يحدد ARCORE حيث السطوح الأفقية والرأسية في البيئة الخاصة بك، واستخدام تلك السطوح إلى مكان وتوجيه الأجسام الرقمية
11. Raycasting : عرض شعاع للمساعدة في تقدير المكان الذي يجب أن يوضع فيه كائن AR لكي يظهر على سطح العالم الحقيقي بطريقة يمكن تصديقها ؛ تستخدم أثناء الاختبار.
12. تجربة المستخدم (UX): العملية والإطار الأساسي لتعزيز تدفق المستخدم لإنشاء منتجات ذات قابلية عالية للاستخدام وإمكانية الوصول للمستخدمين النهائيين.
13. واجهة المستخدم (UI): العناصر المرئية لتطبيقك وكل ما يتفاعل معه المستخدم.