فناوری واقعیت افزوده AR چیست؟

این روزها با پیشرفت تکنولوژی، بسیاری از افراد واقعیت افزوده و واقعیت مجازی را با یکدیگر اشتباه می‌گیرند و آن ها را به اشتباه استفاده می‌کنند. فناوری واقعیت افزوده در واقع فناوری است که واقعیت مجازی را با دنیای واقعی اطراف ما ترکیب می‌کند و تصاویر ویدئویی زنده ای را ایجاد می‌کند که با استفاده از گرافیک کامپیوتری بهبود داده شده اند.

پس متوجه شدیم که واقعیت مجازی یا AR  که کوتاه شده‌ی کلمه‌ی Augmented Reality است، چیست. در واقعیت افزوده چیزی کم نمی‌شود. بلکه عناصری به آن اضافه می‌شود. واقعیت افزوده تا حدی شبیه به واقعیت مجازی است و به همین دلیل بسیاری از افراد این دو را با هم اشتباه می‌کنند. می‌توان روند کار واقعیت افزوده را اینطوری توضیح داد که بخشی از اطلاعاتی که کاربر درک می‌کند و آن ها را می‌بیند، در دنیای واقعی و در اطراف او وجود دارد و بخشی دیگر توسط کامپیوتر ساخته می‌شود و به آن اضافه می‌شود.

این عناصر مجازی بر اساس تولیدات کامپیوتری که از طریق دریافت و پردازش اطلاعات کاربر توسط سنسورهای ورودی مانند صدا، ویدئو، تصاویر گرافیکی یا داده‌های GPS می‌باشد ایجاد می‌شود.

واقعیت افزوده را می‌توان مانند یک چشم سوم برای انسان در نظر گرفت. به این صورت که لایه دیجیتالی هوشمند از زاویه‌ی دید دوربین موبایل یا تبلت با وبکم و … روی دید کاربر قرار می‌گیرد و به این طریق واقعیت های افزوده ای، اطلاعات و یا اشیاء جدیدی را به محیط اضافه می‌کند. واقعیت افزوده (AR) به ما امکان می دهد محیط فیزیکی و دنیای واقعی خود را که با ورودی های حسی رایانه ای مانند اشیاء 3 بعدی ، هولوگرام ، تجسم داده ها ، فیلم ها یا داده های GPS مخلوط شده است ، مشاهده کنیم.

فناوری واقعیت افزوده باعث تعامل بیشتر مشتری و فروشنده می‌شود و تجربه بهتری را به هر دو طرف ارائه می‌دهد.

تاریخچه واقعیت افزوده (AR)

اولین بار واقعیت افزوده توسط یک فیلمبردار به نام مورتون هایلیگ در سال 1957 تهیه شد. او توانست سنسوری اختراع کند که تصاویر، صداها، لرزش و بو را به بیننده منتقل می‌کرد.

سپس در سال 1968 این فناوری توسط ایوان ساترلند، دانشمند علوم رایانه ای توسعه یافت. او یک سیستم نمایشگر قابل نصب بر روی سر را ایجاد کرد. در دهه های بعدی و با پیشرفت تکنولوژی و علم، آزمایشگاه های دانشگاهی، شرکت ها و آژانس های ملی و … این فناوری را بر اساس نیاز خود ارتقا دادند و از آن استفاده کردند.

نحوه کار این سیستم ها به این صورت بود که اطلاعات مجازی را بر روی محیط فیزیکی (مثلا زمین) نمایش می‌دادند و شبیه سازی های مورد نظر را اجرا می‌کردند.

اولین سیستم صحیح واقعیت مجازی به شکلی که ما امروزه آن را می‌شناسیم توسط آزمایشگاه تحقیقاتی آرمسترانگ USAF در سال 1992 ارائه شد. آن ها این فناوری Virtual Fixtures را نامیدند. در ابتدا یک سیستم رباتیک بسیار پیچیده بود.

در سال 2008 اولین نرم افزار تجاری واقعیت افزوده طراحی شد. این برنامه مورد استفاده آژانس های آلمانی بود و از آن برای اهداف تبلیغاتی استفاده می‌کردند.

افزایش جهان پیرامون ما

با هر قدم رو به جلو در انقلاب دیجیتال، فیلم «ماتریکس» کمتر شبیه داستان و بیشتر شبیه واقعیت می شود. این تا حدی به این دلیل است که مهندسان سخت‌افزار و توسعه‌دهندگان نرم‌افزار همچنان به اصلاح فناوری‌های واقعیت افزوده خود ادامه می‌دهند و مرز بین زندگی واقعی و مجازی را همیشه مبهم‌تر می‌کنند، به نظر می رسد واقعیت افزوده (AR)، به زودی ممکن است واقعیتی واقعی برای همه ما باشد.

ایده اصلی واقعیت افزوده، قرار دادن گرافیک، صدا و سایر پیشرفت‌های حسی بر روی یک محیط واقعی در زمان واقعی است. خیلی ساده به نظر می رسد. علاوه بر این، آیا شبکه های تلویزیونی دهه هاست که این کار را با گرافیک انجام نمی دهند؟ با این حال، واقعیت افزوده از هر فناوری دیگری که در پخش‌های تلویزیونی دیده‌اید، پیشرفته‌تر است، اگرچه برخی از جلوه‌های تلویزیونی نزدیک به واقعیت ایجاد شده‌اند. اما این سیستم ها گرافیک را تنها برای یک دیدگاه نمایش می دهند. نسل بعدی سیستم های واقعیت افزوده، گرافیک را برای دیدگاه هر بیننده نمایش می دهند.

اجزای مورد استفاده در فناوری واقعیت افزوده

در فناوری واقعیت افزوده از اجزای مختلفی استفاده می‌شود. از جمله این اجزا می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• حسگرها و دوربین ها
• پردازشگر
• Projection
• بازتاب

واقعیت افزوده در گوشی های هوشمند

برخی روند رو به رشد فناوری واقعیت افزوده را تهدیدی برای گوشی های هوشمند و عصر این گوشی‌ها می‌دانند. اما با این حال شرکت های پیشتاز در صنعت گوشی‌های هوشمند این طور فکر نمی‌کنند. آن‌ها اعتقاد دارند که با تولید و ساخت برنامه های واقعیت افزوده بر روی گوشی‌ های هوشمند می‌توان به ادامه داشتن این نوع از گوشی‌ها ایمان داشت.

تحقیقات و بررسی های اخیر نشان می‌دهد که استفاده از واقعیت افزوده و برنامه‌ها و خدمات مرتبط با آن روی گوشی‌های هوشمند روز به روز در حال افزایش است. و هر روز برنامه‌ی جدیدی در گوگل پلی منتشر می‌شود. پژوهشگران معتقدند طی سال‌های آینده افزایش استفاده از برنامه‌های خلاقانه، مفهومی و ارتباط‌آفرین به گسترش شدید کاربرد برنامه‌های واقعیت افزوده طراحی‌شده برای گوشی‌های هوشمند منجر می‌شود.

در سال‌های گذشته روند استفاده و دانلود از برنامه های واقعیت افزوده بر روی گوشی های هوشمند، روندی رو به رشد داشته است.

انواع واقعیت افزوده

در ادامه به بررسی انواع واقعیت های افزوده موجود می‌پردازیم.

• واقعیت افزوده مبتنی بر نشانگر (Marker Based Augmented Reality)
• واقعیت افزوده بدون نشانه گر (Marker-less Augmented Reality)
• واقعیت افزوده مبتنی بر موقعیت مکانی (Location based  Augmented Reality)
• واقعیت افزوده تلفیقی (Superimposition Augmented Reality)
• واقعیت افزوده مبتنی بر پروجکشن (Projection Based Augmented Reality)
• واقعیت افزوده تشریحی (Outlining Augmented Reality)

در ادامه به بررسی هر یک از موارد گفته شده می‌پردازیم.

مبتنی بر نشانگر (Marker Based Augmented Reality)

این محصولات دارای یک نشانگر هستند که به کمک آن کار می‌کنند. نشانگر کمک می‌کند تا طرح مورد نظر به طور درست در مکان درست ظاهر شود. این نشانگر ها از یک دوربین و یک نشانگر بصری مانند تصویر 2 بعدی یا کد QR استفاده می‌کنند. نحوه کار به این صورت است که نشانگر در دنیای فیزیکی و واقعی توسط برنامه واقعیت افزوده شناسایی می‌شود و بعد از شناسایی، محتوای 3 بعدی رد بالای آن قرار می‌گیرد.

از واقعیت افزوده مبتنی بر نشانگر برای اعداف بازاریابی و خرده فروشی استفاده می‌شود.

بدون نشانه گر (Marker-less Augmented Reality)

این وقعیت افزوده همان طور که از نامش پیداست، نیازی به نشانه گر ندارد. در عوض از برنامه ای به نام SLAM استفاده می‌کند. این برنامه با داشتن موقعیت مکانی و نقشه برداری همزمان به شما این امکان را می‎‌دهد که تصویر مجازی مورد نظر را در مکان دلخواه خود نمایش دهید و به همین دلیل نسبت به واقعیت مجازی مبتنی بر نشانگر متنوع تر است. واقعیت افزوده  بدون نشانه گر را می توان برای كاربردهای پزشكی مانند آموزش و یا توضیحات قبل از عمل، نقشه‌برداری مسیرها، پیدا کردن کسب‌وکارهای نزدیک استفاده كرد.

با کمک این برنامه شما می‌توانید انواع سبک ها و مکان های مختلف را بدون نیاز به جابه جایی در محیط واقعی و سختی، ببینید و به راحتی امتحان کنید. این نوع از واقعیت مجازی به سخت افزار هایی از جمله: GPS، دورین، شتاب سنج و قطب نمای دیجیتال متکی است. به کم این سخت افزار ها اطلاعات مورد نیاز خود را جمع آوری می‌کند.

مبتنی بر موقعیت مکانی (Location based Augmented Reality)

این واقعیت افزوده به کابران خود این اجازه را می‌دهد که محتوای دیجیتال خود را به نشانگر های مبتنی بر جغرافیایی متصل کنند. یعنی شما می‌توانید داده های دیجیتالی متعددی را با هم تطبیق دهید و محتوای دیجیتال را در یک مکان خاص نمایش دهید. ترکیب این واقیعت افزوده با GPS، ترکیبی بسیار قدرتمند و عالی است.

این نوع از واقعیت مجازی مکان مورد نظر را با سیستم AR مشاهده می‌کند و در قدم بعدی آن را با اشیا مجازی تلفیق می‌کند. به طور مثال یکی از کاربرد های واقعیت افزوده مبتنی بر موقعیت مکانی، بازی Pokemon Go است. در این بازی شما می‌توانید کاراکتر های مجازی را وارد دنیای واقعی کنید و به دنبال آن ها بگردید.

واقعیت افزوده تلفیقی (Superimposition Augmented Reality)

نحوه کار این واقعیت افزوده به این صورت است که بخشی از ظاهر اصلی شی را با نمای جدید یا تقویت شده از همان شی تلفیق می کند. مهم ترین بخش این برنامه این است که بتواند شئ را تشخیص دهد. اگر نتواند آن را تشخیص دهد، هیچ کدام از کار ها درست پیش نمی‌رود.

به عنوان مثال، یک جسم مانند صندلی در محیط توسط اپلیکیشن شناسایی‌ شده و همچنین قابلیت کپی از آن جسم فراهم آورده و در مکان دیگر به‌طور همزمان مورد استفاده قرار گیرد.

مبتنی بر پروجکشن (Projection Based Augmented Reality)

این واقعیت افزوده با پرتاب نور مصنوعی بر روی سطوح دنیای واقعی کار می‌کند. سپس احساس تعامل انسانی (به طور عمده لمس) آن نور را فراهم می‌کند. با کمک این واقعیت افزوده با استفاده از تکنولوژی لیزر پلاسما می‌توان هولوگرام های 3 بعدی در فضا را ایجاد کرد.

به بیانی دیگر واقعیت افزوده مبتنی بر پروجکشن با کمک طراحی و ایجاد نور مصنوعی بر روی سطوحی از دنیای واقعی کار می‌کند. این برنامه ها برای ایجاد تعامل با ارسال نور به سطحی از دنیای واقعی انجام می‌شود. تعامل کاربر با کمک تمایز موجود بین پیش‌بینی مورد انتظار و طراحی مورد نظر، انجام می‌شود.

واقعیت افزوده تشریحی (Outlining Augmented Reality)

در این برنامه های واقعیت افزوده از دوربین هایی استفاده می‌شود که به خوبی در نور کم هم دید دارند. به عنوان مثال، هر زمان که ماشین مدرن خود را در تاریکی پارک می‌کنید، با ترسیم AR مرز های جاده مشخص شده و آن ها را برای شما مشخص می‌کند و به شما می‌گوید که وسط خط کجاست تا شما را از صدمه دور نگه دارد. این روش همچنین می‌تواند در معماری و مهندسی برای ترسیم ساختمان ها و ستون های نگهدارنده آن‌ ها مورد استفاده قرار گیرد. برنامه‌ های مشابه شامل پارک کردن ماشین شما و داشتن مرز های مشخص‌شده‌ است تا بتوانید دقیقا فضای پارکینگ را در آن ببینید.

کاربرد های واقعیت افزوده در زندگی

تا اینجا متوجه شدیم که فناوری واقعیت افزوده بسیار کاربردی است و از آن می‌توان در جنبه های مختلفی از زندگی استفاده کرد. مانند:

• کمک به تحقیقات باستان شناسی
• معماری و کمک به تجسم پروژه های ساختمانی
• طراحی و برنامه ریزی شهری، نقشه های دو بعدی و مدل های سه بعدی
• استفاده در کتاب‌های درسی، فلش کارت‌ها و سایر مطالب خواندنی آموزشی
• صنعت، تولید، تعمیر و نگهداری دستگاه ها را کارآمد می کند
• استفاده در تجارت با ادغام بازاریابی چاپی و ویدئویی: دیدن محتوای بسته‌ها بدون باز کردن بسته‌بندی محصول، استفاده از محصولات آرایشی قبل از خرید،
•  در هنرهای تجسمی به اشیا یا مکان‌ها اجازه می‌دهد تا تجربیات هنری چند بعدی و تفسیرهای واقعیت را ایجاد کنند
• تناسب اندام و ورزش: بوکس، هنرهای رزمی، تنیس، دوچرخه‌سواری، دوید و…
• همکاری از راه دور ؛ کمک به یادگیری بهتر و اشتراک گذاری نتایج تحقیقات به دست آمده در یک محیط شبیه واقعیتی که کشف شده
• واقعیت افزوده فناوری نوظهور در مدیریت بحران، سیل، زلزله، طوفان و… برای جستجو و نجات به کار می‌رود.
• افزایش تعامل اجتماعی و کمک به شروع مکالمه و دوست‌یابی
• بازیهای کامپیوتری، به تازگیا تعدادی از بازی‌ها برای فعالیت در محیط‌های واقعی آماده ساخته شده‌اند.
• به طراحان صنعتی اجازه می دهد تا طراحی و عملکرد یک محصول را قبل از تکمیل تجربه کنند.
• برنامه ریزی، تمرین و آموزش مراقبت های بهداشتی؛ بهبود عملکرد انسان در طول عمل جراحی، توموگرافی و…
• می‌توانند حضور انسان در فضا را دیجیتالی کرده و یک فضای مجازی ارائه دهند که در آن می‌توانند تعامل داشته باشند و اقدامات مختلفی را انجام دهند. 
• شبیه ساز مسیر پرواز در آسمان و کمک به آموزش خلبانان

• کاربردهای مختلف نظامی در زمین، هوا و دریا
• برای تسهیل همکاری بین اعضای تیم در یک شرکت
• پخش رویدادهای زنده، این تجسم های متحرک همراه با نمادهای گرافیکی سه بعدی و نگاشت به یک مدل فضایی مجازی مشترک، اولین کاربرد واقعی AR در تلویزیون را تشکیل می دهند.
• گردشگری: شبیه‌سازی رویدادهای تاریخی، مکان‌ها و اشیاء ارائه‌شده در محیط های توریستی
• ترجمه: می‌توانند متن خارجی را روی علائم و منوها تفسیر کنند و در نمای افزوده شده کاربر، متن را دوباره به زبان کاربر نمایش دهند. کلمات گفتاری یک زبان خارجی را می توان ترجمه کرد و به عنوان زیرنویس چاپ شده در دید کاربر نمایش داد.
•  واقعیت افزوده ممکن است در روش های جدید تولید موسیقی , میکس , کنترل و تجسم استفاده شود

مقایسه واقعیت افزوده با واقعیت مجازی

واقعیت افزوده از محیط موجود در دنیای واقعی استفاده می کند و اطلاعات مجازی را در آن قرار می دهد تا تجربه کاربری جدیدی را به کاربر القا کند..

ولی در مقابل، واقعیت مجازی کاربران را در یک محیط جدید و کاملا مجازی غرق می‌کند و به آن‌ها اجازه می‌دهد تا در یک محیط کاملاً متفاوت از واقعیت، محیطی مجازی که توسط رایانه‌ها ایجاد و ارائه می‌شود، «ساکن» شوند. کاربران ممکن است در یک صحنه متحرک یا یک مکان واقعی که عکس گرفته شده و در یک برنامه واقعیت مجازی پیاده سازی شده است ظاهر شوند و فقط از طریق یک نمایشگر واقعیت مجازی، کاربران می توانند به بالا، پایین یا هر طرفی نگاه کنند، گویی واقعاً آنجا هستند. اما توانایی ها و آزادی هایی که در محیط واقعی هستند را نمیتوانند تجربه کنند به همین دلیل واقعیت افزوده به کمک واقعیت مجازی آمد تا کاربر حس وجود در محیط جدید را در بالاترین سرح حس کند.

محدودیت ها و آینده واقعیت افزوده

از مزیت های واقعیت مجازی گفتیم. اما با این حال بسیاری از افراد برای استفاده از این فناوری جدید ممکن است مشکل داشته باشند. به طور مثال افرادی که می‌خواهند از این فناوری بر روی گوشی های هوشمند خود استفاده کنند، ممکن است که با مشکل کوچکی صفحه مواجه باشند، برای حل این مشکل می‌توان از دستگاه های واقعیت مجازی سیم دار استفاده کرد. این دستگاه ها با داشتن لنز و عینک تصویری بهتر و و اقعی تر ارائه می‌دهند.

با استفاده از این قابلیت شما می‌توانید به تنهایی و یا همراه با دوستانتان بر روی کامپیوتر و یا تبلت خود انواع بازی های واقعیت مجازی را با کمک عینک ها و لنز های مخصوص انجام دهید.

اما گاهی واقعیت افزوده معایبی نیز دارد. استفاده زیاده از واقعیت افزوده ممکن است باعث اعتیاد مردم به آن شود. به طوری که افراد ترجیح بدهند به جای لمس و دیدن دنیای واقعی که رو به روی آن هاست، از واقعیت افزوده استفاده کنند.

مسئله دیگری که باعث نگرانی بعضی از افراد شده است این است که با استفاده از این تکنولوژی، افراد ممکن است حریم شخصی خود را از دست بدهند. به کمک این فناوری افراد می‌توانند گوشی خود را به سمت غریبه ها بگیرند و به این طریق می‌توانند اطلاعات مربوط به آن ها مانند آدرس اکانت های فیسبوک، توییتر، لینکدین و … آن افراد را ببینند.

موردی که ذکر شد، می‌تواند یک حسن بزرگ هم باشد. شما می‌توانید آثار و بناهای تاریخی شهر خودتان و یا شهرهای تاریخی را که می‌روید با اشاره موبایلتان به سمت آن بناها، اطلاعات مربوط به آن ها را ببینید.

باستان شناسان می‌توانند از این فناوری برای طراحی یک گونه منقرض شده استفاده کنند، پزشکان می‌توانند جراحت های بیمار را به راحتی در محل دقیقی ببینند و … .

در آینده ای نزدیک این فناوری با پیشرفتی که دارد، می‌تواند یک انقلاب بزرگ را رقم بزند.