什么是增强现实

在过去的几年中，增强现实和虚拟现实迅速增长。这些技术通过使可视化更加容易和有效，正在帮助世界理解复杂的事物。它们使您可以轻松地在3维上可视化对象，这不仅可以创建虚构对象的虚拟图像，还可以构建真实对象的3D图像。

萨瑟兰（Sutherland）于1968年进行了人类的第一个虚拟现实实验。他制作了一个巨大的机械安装的头部显示器，该显示器非常重，并且被命名为“达摩克利斯之剑”。相同的草图在下面给出。

“增强现实”一词是波音公司的两位研究人员在1992年提出的。他们希望分析飞机的零件而不拆卸它们。

谷歌已经推出了ARCore，可帮助在智能手机上制作AR内容。许多智能手机都支持ARcore，您只需要下载AR应用程序即可体验它，而无需任何其他要求。您可以在此处找到支持AR的智能手机的列表。

通过了解这些技术及其之间的差异，让我们深入了解AR和VR的世界。

什么是增强现实，它与虚拟现实有何不同？

增强现实是使用图像处理将计算机生成的对象放置在其中的真实物理世界的直接或间接实时视图。“扩充”一词的意思是通过添加其他内容来使内容变大。AR将计算带入现实世界，让您与环境中的数字对象和信息进行交互。

在虚拟现实中，将创建一个模拟环境，将用户置于体验中。因此，VR将您带入一种新的体验，因此您无需到那里去看看一个地方，您会感觉到那里的感觉。Oculus Rift或Google Cardboard是VR的一些示例。

混合现实是AR和VR的结合，您可以在其中创建虚拟环境并在其中添加其他对象。

您只需观察上面的图像和定义，即可看到这些技术之间的区别。

最重要的区别在于硬件本身。要体验VR，您需要某种可以通过智能手机供电或通过高端PC连接的耳机。这些头戴式耳机需要低延迟的电源显示，这样我们就可以顺畅地观察虚拟世界而不会掉落一帧。虽然AR技术不需要任何头戴式耳机，但您只需使用电话摄像头并将其放在指定的物体上，即可随时体验无头戴式耳机的AR。

除了将智能手机用于AR外，您还可以使用独立的智能眼镜，例如Microsoft Hololens。Hololens是一种高性能智能玻璃，其中嵌入了不同类型的传感器和照相机。它是专门为体验AR而设计的。

增强现实的用例

尽管AR是一种新兴的媒体，并且已经在各种不同的领域中使用。在本节中，我们将介绍一些最流行的AR用例。

1.用于购物和零售的增强现实：该领域非常广泛地使用增强现实技术。AR让您可以尝试观看，衣服，化妆品，眼镜等。Lenskart是一个在线购买眼镜的平台，它使用AR来给您带来真实的感觉。家具也是AR的最佳用例。您可以将相机对准要购买家具的房屋/办公室的任何部分，它将以精确的尺寸显示3-D最佳视图。

2.商业AR：专业组织也使用AR，可以与产品和服务进行交互。零售商可以为客户提供新颖的产品互动方式，而广告商可以通过沉浸式广告系列吸引消费者。仓库可以为工人建立有用的导航和说明。建筑公司可以在3D空间中显示设计。

3.社交媒体的AR：许多社交媒体平台，例如Snapchat，Facebook，都在使用AR来放置不同类型的过滤器。AR通过数字方式操纵您的脸，使您的照片更有趣，更有趣。

4.游戏中的AR： 2016年， Pokemon Go 成为第一款病毒式AR游戏。它是如此有趣和真实，以至于人们沉迷于这款游戏。现在，许多游戏公司使用AR来使角色变得更具吸引力并与用户互动。

5. AR在教育中：借助AR教授复杂的主题是其功能之一。Google推出了名为Expeditions AR的用于教育的AR应用程序，该应用程序旨在通过AR视觉效果帮助教师向学生展示。下方的AR视觉提示显示了火山爆发的过程。

6.用于医疗保健的AR ： AR用于医院，以帮助医生和护士计划和执行手术。与2-D相比，AR中的交互式3-D视觉效果为这些医生提供了更多功能。因此，AR可以一次指导医师完成复杂的手术，并且将来可以取代传统的图表。

7.非营利组织的AR ：非营利组织可以使用AR来鼓励更深入地参与关键问题并帮助建立品牌形象。例如，一个组织想要传播对全球变暖的认识，然后他们可以使用AR交互式对象来教育人们，以介绍其影响。

增强现实的硬件要求

任何技术的基础都始于其硬件。如上所述，我们可以在智能手机或独立智能眼镜上体验增强现实。这些设备包含许多不同的传感器，通过它们可以跟踪用户的周围环境。

加速度计，陀螺仪，磁力计，相机，光线检测等传感器在AR中起着非常重要的作用。让我们看看这些传感器在AR中的重要性和作用。

增强现实中的运动跟踪传感器

加速度计：此传感器可测量加速度，加速度可以像重力一样是静态的，也可以像振动一样是动态的。换句话说，它测量每单位时间的速度变化。该传感器帮助AR设备跟踪运动的变化。
陀螺仪：陀螺仪测量设备的角速度或方向/倾斜度。因此，当您倾斜AR设备时，它会测量倾斜度并将其馈送到ARCore，以使AR对象做出相应的响应。
摄像头：提供用户周围环境的实时供稿，可以在其上叠加AR对象。除了相机本身，ARcore还使用其他技术，例如机器学习，复杂的图像处理来生成高质量的图像并使用AR进行映射。

让我们详细了解运动跟踪。

增强现实中的运动跟踪

AR平台应能感知用户的移动。为此，这些平台使用了同时定位和映射（SLAM）以及并行里程表和映射（COM）技术。SLAM是机器人和智能手机理解和分析周围环境并采取相应行动的过程。此过程使用深度传感器，照相机，加速计，陀螺仪和光传感器。

并行里程表和制图（COM）听起来可能很复杂，但从根本上讲，这项技术可帮助智能手机将自身定位在与周围环境有关的空间中。它捕获环境中视觉上不同的对象特征（称为特征点）。这些特征点可以是电灯开关，桌子的边缘等。任何高对比度的视觉都保留为特征点。

AR中的位置跟踪传感器

磁力计：该传感器用于测量地球的磁场。它为AR设备提供了一个与地球磁场有关的简单方向。该传感器可以帮助智能手机找到特定的方向，从而使其可以根据您的身体方位自动旋转数字地图。该设备是基于位置的AR应用程序的关键。最常用的磁体传感器是霍尔传感器，我们之前已使用它使用Arduino构建了虚拟现实环境。
GPS： 这是一个全球导航卫星系统，可以向GPS接收器（如智能手机）提供地理位置和时间信息。对于支持ARCore的智能手机，此设备有助于启用基于位置的AR应用程序。

是什么让AR感觉真实？

有许多工具和技术可用于使AR感觉真实并具有交互性。

1.放置和定位资产： 资产是肉眼可见的AR对象。为了在AR中保持真实感，数字对象需要以与真实对象相同的方式进行行为。在给定的环境中，这些对象需要固定在一个固定点上。定点可以是混凝土，例如地板，桌子，墙壁等，也可以在空中。这意味着在运动期间，资产不应随意跳跃，而应将其固定在预定义的点上。

2.资产的规模和大小： AR对象必须能够扩展。例如，如果您看到一辆汽车驶向您，那么它从小开始，随着驶近而变得更大。另外，如果您从侧面看到一幅画，那么从正面看时它看起来会有所不同。因此，AR对象也具有相同的行为方式，并具有真实对象的感觉。

3. 遮挡：当图像或对象被另一个遮挡时发生的事情称为遮挡。因此，当您将手移到眼前时，如果您的眼睛被手挡住，您会担心是否看到任何东西。同样，AR对象应该遵循相同的规则，当一个AR对象隐藏另一个AR对象时，通过遮挡另一个对象，只有前面的AR对象才可见。

4.增强真实感的照明：当周围的照明发生变化时，AR对象需要对此变化做出响应。例如，如果门打开或关闭，则AR对象应更改颜色，阴影和外观。此外，阴影应相应移动以使AR真实。

创建增强现实的工具

有一些在线平台和专用软件可以制作AR内容。由于Google有自己的ARCore，因此它们为制作AR的初学者提供了良好的支持。除此之外，以下简要介绍了其他几种AR软件：

Poly是Google的在线图书馆，人们可以在其中浏览，共享和重新混合3D资产。资产是使用“倾斜画笔”，“块”或任何可生成可上传到Poly的文件的3D程序创建的3D模型或场景。许多资产是根据CC BY许可获得许可的，这意味着开发人员可以在创建者获得信誉的情况下免费在其应用程序中使用它们。

倾斜笔刷可让您使用虚拟现实在3D空间中绘画。通过三维笔触，星星，灯光甚至火光释放您的创造力。你的房间就是你的画布。您的调色板就是您的想象力。可能性是无止境。

无论您的建模经验如何，块均有助于在虚拟现实中创建3D对象。使用六个简单的工具，您可以使应用程序栩栩如生。

Unity是Unity Technologies开发的跨平台游戏引擎，主要用于开发三维和二维视频游戏以及用于计算机，控制台和移动设备的仿真。Unity已成为创建VR和AR内容的流行游戏引擎。

Sceneform是一个3D框架，具有基于物理的渲染器，该渲染器已针对移动设备进行了优化，并且使Java开发人员可以轻松构建增强现实。

AR和VR中使用的重要术语

锚点： AR对象放置在用户定义的兴趣点上。相对于几何体（平面，点等）创建和更新锚点
资产：它是指3D模型。
设计文档：有关您的AR体验的指南，其中包含您团队可以实施的所有3D资产，声音和其他设计思想。
环境理解：通过检测特征点和平面并将它们用作参考点来绘制环境，从而了解现实环境。也称为上下文意识。
特征点：这些是您环境中视觉上截然不同的特征，例如椅子的边缘，墙壁上的电灯开关，地毯的拐角或任何其他可能在您的环境中保持可见并始终放置的特征。
命中测试：用于获取与手机屏幕相对应的（x，y）坐标（通过轻击或您希望应用程序支持的任何其他交互方式提供），并将光线投射到相机的世界视野中。这允许用户选择环境中的对象或与之交互。
沉浸式：数字对象属于现实世界的感觉。打破沉浸感意味着现实感已被打破。在AR中，这通常是由于对象的行为方式与我们的预期不符。
由内而外的跟踪：当设备具有内部摄像头和传感器来检测运动并跟踪位置时。
外部跟踪：当设备使用外部摄像机或传感器检测运动并跟踪位置时。
平面查找：ARCore通过智能手机特定的过程来确定环境中水平和垂直表面的位置，并使用这些表面放置和定向数字对象
光线投射：投射光线，以帮助估计其中AR对象应放置在以出现在一个可信的方式真实世界的表面; 在命中测试期间使用。
用户体验（UX）：增强用户流程以创建对最终用户具有高可用性和可访问性的产品的过程和基础框架。
用户界面（UI）：您的应用程序以及用户与之交互的所有内容的视觉效果。