拡張現実: 完全な詳細

この記事の最初のセクションでは、拡張現実(AR) の概要とその機能について説明します。 次に、多数の例を使用して、製造、ヘルスケア、ゲーム、教育、リモート コラボレーションなど、拡張現実の主な用途を調べます。 また、拡張現実関連のテクノロジー、ソフトウェア、アプリ、および機器についても説明します。 この記事では、拡張現実の商業的予測と、多くの拡張現実のテーマに関連する問題と困難についても説明します。

拡張現実とは？

さらに飛び込む前に、拡張現実の意味または定義を詳細に理解しましょう

デジタル情報とユーザーの環境をリアルタイムで統合することは、拡張現実 (AR) として知られています。 拡張現実 (AR) のユーザーは、完全に人工的な環境を生成する仮想現実 (VR) とは対照的に、作成された知覚情報がその上に重ね合わされた現実世界の環境に遭遇します。

拡張現実を使用することで、ユーザーはより多くの情報を受け取ったり、自然環境を何らかの方法で美的に変更したりできます。 拡張現実 (AR) の主な利点は、デジタル要素と 3 次元 (3D) 要素を、人々が現実世界を知覚する方法とうまく組み合わせることです。 AR には、エンターテイメントから意思決定の支援まで、いくつかの用途があります。

拡張現実 (AR) は、スマートフォンやメガネなどのデバイスを使用して、視覚要素、音、その他の感覚情報をユーザーに提供します。 デジタル情報が実際の環境に対するユーザーの見方を変更するシームレスなエクスペリエンスを提供するために、この情報はデバイスに重ねられます。 自然界の一部は、重畳された情報によって隠されたり追加されたりする可能性があります。

一方、ユーザーが拡張現実コンテンツを視聴できるようにするウェアラブル ガジェットがあります。 AR メガネは、バーチャル リアリティ ヘッドセットのようにユーザーを仮想世界に完全に没入させることはできません。 メガネの着用者は、現実世界のオブジェクトに仮想オブジェクトを追加またはオーバーレイできます。たとえば、機械に拡張現実 (AR) マーキングを配置して修理箇所を示すことができます。

1998 年にテレビ放映されたフットボールの試合に現れ始めた黄色のファースト ダウン マーカーは、拡張現実技術の最初の商用利用の 1 つでした。 現在最もよく知られている一般消費者向け拡張現実 (AR) デバイスには、Google Glass、スマートフォン ゲーム、自動車のフロント ガラスのヘッドアップ ディスプレイ (HUD) が含まれます。 しかし、ヘルスケア、公安、ガスと石油、旅行、マーケティングなど、他の多くのビジネスでもテクノロジーが採用されています。

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ARの要素

AR には、作業全体とその他の操作をサポートする 3 つの主要な要素があります。

• ハードウェア
• ソフトウェア
• リモートサーバー

1. ハードウェア

拡張現実システムのハードウェアには、CPU、入力デバイス、センサー、およびディスプレイが含まれます。 これらは、マイクロ スーパーコンピューターを搭載した小型のウェアラブル デバイスです。 CPU、フラッシュ メモリ、RAM、GPS、GPU、Wi-Fi、Bluetooth など、さまざまなパーツがあり、多くの処理能力が必要です。

プロセッサは、拡張現実デバイスの外部にあるセンサーから、ユーザーが外部環境のオブジェクトとどのように相互作用するかについての情報を受け取ります。 これらのセンサーは、モバイル デバイスの加速度計、赤外線、またはジャイロスコープである場合があります。

装置の外側には、環境をスキャンして関連データを収集するためのカメラも配置されています。 適切な出力を決定するためのデジタル モデルを作成する機器は、この情報を使用します。 ミラーは、私たちの目が虚像を認識する方法を改善するためにも使用されます。

さまざまな小さな曲面ミラーを備えた拡張現実ガジェットはごくわずかですが、両面ミラーを備えたものはほとんどありません。 このミラーには、アイピース ディスプレイからの光をカメラに向けて反射する面と、側面に取り付けられたディスプレイからの光を目に向けて反射する別の面があります。 モバイル デバイス、モニター、ヘッド マウント ディスプレイ (HMD)、眼鏡はすべてディスプレイとして機能します。

2. ソフトウェア

このソフトウェアは、拡張現実デバイスの動作に大きな影響を与えます。 拡張現実に基づくアプリケーションは、D'Fusion やその他の特殊な 3D ソフトウェアを使用して開発されています。 現実世界のイメージをカバーする仮想グラフィックスは、3D ソフトウェアを使用して作成されます。 これらのいくつかには、StudioMax、AutoCad3D、および Cinema 4D が含まれます。

3. リモートサーバー

スキャンされた仮想イメージのデータベースは、ソフトウェアとハ​​ードウェアに加えて、クラウドまたは Web サーバーを使用して最新に保たれます。 拡張現実アプリケーションからの要求に応じて、仮想イメージがデータベースから取得され、要求元のアプリケーションに送信されます。

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ARの利点

AR の本質的な利点とアプリケーションのいくつかを見ていきましょう

• ゲーム環境が仮想領域から、プレーヤーが実際の活動に参加してプレイできる現実の体験を組み込むように移行するにつれて、AR によってゲーム体験が改善されます。
• 小売業界では、顧客は店舗のインターネット アプリを使用して、購入前に家具をバーチャル ツアーできます。
• AR 素材に広告を組み込むことで、企業が自社のコンテンツをより広く視聴者に知らせることができます。 AR は、モノの 3D モデルを顧客に表示し、不動産で見られるような製品の仮想ツアーを提供することで顧客がより良い意思決定を行うのを支援することで、顧客体験を向上させることができます。
• 専門家が現場に来る必要がなく、修理技術者は、AR アプリを使用して現場にいながら、リモートで修理やメンテナンス作業を行うよう指示を受けることができます。 これは、目的地にたどり着くのが困難な地域で役立ちます。
• 教育では、拡張現実を利用して共通のカリキュラムを作成します。 生徒の実際の環境に、グラフィック、テキスト、音楽、およびビデオを重ねることができます。 これにより、生徒はより多くの情報を提供するインタラクティブな読書リソースを利用できるようになりました。
• AR は、オブジェクトをリアルタイムでマークし、高度なナビゲーションを支援します。 目的地への道順、移動時間、気象情報、道路状況を示すデータを車のフロント ガラスに表示できます。
• ARは、AR素材に広告を掲載するだけでなく、場所や道順、観光などの情報を提供するナビゲーションにも使用できます。
• リモート トレーニング、健康状態の監視、患者の診断はすべて、拡張現実によって支援されます。 外科医は、拡張現実を通じて患者データを受け取っています。 さらに、機能ビデオと患者の画像記録の取得とオーバーレイを可能にします。 手術、回復手順、および実践的なトレーニング セッション中に使用されます。

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ARのデメリット

AR の利点について説明したので、AR の欠点についても見ていきましょう。

• AR 技術ベースのイニシアチブの作成と維持には費用がかかります。 さらに、AR ベースのガジェットの作成には費用がかかります。
• AR ベースのアプリでプライバシーが失われることは心配です。
• AR の人々は重要なイベントを逃しています。
• パフォーマンス レベルの低さは、テスト プロセス全体で対処する必要がある懸念事項であり、AR 準拠のデバイスを効率的に使用するには、いくつかの基本的なトレーニングが必要です。

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ARの種類

ARの種類について見ていきましょう。基本的に、ARには4つの重要な種類があります。

• マーカーベース
• マーカーレス
• プロジェクションベース
• 重ね合わせベースの AR

上記の各 AR タイプについて詳しく見ていきましょう。

1.マーカーベースのAR

ターゲット画像 (マーカー) は、マーカーベースの AR アプリケーションでアイテムを領域に配置するために使用されます。 これらのマーカーは、ユーザーの視野内で 3D デジタル コンテンツが表示される場所を指定します。 マーカーは、初期の AR テクノロジの基盤として機能しました。

現実世界のコンテキストで特定の物理的な絵柄マーカーに 3D 仮想オブジェクトを重ね合わせるために、これらのアプリケーションはそれに接続されています。 ジオメトリを生成するには、カメラが入力を継続的にスキャンし、画像パターン認識用のマーカーを設定する必要があります。 カメラの焦点が合っていない場合、仮想オブジェクトは表示されません。

その結果、画像をマーキングするためのシステムには、カメラ、画像キャプチャ、画像処理、およびマーカー追跡などを含むいくつかのモジュールが含まれます。 一般的に言えば、これはカメラを通して特定のパターンを認識するための独自のプログラムを介してフィルターを組み込むための簡単で低コストの方法です。

Instagram と Snapchat は、例としてフィルターとゲームを通じてこの種の拡張現実を使用しています。 その結果、この種の AR は一般的な社会活動であるため、すでに人々の日常生活に組み込まれています。

2.マーカーレスAR

対照的に、マーカーレスARは、データに存在する特徴をリアルタイムで比較することにより、実画像環境で仮想3Dオブジェクトの配置を可能にします。 拡張現実ソフトウェアが残りを行いますが、この種の支援は、カメラ、GPS、加速度計など、すべてのスマートフォンの技術に依存します.

このモデルに物体追跡システムがないのは、カメラ、センサー、AI アルゴリズムの現在の進歩の結果です。 その結果、これらのセンサーによって収集されたデジタル情報を使用して動作し、物理的な位置をリアルタイムでキャプチャできます。

同時ローカリゼーションとマッピング (SLAM) は、環境をスキャンし、仮想オブジェクトの配置に適したマップを提供するためにマーカーレス分析で使用される主要なツールです。 仮想アイテムがユーザーの視野内になくても、ユーザーが移動しても移動せず、ユーザーが新しい写真をスキャンする必要がない場合でも、SLAM マーカーレス画像追跡は周囲をスキャンし、仮想アイテムを配置する場所のマップを作成します。 3D のオブジェクト。

このため、このテクノロジーは、壁や交差点などの周囲を意識することなく、シーン内のアイテムや特徴的な特徴を認識する場合があります。 この技法は、コンピュータ グラフィックスと実際の写真を融合させた際立った視覚的結果とのつながりによって特徴付けられます。

この技術は、位置情報に基づいて、ユーザーが特定のエリアで取得または発見した資料を判断するために使用され、イベント、ビジネス、ナビゲーション アプリなどで使用されます。 携帯電話と同様に、加速度計、ジャイロスコープ、コンパス、GPS を使用する場合があります。

3. プロジェクションベースのAR

この技術は、静的な環境でデジタル データを送信するために使用されます。 たとえば、プロジェクトベースの拡張現実は、ユーザーの実際の環境で仮想 3D オブジェクトを提示することに重点を置いています。

追跡カメラと固定プロジェクターを特定の場所に配置することで、拡張現実 (AR) により、ユーザーはその空間の周囲を自由に移動できます。 人工光を実際の平面に投影することにより、この技術は主にオブジェクトの奥行き、位置、方向に関する錯覚を生み出すのに役立ちます。

指示は特定の地域で提示される可能性があるため、たとえば、プロジェクションベースの拡張現実は、商業または産業における複雑な活動を合理化し、コンピューターを削除するのに優れています. また、フィードバックを提供することにより、このシステムは製造サイクルのデジタル識別手順を最適化できます。

4.重ね合わせベースのAR

重ね合わせベースの AR は、元のビューをオブジェクトの拡張ビューに完全に置き換えるか、部分的にのみ置き換えることにより、問題のオブジェクトの「代替」ビューを提供します。 繰り返しになりますが、この状況ではオブジェクト認識が非常に重要です。なぜなら、論理的に、プログラムは何を見ているのかわからない場合、元のビューを拡張されたビューに置き換えることができないからです。

この場合、拡張は元のオブジェクトを完全にまたは部分的に置き換えることができます。 以下の例では、IKEA Catalog アプリのユーザーは、仮想の家具を拡大縮小して、部屋の画像の上に配置できます。

重畳拡張現実のアプリケーションには、ゲーム、エンターテイメント、教育、および工業デザインが含まれます。 たとえば、スーパーインポジション AR を使用して、プレイヤーが現実世界の設定でプレイしたり、設計中にリアルタイムで 3D モデルを表示および操作したりできるインタラクティブなゲームを開発できます。

重ね合わせ AR テクノロジは、一般に、仮想環境と現実世界の環境を組み合わせるための興味深い新しいアプローチを提供し、さまざまな将来の分野でより大きな役割を果たすことが期待されています。

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ARで使用する機器

拡張現実 (AR) テクノロジーの操作には、さまざまなツールやガジェットが必要です。 AR で使用される最も重要なツールとガジェットには、次のようなものがあります。

• ディスプレイ デバイス:実際の環境で仮想のものを提示するには、AR アプリケーションには何らかのディスプレイ デバイスが必要です。 これらのガジェットには、AR メガネなどのヘッドマウント ディスプレイや、スマートフォンやタブレットなどのポータブル電子機器が含まれます。
• カメラ: AR システムに現実世界の周囲の写真を供給するために、カメラを使用してそれらをキャプチャします。 それらは外部にある場合もあれば、デバイスに統合されている場合もあります。
• センサー:ユーザーまたはデバイスの向き、動き、位置を特定するために、加速度計、ジャイロスコープ、GPS などのセンサーが利用されます。 仮想オブジェクトは、この情報を使用して物理世界に配置されます。
• AR システムでのリアルタイムの画像処理とデータ分析には、強力なプロセッサが必要です。 これらのプロセッサは、製品に統合されるか、クラウドベースのネットワークに収容されます。
• ソフトウェア開発リソース:拡張現実 (AR) 用のソフトウェア開発キット (SDK) は、開発者が AR アプリケーションを作成するために必要なリソースを提供します。 これらの SDK には、ライブラリ、API、および開発ユーティリティが付属している場合があります。
• 追跡システム:現実の世界でデバイスとユーザーの位置と向きを適切に追跡するために、基準マーカー、位置ベースのマーカー、センサーベースの追跡システムなどの追跡システムが利用されます。
• ハプティック デバイス:ハプティック デバイスは触覚フィードバックを提供し、拡張現実でより没入感のある体験をユーザーに提供します。

アプリケーションの種類と必要な没入時間に応じて、いくつかのツールとガジェットが拡張現実で利用されます。 技術の発展に伴い、AR 体験を向上させるツールや機器が追加されることが予想されます。

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拡張現実アプリ

拡張現実 (AR) テクノロジを使用して現実世界にデジタル オーバーレイを構築するアプリは、拡張現実 (AR) アプリとして知られています。 これらのアプリは、消費者が仮想オブジェクトや情報と対話するためのシンプルで簡単な方法を提供します。

拡張現実の重要なアプリのいくつかを見てみましょう

• ポケモン ゴー: これは AR で強化されたモバイル ゲームで、ユーザーは仮想のポケモンを捕まえて現実世界での戦闘に参加できます。
• Snapchat: は、さまざまな拡張現実 (AR) フィルターやレンズを顔や周囲の環境に追加して、オリジナルで面白いビデオや画像をキャプチャできるソーシャル メディア ソフトウェアです。
• Google 翻訳: Google 翻訳と呼ばれるアプリケーションは、拡張現実を使用してテキストを即座に翻訳します。 プログラムは、ユーザーが看板、メニュー、または別の文章にカメラを向けると、書かれた内容を目的の言語に翻訳します。
• IKEA Place は、ユーザーがスマートフォンのカメラを使用してリアルタイムで仮想バージョンの IKEA 家具を配置し、家の中でどのように見えるかを確認できるアプリです。
• Quiver:拡張現実を利用して塗り絵に命を吹き込む学習アプリケーション。 プログラムは、ユーザーがページに色を付け、その上に 3D アニメーションを重ねると、画像を認識します。
• Holo:アプリ Holo の助けを借りて、ユーザーは現実世界のどこにでもさまざまなアイテムの 3D ホログラムをインストールして、楽しく魅力的な体験を作成できます。
• Civilizations AR: Civilizations ARと呼ばれる教育用ソフトウェアは、拡張現実 (AR) テクノロジを採用して、歴史的な遺物や出来事のインタラクティブな展示を提供し、ユーザーがより夢中になれる没入型の方法で歴史を理解できるようにします。

これらは、さまざまなプラットフォームでアクセスできる多数の AR アプリのほんの一部です。 将来の AR アプリケーションは、AR 技術が発展するにつれて、さらに創造的で興味深いものになる可能性があります。

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最高の AR 開発プラットフォーム

開発者は、さまざまな拡張現実 (AR) 開発プラットフォームから選択できます。 現時点でトップの AR 開発プラットフォームの一部を以下に示します。

• ARKit: Apple の ARKit 開発フレームワークは、iOS デバイス用の拡張現実 (AR) ソフトウェアの作成を可能にします。 iOS ユーザーは、平面検出、照度推定、モーション トラッキングなどの ARKit の機能により、AR 体験を簡単に構築できます。
• ARCore: Google の ARCore 開発フレームワークにより、Android スマートフォン用の拡張現実 (AR) アプリケーションを作成できます。 ARCore のモーション トラッキング、環境理解、および光推定機能のおかげで、Android ユーザー向けの AR エクスペリエンスを簡単に作成できます。
• Vuforia: PTC の Vuforia は、プログラマーがスマート グラスやモバイル デバイス用の AR アプリケーションを作成できるようにする AR 開発プラットフォームです。 画像認識、3D オブジェクト認識、空間認識などの Vuforia の機能により、複雑で没入型の AR 体験を簡単に作成できます。
• ウィキチュード:ウィキチュードは、Web ブラウザー、スマート グラス、およびモバイル デバイスで使用できる拡張現実 (AR) アプリケーションを構築するためのプラットフォームです。 Wikitude は、画像認識、位置ベースの AR、物体検出などのツールを提供することで、さまざまな AR 体験を簡単に開発できるようにします。
• Unity:拡張現実の作成も容易にする有名なゲーム エンジン。 開発者は、Unity を使用して、デスクトップおよびモバイル プラットフォームで動作する AR エクスペリエンスを設計できます。 Unity は、3D モデリング、物理シミュレーション、オーディオとビデオのレンダリングなどの機能を提供するため、強力な AR 作成プラットフォームです。
• Maxst:拡張現実アプリケーションを開発するためのプラットフォームである Maxst は、3D オブジェクト識別、即時追跡、画像認識などの機能を提供します。 Maxst を使用すると、開発者は Android と iOS の両方のプラットフォームで AR 体験を迅速かつ簡単に作成できます。

これらは、現在アクセス可能なトップ AR 開発ツールのほんの一部です。 使用する最適なプラットフォームは、作成する AR アプリケーションの特定のニーズによって異なります。

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結論 ：

この拡張現実を通じて、テクノロジーによって仮想アイテムを現実世界の環境やオブジェクトに重ねることができることを発見しました。 オブジェクト認識、深度追跡、SLAM、自然特徴追跡など、さまざまな技術を使用しています。 この拡張現実のチュートリアルでは、AR の紹介、その基本原理の概要、テクノロジの概要、およびそのアプリケーションについての説明に焦点を当てました。 AR の統合と作成に関心のある個人にとって最適なアプローチは、私たちが最後に考えたものでした。

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