Kanzaki NguyenThực tại tăng cường (AR)
Thực tại tăng cường là gì?
Thực tại tăng cường (AR) là một công nghệ cho phép người dùng có thể nhìn nhận một môi trường thực một cách trực tiếp hay gián tiếp mà các thành phần của môi trường được tăng cường (hoặc bổ sung) các dữ liệu do máy tính tạo ra như âm thanh, hình ảnh, GPS, ...
Lịch sử ra đời
Trong thập niên 1990, cả hai công ty Boeing và McDonnell Douglas cùng bắt đầu thử nghiệm AR trong việc thi công hệ thống điện máy bay. Khi làm việc trong thân máy bay, nhân viên lắp ráp đeo thiết bị HMD nhìn thấy được "mạng điện ảo" và những thông số kỹ thuật trong hồ sơ thiết kế tại các vị trí khác nhau của máy bay. Kỹ sư Tom Caudell của Boeing là người đặt ra thuật ngữ Augmented Reality.
Đặc trưng
Một hệ thống Augmented Reality có 3 đặc trưng sau:
- Kết hợp thực tại và ảo.
- Tạo ra tương tác theo thời gian.
- Thể hiện trong không gian ba chiều.
Khác với thực tại ảo - VR, các thông tin tăng cường trong hệ thống AR liên hệ chặt chẽ với môi trường thực, sự xuất hiện của các thông tin thay đổi theo cách người dùng di chuyển cũng như xem xét các thành phần trong môi trường thực.
Kiến trúc hệ thống
Một hệ thống AR gồm có 3 phần:
- Thế giới thực.
- Các thiết bị phần cứng nhận diện các thành phần của môi trường.
- Phần mềm hỗ trợ.
Thiết bị phần cứng cho AR gồm có: bộ vi xử lý, màn hình, cảm biến, các thiết bị đầu vào, các thiết bị điện toán di động như smartphone, tablet có chứa camera, cảm biến gia tốc, GPS, la bàn, ...
Các thiết bị AR hiện tại nổi bật có thể kể đến như Microsoft Hololens 2, Vuzix Blade AR, hoặc các dòng điện thoại cao cấp.
Chìa khóa của các phần mềm AR là làm cách nào để tích hợp được các thông tin tăng cường vào thế giới thực. Mỗi phần mềm AR phải lấy được tọa độ thế giới thực từ các hình ảnh camera, tọa độ này không phụ thuộc vào các camera. Quá trình này gọi là đăng kí hình ảnh, sử dụng các phương pháp khác nhau về thị giác máy tính, quá trình này có thể chia làm 2 bước:
- Bước 1: Phát hiện các điểm cần quan tâm, hoặc các đánh dấu chuẩn, các dòng quang học trong các hình ảnh thu được từ camera.
- Bước 2: Xây dựng lại thế giới thực dựa trên các thông tin thu thập từ bước 1, có thể tính toán trước 1 số cấu trúc 3D trong trường hợp dựng cảnh quá phức tạp. Sau đó bổ sung thêm các thông tin cần tăng cường.
Các phần mềm này có quá trình xây dựng khá phức tạp, do đó để phát triển nhanh các ứng dụng AR một số hãng phần mềm đã cho ra đời các bộ SDK, tiêu biểu như: Metaio, Vuforia, Mobinet AR, Wikitude, Blippar và Layar.
Một số bộ SDK hỗ trợ
Metaio
Metaio SDK là một trong những bộ SDK có nhiều tính năng cho phát triển ứng dụng AR. SDK này hỗ trợ xây dựng ứng dụng AR hoàn chỉnh, với các tính năng tracking 2-D, Location-based, Extended 2-D, 3-D.
Đây là bộ SDK có tính phí, bản thương mại với giá từ $3,490.
Vuforia
Vuforia SDK do hãng Qualcomm phát triển. Điểm mạnh của Vuforia chính là tính năng Recognition: Objects, Images, User-Defined Images, Cylinders, Text, Boxes, Frame Markers. Gần đây, các tính năng mới của Vuforia cũng thu hút rất nhiều sự quan tâm của giới lập trình viên như các tính năng: Smart Terrain, Extended Tracking, Background Effects, Video Playback, Virtual Button, Occlusion Management.
Bên cạnh đó Vuforia cũng có các tính năng mở rộng tích hợp cho các engine như Unity3D…, phát triển các ứng dụng đa nền tảng. Vuforia cung cấp bản miễn phí cho lập trình viên và thu phí trên hệ thống cloud lưu trữ hình ảnh với số lượng lớn hơn 1000 ảnh.
Wikitude
Wikitude SDK hỗ trợ khá nhiều tính năng cho AR, nổi bật là các tính năng về augmentation và visualization cho các mô hình 3D tĩnh và động. Bên cạnh đó SDK này cũng hỗ trợ phát triển ứng dụng đa nền tảng cùng với hệ thống cloud. Wikitude phát triển nhiều bản phần mềm thương mại, với mức phí từ 590€ trở lên.
Blippar
Blippar cung cấp các nền tảng AR để phát triển các ứng dụng quảng cáo và phát hành nội dung. Ưu điểm của Blippar là công nghệ nhận diện hình ảnh.
Các lĩnh vực ứng dụng
Thực tại tăng cường được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, nổi bật là các lĩnh vực trò chơi, quảng cáo, bảo trì – sửa chữa sản phẩm, y học.
Lĩnh vực trò chơi
Cùng với sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của smartphone và tablets, thị trường game cho nền tảng di động càng ngày sôi động. Bên cạnh các game truyền thống, thể loại game AR đã mang đến cho người chơi nhiều trải nghiệm mới mẻ.
Game Đua xe AR của STDIO Solutions.
Lĩnh vực quảng cáo
Các dịch vụ quảng cáo phát triển trên nền tảng AR đã chứng tỏ được tiềm năng của mình trong những năm gần đây. Bên cạnh những ứng dụng nhận diện sản phẩm, các ứng dụng AR hỗ trợ bán hàng qua mạng của các nhà sản xuất lớn cũng có một tầm ảnh hưởng nhất định.
Thử đồng hồ bằng ứng dụng AR của Touch.
Lĩnh vực bảo trì – sửa chữa sản phẩm
Là tiền đề cho sự ra đời của AR, các ứng dụng bảo trì – sửa chữa sản phẩm ngày càng được phát triển chi tiêt hóa các thành phần của sản phẩm.
Sửa chữa xe ô tô thông qua các thông số cung cấp từ ứng dụng AR.
Lĩnh vực y học
Trong các công bố khoa học gần đây, các nhà khoa học máy tính đã kết hợp hỗ trợ các bệnh viện tại Mỹ trong việc ứng dụng AR trong các phẫu thuật ít xâm lấn, nhận diện hình ảnh, bổ sung thông tin liên tục cho các bác sĩ trong quá trình phẫu thuật. Các kết quả thực nghiệm đã chứng minh được tính hiệu quả của các phương pháp này.
Xu thế hiện tại AR sẽ là hướng phát triển mới cho các ứng dụng, ngày càng gần với thực tế. Hi vọng những chia sẻ này giúp các bạn có cái nhìn rõ ràng hơn về AR và có thể phát triển các ứng dụng AR của chính mình.
Tham khảo
- http://en.wikipedia.org/wiki/Augmented_reality - 20/05/2015
- http://ismar.vgtc.org - 20/05/2015
