Realidade aumentada (RA), também conhecida como realidade mista (RM), é uma forma de interação humano-computador 3D que sobrepõe gráficos computacionais renderizados em 3D em tempo real ao mundo real por meio de uma tela, como um dispositivo portátil ou um dispositivo de visualização montado na cabeça. Essa experiência é integrada de forma contínua ao mundo físico, de modo que é percebida como um aspecto imersivo do ambiente real. Dessa forma, a realidade aumentada altera a percepção contínua de uma pessoa sobre um ambiente do mundo real, em comparação com a realidade virtual, que busca substituir completamente o ambiente real do usuário por um ambiente simulado.Steuer,, Department of Communication, Stanford University. 15 de outubro de 1993.Introducing Virtual Environments National Center for Supercomputing Applications, University of Illinois. A realidade aumentada é tipicamente visual, mas pode abranger múltiplas modalidades sensoriais, incluindo auditiva, háptica e somatossensorial.
Os primeiros sistemas funcionais de RA que forneceram experiências imersivas de realidade mista aos usuários foram inventados no início da década de 1990, começando pelo sistema Virtual Fixtures, desenvolvido no Armstrong Laboratory da Força Aérea dos Estados Unidos em 1992. As experiências comerciais de realidade aumentada foram introduzidas inicialmente nos setores de entretenimento e jogos. Posteriormente, as aplicações de realidade aumentada se expandiram para setores como educação, comunicações, medicina e entretenimento.
Os frameworks de realidade aumentada incluem ARKit e ARCore. Os dispositivos comerciais de realidade aumentada montados na cabeça incluem o Magic Leap 1 e o HoloLens. Diversas empresas têm promovido o conceito de óculos inteligentes com capacidade de realidade aumentada.
A realidade aumentada refere-se a experiências artificiais que acrescentam elementos à realidade já existente. Na RA, informações sobre o ambiente e seus objetos podem ser sobrepostas ao mundo real. Essas informações podem ser virtuais ou reais, por exemplo, a visualização de outras informações reais detectadas ou medidas, como ondas eletromagnéticas de rádio, sobrepostas em alinhamento exato com o local onde elas de fato se encontram no espaço.Time-frequency perspectives, with applications, in Advances in Machine Vision, Strategies and Applications, World Scientific Series in Computer Science: Volume 32, C Archibald and Emil Petriu, Cover + pp 99–128, 1992. A realidade aumentada também tem grande potencial na coleta e no compartilhamento de conhecimento tácito.
A realidade aumentada pode ser definida como um sistema que incorpora três características básicas: combinação entre mundos reais e virtuais, interação em tempo real e registro 3D preciso de objetos virtuais e reais. A informação sensorial sobreposta pode ser construtiva, isto é, adicionada ao ambiente natural, ou destrutiva, isto é, mascarando o ambiente natural.
Hardware e telas
Os elementos visuais de RA aparecem em dispositivos portáteis, por meio de passagem de vídeo, ou em dispositivos de visualização montados na cabeça, por transparência óptica ou passagem de vídeo. Os sistemas combinam uma tela com sensores, como câmeras e unidades de medição inercial, para registrar o conteúdo virtual no ambiente; pesquisas também exploram óptica próxima aos olhos, RA baseada em projeção e conceitos experimentais, como lentes de contato ou telas escaneadas na retina.
Dispositivos montados na cabeça
Os dispositivos de RA montados na cabeça inserem imagens virtuais no campo de visão do usuário por meio de transparência óptica ou passagem de vídeo e rastreiam o movimento da cabeça para manter um registro estável.
Dispositivos portáteis A RA em celulares e tablets usa a câmera traseira, com passagem de vídeo, além de SLAM/VIO no próprio dispositivo para rastreamento.
Mapeamento por projeção
Projetores sobrepõem gráficos a objetos ou ambientes reais sem telas vestidas na cabeça, caracterizando a RA espacial.
Óculos de RA Telas próximas aos olhos em formato de óculos buscam oferecer RA mais leve e sem uso das mãos; as abordagens variam em óptica, rastreamento e consumo de energia.
Rastreamento 3D
Sistemas de RA estimam a pose do dispositivo e a geometria da cena para que gráficos virtuais permaneçam alinhados ao mundo real. Abordagens comuns incluem odometria visual-inercial e SLAM para rastreamento sem marcadores, além de marcadores fiduciais quando padrões conhecidos estão disponíveis; registro de imagem e pistas de profundidade, como oclusão e sombras, ajudam a manter o realismo.
Software e padrões
Ambientes de execução de RA fornecem pipelines de sensoriamento, rastreamento e renderização; plataformas móveis oferecem SDKs com acesso à câmera e rastreamento espacial. Formatos de intercâmbio e geoespaciais, como ARML, padronizam âncoras e conteúdo.
Interação e entrada
A entrada geralmente combina cabeça ou olhar com toque, controladores, voz ou rastreamento das mãos; áudio e háptica podem reduzir a carga visual. Estudos de fatores humanos relatam benefícios de desempenho, mas também compensações de carga de trabalho e segurança, dependendo da tarefa e do contexto.
Considerações de projeto Fatores-chave de usabilidade incluem registro estável, contraste legível sob iluminação variada e baixa latência entre movimento e fóton. O design visual frequentemente usa pistas de profundidade, como oclusão e sombras, para apoiar o julgamento espacial; usos críticos de segurança enfatizam instruções de leitura rápida e interação mínima.
Comparação com realidade mista e realidade virtual A realidade aumentada (RA) é amplamente sinônima de realidade mista (RM). Também há sobreposição terminológica com realidade estendida e realidade mediada por computador. Entretanto, na década de 2020, as diferenças entre RA e RM passaram a ser enfatizadas.Rokhsaritalemi, S., Sadeghi-Niaraki, A., & Choi, S. M. (2020). A review on mixed reality: Current trends, challenges and prospects. Applied Sciences, 10(2), 636.Buhalis, D., & Karatay, N. (2022). Mixed reality (MR) for generation Z in cultural heritage tourism towards metaverse. In Information and communication technologies in tourism 2022: Proceedings of the ENTER 2022 eTourism conference, January 11–14, 2022 (pp. 16-27). Springer International Publishing.
Na realidade aumentada, os usuários não apenas podem visualizar conteúdo digital dentro de seu ambiente real, como também podem interagir com ele como se fosse uma parte tangível do mundo físico. Isso é viabilizado por dispositivos como Meta Quest 3S e Apple Vision Pro, que utilizam múltiplas câmeras e sensores para permitir interação em tempo real entre elementos virtuais e físicos. A realidade mista que incorpora háptica às vezes é chamada de realidade mista visuoháptica.
Na realidade virtual (RV), a percepção dos usuários é completamente gerada por computador, enquanto, na realidade aumentada (RA), ela é parcialmente gerada por computador e parcialmente proveniente do mundo real. Por exemplo, em arquitetura, a RV pode ser usada para criar uma simulação de percurso pelo interior de um novo edifício; a RA pode ser usada para mostrar estruturas e sistemas de um edifício sobrepostos a uma visão real. Outro exemplo ocorre no uso de aplicativos utilitários. Alguns aplicativos de RA, como o Augment, permitem que usuários apliquem objetos digitais em ambientes reais, possibilitando que empresas usem dispositivos de realidade aumentada como forma de pré-visualizar seus produtos no mundo real. De modo semelhante, ela também pode ser usada para demonstrar como produtos poderiam aparecer em um ambiente para clientes, como ocorre em empresas como Mountain Equipment Co-op ou Lowe's, que usam realidade aumentada para permitir que clientes visualizem como seus produtos poderiam ficar em casa.
A realidade aumentada difere da realidade virtual no sentido de que, na RA, o ambiente circundante é real e a RA apenas adiciona objetos virtuais ao ambiente real. Por outro lado, na RV, o ambiente circundante é completamente virtual e gerado por computador. Uma demonstração de como a RA sobrepõe objetos ao mundo real pode ser vista em jogos de realidade aumentada. WallaMe é um aplicativo de jogo em realidade aumentada que permite aos usuários ocultar mensagens em ambientes reais, utilizando tecnologia de geolocalização para possibilitar que usuários escondam mensagens em qualquer lugar do mundo.
O uso dos termos "realidade mista" e "inter-realidade" é claramente definido no contexto da física e pode ser ligeiramente diferente em outros campos; entretanto, em geral, é entendido como uma forma de "conectar o mundo físico ao virtual".Repetto, C. and Riva, G., 2020. From Virtual Reality To Interreality In The Treatment Of Anxiety Disorders. [online] Jneuropsychiatry.org. Available at: https://www.jneuropsychiatry.org/peer-review/from-virtual-reality-to-interreality-in-the-treatment-of-anxiety-disorders-neuropsychiatry.pdf [Accessed 30 de outubro de 2020].
Melhorias recentes em headsets de RA e RV tornaram a qualidade de exibição, o campo de visão e o rastreamento de movimento mais precisos, o que torna as experiências aumentadas mais imersivas. Avanços em calibração de sensores, ópticas leves e conectividade sem fio também facilitaram o deslocamento e o conforto dos usuários.
História
Precursores da realidade aumentada 1901: O autor L. Frank Baum, em seu romance de ficção científica The Master Key, menciona pela primeira vez a ideia de uma tela ou óculos eletrônicos que sobrepõem dados à vida real, neste caso, "pessoas". O dispositivo é chamado de "marcador de caráter".Johnson, Joel. "The Master Key": L. Frank Baum envisions augmented reality glasses in 1901 Mote & Beam 10 de setembro de 2012. Telas head-up (HUDs), uma tecnologia precursora da realidade aumentada, foram desenvolvidas inicialmente para pilotos na década de 1950, projetando dados simples de voo na linha de visão deles e permitindo que mantivessem a "cabeça erguida", sem olhar para baixo em direção aos instrumentos. Trata-se de uma tela transparente.
Primeiros desenvolvimentos 1968: Ivan Sutherland cria a primeira tela montada na cabeça com transparência óptica que possui gráficos renderizados por computador. 1975: Myron Krueger cria o Videoplace para permitir que usuários interajam com objetos virtuais. 1980: A pesquisa de Gavan Lintern, da Universidade de Illinois, é o primeiro trabalho publicado a demonstrar o valor de uma tela head-up para ensinar habilidades reais de voo. 1980: Steve Mann cria o primeiro computador vestível, um sistema de visão computacional com sobreposições textuais e gráficas em uma cena mediada fotograficamente. 1986: Na IBM, Ron Feigenblatt descreve a forma de RA mais amplamente vivenciada atualmente, isto é, a "janela mágica", como a RA baseada em smartphone de Pokémon Go, usando uma pequena tela plana "inteligente" posicionada e orientada manualmente. (context & abstract only) IBM Technical Disclosure Bulletin 1 de março de 1987 (image of anonymous printed article) IBM Technical Disclosure Bulletin 1 de março de 1987 1987: Douglas George e Robert Morris criam um protótipo funcional de sistema de "head-up display" baseado em telescópio astronômico, um conceito precursor da realidade aumentada, que sobrepunha na ocular do telescópio, sobre as imagens reais do céu, estrelas de múltiplas intensidades, imagens de corpos celestes e outras informações relevantes. 1988: David Drascic, Paul Milgram e Julius Grodski demonstram um protótipo funcional de sistema de vídeo estereoscópico interativo com gráficos estereoscópicos sobrepostos, permitindo ao usuário selecionar pontos na visão de vídeo para planejamento de trajetória, aquisição de alvo ou medição com uma "fita métrica virtual". 1990: O termo realidade aumentada é atribuído a Thomas P. Caudell, ex-pesquisador da Boeing.