Captura de realidade mista: como funciona e por que é importante

A captura de realidade mista permite que você misture filmagens da vida real com elementos virtuais em tempo real. Seja você um jogador, criador de conteúdo ou desenvolvedor, ela aprimora seus visuais, tornando-os mais envolventes e interativos.

O que é Mixed Reality Capture (MRC)

Mixed Reality Capture (MRC) refere-se ao processo de mesclar elementos do mundo real e virtuais em uma única experiência visual coesa. Ela permite que usuários, espectadores ou criadores de conteúdo vejam e interajam com objetos digitais como se eles existissem no ambiente real. MRC é comumente usado em jogos, simulações de treinamento, produção virtual e experiências de transmissão ao vivo.

Aspectos principais do MRC:

• Misturando mundos físicos e virtuais: O MRC combina filmagens do mundo real com conteúdo virtual, fazendo parecer que objetos digitais existem naturalmente dentro de um espaço físico.
• Interação em tempo real: Os usuários podem interagir com elementos digitais em tempo real, geralmente com a ajuda de rastreamento de movimento, sensores de profundidade e fones de ouvido de realidade aumentada (RA) ou realidade virtual (RV).
• Uso em transmissão ao vivo e criação de conteúdo: O MRC permite que os criadores capturem e transmitam experiências imersivas, como jogabilidade em RV, de uma forma que permita ao público ver tanto o jogador quanto o mundo virtual.
• Integração de Hardware e Software: O MRC geralmente envolve o uso de câmeras especializadas, telas verdes, sensores de profundidade e ferramentas de software para mesclar com precisão os mundos real e virtual.

O MRC é amplamente utilizado em setores como jogos (por exemplo, streaming de RV), treinamento e simulação (por exemplo, aplicações médicas e militares) e entretenimento (por exemplo, produção virtual para filmes e eventos ao vivo).

Aplicações de captura de realidade mista (MRC) em vários campos

Mixed Reality Capture (MRC) é uma tecnologia poderosa com aplicações em vários setores, aprimorando a interação entre elementos físicos e digitais. Abaixo estão algumas das áreas mais significativas onde o MRC está causando impacto:

Jogos e transmissão ao vivo

O MRC é amplamente utilizado em jogos e criação de conteúdo, permitindo que jogadores e streamers se integrem em ambientes virtuais.

• Transmissão de Realidade Virtual (RV): Plataformas como Twitch e YouTube suportam transmissão ao vivo baseada em MRC, onde os jogadores aparecem dentro de sua jogabilidade como se fossem parte do mundo virtual. Ferramentas como LIV permitem que os streamers se sobreponham em jogos de VR dinamicamente.
• Esports e experiências interativas: O MRC aprimora as transmissões de eSports colocando os jogadores em um ambiente totalmente digital, tornando as competições mais envolventes para o público.
• Experiências de jogos híbridos:Alguns jogos utilizam o MRC para criar experiências de realidade mista, onde os jogadores interagem com objetos reais e virtuais.

Produção Virtual em Cinema e Televisão

A indústria do entretenimento aproveita o MRC para criar produções mais envolventes e econômicas.

• Cenários e fundos virtuais: O MRC permite que atores atuem em frente a telas verdes enquanto a composição em tempo real os coloca em ambientes virtuais. Isso reduz a necessidade de construção de cenário físico e permite maior liberdade criativa.
• Captura de movimento para personagens CGI:Ao capturar os movimentos dos atores e integrá-los com modelos digitais, o MRC ajuda a criar personagens CGI realistas para filmes e programas de TV.
• Transmissões Holográficas ao Vivo:Algumas produções usam o MRC para projetar performances holográficas ao vivo, mesclando artistas reais com elementos digitais em tempo real.

Arquitetura e Design

O MRC está transformando a visualização arquitetônica e o design de produtos ao fornecer maneiras interativas e imersivas de apresentar projetos.

• Integração de modelo 3D em tempo real: Arquitetos e designers podem caminhar por edifícios virtuais enquanto aparecem dentro de seus modelos 3D, permitindo uma melhor compreensão espacial.
• Apresentações para clientes e colaboração remota:Usando o MRC, os designers podem mostrar projetos aos clientes em um ambiente de realidade mista, melhorando a comunicação e a tomada de decisões.
• Prototipagem e teste de produtos: O MRC permite que designers visualizem produtos em um ambiente real antes da fabricação, reduzindo custos e tempo de desenvolvimento.

Treinamento e Simulação

O MRC desempenha um papel crucial no treinamento profissional, oferecendo ambientes de aprendizagem realistas e interativos.

• Treinamento Médico e Cirúrgico: Estudantes e profissionais de medicina usam simulações baseadas no MRC para praticar cirurgias e procedimentos em um ambiente sem riscos.
• Simulações militares e policiais: Soldados e policiais treinam em ambientes virtuais que combinam ações do mundo real com ameaças digitais, melhorando as habilidades de tomada de decisão.
• Treinamento Industrial e Técnico: Trabalhadores em áreas como aviação, engenharia e resposta a emergências podem treinar em ambientes virtuais que simulam condições do mundo real sem riscos físicos.

Educação e Pesquisa

O MRC aprimora a educação tornando assuntos complexos mais interativos e envolventes.

• Salas de aula e palestras virtuais: Os instrutores podem usar o MRC para aparecer dentro de salas de aula virtuais ou sobrepor conteúdo educacional em ambientes do mundo real.
• Visualização Científica:Pesquisadores podem explorar modelos científicos, como estruturas moleculares ou fenômenos astronômicos, mergulhando em um ambiente de realidade mista.
• Reconstruções culturais e históricas: Museus e instituições educacionais usam o MRC para dar vida a eventos e artefatos históricos, permitindo que os visitantes interajam com reconstruções digitais de sítios antigos ou espécies extintas.

Varejo e comércio eletrônico

A MRC está revolucionando a maneira como os consumidores compram e interagem com os produtos.

• Experiências de teste virtual: Os varejistas usam o MRC para permitir que os clientes experimentem roupas, acessórios e cosméticos virtualmente antes de comprar.
• Ambientes de compras interativos:Algumas marcas oferecem experiências de compras de realidade mista, onde os usuários podem explorar lojas digitais enquanto se veem dentro do espaço.
• Demonstrações e personalização de produtos: Os consumidores podem visualizar e personalizar produtos (como móveis ou carros) em seu próprio ambiente físico antes de fazer uma compra.

Experiências Sociais e Colaborativas

O MRC promove novas maneiras para as pessoas se conectarem e interagirem em ambientes pessoais e profissionais.

• Eventos e Concertos Virtuais: O MRC permite apresentações ao vivo onde os artistas aparecem ao lado de elementos digitais, criando shows únicos e envolventes.
• Trabalho Remoto e Reuniões Virtuais: As empresas usam o MRC para colaboração remota, permitindo que os funcionários se encontrem e interajam em espaços de trabalho virtuais compartilhados, mantendo sua presença física.
• Plataformas sociais de realidade aumentada:Os aplicativos sociais desenvolvidos pelo MRC permitem que os usuários misturem os mundos real e digital em videochamadas, conteúdo de mídia social e narrativas interativas.

Software e Tecnologias Computacionais em MRC

Software e tecnologias computacionais desempenham um papel crucial na Mixed Reality Capture (MRC) ao permitir processamento, renderização e composição em tempo real de elementos virtuais e do mundo real. Abaixo estão os principais componentes envolvidos no software MRC e tecnologias computacionais.

Mecanismos de composição e renderização em tempo real

Composição em tempo real é o processo de mesclar filmagens do mundo real com ativos digitais dinamicamente, sem exigir uma longa pós-produção. Mecanismos de renderização são plataformas de software que geram gráficos 3D simulando iluminação, texturas e interações de objetos.

Principais mecanismos de renderização no MRC:

1. Motor irreal 5 (UE5): Usado em produções de ponta para criação de cenários virtuais em tempo real.
2. Unidade HDRP: Otimizado para aplicações de realidade mista com renderização de alta qualidade.
3. Entalhe: Um mecanismo de motion graphics usado para eventos ao vivo e visuais interativos.

Aplicação no mundo real:

• Produção Virtual ao Vivo:Estúdios como The Volume (Lucasfilm) usam o Unreal Engine 5 para criar cenários digitais imersivos, substituindo as tradicionais telas verdes.

Remoção de fundo e segmentação de objetos com tecnologia de IA

A remoção de fundo com tecnologia de IA é o processo de usar aprendizado de máquina para isolar sujeitos de seus arredores sem exigir uma tela verde. A segmentação de objetos se refere à identificação e distinção de diferentes objetos dentro de um quadro de vídeo para permitir interação dinâmica em realidade mista.

Principais tecnologias de IA usadas no MRC:

• Chroma Keying baseado em aprendizado profundo: AI substitui tecnologia de tela verde para isolamento de assunto em tempo real. Exemplo: NVIDIA Maxine AI.
• Redes Neurais de Segmentação de Pessoas: Separa figuras humanas de fundos sem hardware adicional. 

Exemplo:

Tela verde virtual OBS.

Aplicação no mundo real:

• Streaming Twitch e eventos virtuais: Os criadores de conteúdo usam segmentação baseada em IA no LIV para se inserirem em ambientes de RV sem precisar de uma tela verde física.

Mapeamento Espacial e Reconstrução Ambiental

Mapeamento espacial é o processo de reconstrução digital de ambientes do mundo real em 3D, permitindo que objetos virtuais interajam naturalmente com o entorno físico. A reconstrução de ambiente envolve gerar uma representação dinâmica e em tempo real de um espaço usando sensores e câmeras.

Principais tecnologias em mapeamento espacial:

• Digitalização LiDAR: Usa pulsos de laser para gerar mapas 3D precisos. Exemplo: Apple LiDAR em iPhones e HoloLens 2.
• SLAM (Localização e Mapeamento Simultâneos): Rastreia a posição de um dispositivo AR/VR enquanto mapeia o ambiente. 

Exemplo: 

Google ARCore, Microsoft HoloLens.

Aplicação no mundo real:

• Navegação AR: Aplicativos como o Google Live View AR usam SLAM e LiDAR para sobrepor direções digitais em ruas do mundo real.

Computação em Nuvem e 5G para MRC

A computação em nuvem no MRC se refere ao uso de servidores remotos para renderização em tempo real, reduzindo a necessidade de alto poder de processamento local. As redes 5G fornecem conexões de alta largura de banda e baixa latência, essenciais para aplicações de realidade mista ao vivo.

Principais tecnologias em MRC baseado em nuvem:

• NVIDIA CloudXR: Transmite conteúdo de RA/RV de GPUs na nuvem para headsets leves.
• Renderização remota do Microsoft Azure: Permite que grandes ativos 3D sejam visualizados em dispositivos móveis de RA.

Aplicação no mundo real:

• Treinamento Industrial: A BMW usa o CloudXR para colaboração remota de design, permitindo que engenheiros analisem modelos de carros em RA sem precisar de estações de trabalho locais de alta potência.

Procedimento de captura de realidade mista (MRC): análise passo a passo

O processo de Mixed Reality Capture (MRC) envolve vários estágios, desde a captura de elementos do mundo real até a renderização deles em um ambiente digital. Abaixo está uma análise detalhada passo a passo de como o MRC funciona.

Etapa 1: Capturando elementos do mundo real

O primeiro estágio do pipeline do MRC envolve a captura de vídeo e informações de profundidade de objetos, pessoas ou ambientes do mundo real.

Configuração da câmera e do sensor

• Câmeras RGB capturam imagens de vídeo padrão de pessoas e objetos.
• Câmeras de profundidade (LiDAR, Time-of-Flight) medem a distância dos objetos para criar um mapa de profundidade.
• Câmeras de 360 graus às vezes são usadas para captura imersiva de todo o ambiente.

Exemplo: 

As câmeras Microsoft Azure Kinect e Intel RealSense são comumente usadas para capturar dados de profundidade para composição de realidade mista em tempo real.

Rastreamento de movimento e reconhecimento de objetos

Para integrar perfeitamente elementos do mundo real em uma cena digital, é necessário um rastreamento preciso.

• Captura Óptica de Movimento (MoCap): Usa câmeras infravermelhas e marcadores refletivos para rastrear movimentos.
• Rastreamento inercial: IMUs (Unidades de Medição Inercial) vestíveis detectam aceleração e orientação.
• Rastreamento de dentro para fora: Câmeras em headsets VR/AR rastreiam a posição do usuário em relação ao ambiente.

Exemplo:

• Em streaming de RV
• O software LIV rastreia o corpo de um streamer e os compõe dentro do mundo virtual em tempo real.

Etapa 2: Processamento e Mapeamento Espacial

Depois que os dados do mundo real são capturados, eles são processados e mapeados para se alinharem ao ambiente digital.

Mapeamento de profundidade e reconstrução 3D

• Geração de Nuvem de Pontos: Converte dados de profundidade brutos em uma representação 3D da cena.
• Localização e Mapeamento Simultâneos (SLAM): Ajuda o sistema a entender a posição do usuário em um espaço.
• Reconstrução baseada em voxel: Os dados de profundidade são convertidos em voxels 3D para modelagem geométrica precisa.

Exemplo: 

O Microsoft HoloLens 2 usa SLAM e LiDAR para mapear espaços físicos, permitindo o posicionamento realista de objetos de RA.

Segmentação de objetos baseada em IA e remoção de fundo

Algoritmos baseados em IA ajudam a isolar elementos do mundo real de seus fundos sem a necessidade de uma tela verde.

• Redes neurais para Chroma Keying: Remove fundos dinamicamente com base na cor e na profundidade.
• Segmentação Semântica: A IA identifica e separa diferentes objetos dentro da cena.

Etapa 3: Composição e renderização em tempo real

Depois que os dados são processados, eles são renderizados em um ambiente digital em tempo real.

Mesclando elementos reais e virtuais

• Mecanismos de renderização em tempo real (Unreal Engine, Unity) compõem filmagens do mundo real com objetos virtuais.
• Câmeras virtuais ajustam a perspectiva para corresponder aos movimentos da câmera real e digital.
• A sincronização de iluminação e sombras garante que os elementos reais correspondam às condições de iluminação virtuais.

Processamento baseado em nuvem para escalabilidade

• A renderização em nuvem (Microsoft Azure Remote Rendering, NVIDIA CloudXR) permite processamento gráfico de alta qualidade sem precisar de poder computacional local.
• O streaming de baixa latência (5G, Edge Computing) permite a transmissão em tempo real de dados do MRC para colaboração remota.

Etapa 4: Exibindo a cena de realidade mista

A etapa final envolve a saída da experiência de realidade mista para vários formatos de exibição.

Métodos de saída

• Os headsets VR/AR (Meta Quest, HoloLens, Magic Leap) proporcionam uma experiência imersiva.
• Monitores e TVs padrão exibem visuais de realidade mista para transmissão.
• Os displays holográficos projetam conteúdo 3D renderizado pelo MRC no espaço físico.

Plataformas e ferramentas populares para captura de realidade mista (MRC)

Mixed Reality Capture (MRC) depende de uma variedade de plataformas e ferramentas que permitem a integração perfeita de elementos do mundo real em ambientes digitais. Essas tecnologias atendem a diferentes propósitos, desde estúdios de captura volumétrica até mecanismos de renderização em tempo real, sistemas de rastreamento de movimento e soluções baseadas em nuvem. Abaixo está uma análise detalhada das plataformas e ferramentas mais populares usadas no MRC.

1. Estúdios de captura de realidade mista da Microsoft

O MRC Studios da Microsoft é uma instalação de captura volumétrica de ponta projetada para criar hologramas 3D fotorrealistas de pessoas e objetos reais. É uma das soluções mais avançadas para capturar performances do mundo real e integrá-las em aplicativos de RA, RV e realidade mista.

Principais características:

• Utiliza um sistema de captura volumétrica de 106 câmeras para gravar modelos 3D de ultra-alta resolução.
• Fornece reconstrução de profundidade em tempo real, permitindo iluminação e sombras realistas.
• Integra-se totalmente com plataformas AR/VR, tornando-o compatível com HoloLens, Unreal Engine e outros sistemas de renderização.

Casos de uso:

• Entretenimento e Esportes: Usado para criar concertos holográficos, exposições interativas em museus e transmissões esportivas.
• Empreendimento e Treinamento: Ajuda a criar ambientes de treinamento virtuais realistas, permitindo que os usuários interajam com humanos digitais volumétricos.

2. MetaHuman Creator (por Epic Games)

MetaHuman Creator é um aplicativo baseado em nuvem que permite aos usuários projetar e animar humanos digitais ultrarrealistas. Embora não seja uma ferramenta MRC em si, ele desempenha um papel crucial na realidade mista ao permitir que o rastreamento facial em tempo real e a captura de desempenho sejam aplicados a avatares de alta fidelidade.

Principais características:

• Captura de movimento facial orientada por IA que permite mapeamento de desempenho em tempo real.
• A renderização baseada em nuvem garante que até mesmo modelos de personagens complexos possam ser criados sem a necessidade de hardware potente.
• Rigging de animação de corpo inteiro que se integra perfeitamente ao Unreal Engine para uso em tempo real.

Casos de uso:

• Produção Virtual e Jogos: Usado para criar dublês digitais de atores em ambientes de realidade mista.
• Transmissão ao vivo e avatares digitais: Popular entre VTubers e aplicativos de avatar baseados em IA.

3. Unreal Engine (da Epic Games)

Unreal Engine é uma das plataformas de renderização 3D em tempo real mais poderosas usadas no MRC. É amplamente adotada em filmes, jogos e eventos ao vivo devido à sua capacidade de gerar ambientes virtuais fotorrealistas em tempo real.

Principais características:

• Sistema de composição para composição em tempo real, permitindo que filmagens digitais e do mundo real se misturem perfeitamente.
• Suporte avançado de rastreamento de movimento, incluindo integração com o Live Link para captura facial e corporal.
• Efeitos visuais na câmera, permitindo iluminação e reflexos realistas que combinam com objetos físicos.

Casos de uso:

• Produção de Filmes Virtuais: Usado em The Mandalorian para criar cenários virtuais em larga escala.
• Eventos ao vivo e transmissão esportiva: Permite sobreposições de CG em tempo real em apresentações ao vivo.

4. Unidade

Unity é um mecanismo de tempo real amplamente usado com forte suporte para aplicativos de realidade aumentada e mista. É particularmente conhecido por seus recursos amigáveis para dispositivos móveis e suporte multiplataforma.

Principais características:

• MARS (Estúdio de Realidade Mista e Aumentada): Fornece ferramentas baseadas em IA para desenvolvimento de realidade mista.
• Suporte a ARKit e ARCore, permitindo integração direta com plataformas de RA móvel.
• Cinemachine e Timeline, que oferecem rastreamento dinâmico de câmera para aplicativos de realidade mista.

Casos de uso:

• Aplicações de RA: Usado para instalações interativas de museus e experiências educacionais.
• Transmissão ao vivo de realidade mista: Popular entre streamers que usam sobreposições de RV.

5. NVIDIA CloudXR

NVIDIA CloudXR é um serviço de renderização baseado em nuvem que permite streaming de realidade mista em tempo real em redes 5G. Ele foi projetado para lidar com aplicativos VR, AR e MRC de alta fidelidade sem exigir energia de GPU local.

Principais características:

• Renderização baseada em nuvem, reduzindo a latência para aplicativos complexos de realidade mista.
• Streaming de baixa latência via 5G, garantindo interação suave em tempo real.
• Otimizado para dispositivos XR, com suporte para HoloLens, Meta Quest e HTC Vive.

Casos de uso:

• Produção MRC Remota: Permite que designers e desenvolvedores colaborem em conteúdo de realidade mista sem precisar de configurações locais de última geração.
• Treinamento Empresarial e Industrial: Usado para simulações de treinamento colaborativo em larga escala.

6. Renderização remota do Microsoft Azure

O Azure Remote Rendering é um serviço de nuvem que permite o streaming de modelos 3D de ultra-alta resolução para headsets de realidade mista, como o HoloLens.

Principais características:

• Lida com ativos 3D em grande escala, permitindo visualizações complexas.
• Otimizado para aplicações de RA e RM, proporcionando integração perfeita com o HoloLens.

Casos de uso:

• Visualização Médica e Científica: Permite modelagem 3D em tempo real de estruturas anatômicas.
• Engenharia e Construção: Permite que arquitetos explorem projetos de construção em escala real em realidade mista.

FlyPix AI: Inovação com tecnologia de IA na captura de realidade mista

FlyPix IA está redefinindo a Mixed Reality Capture (MRC) ao integrar inteligência artificial com tecnologia geoespacial, tornando o mapeamento 3D, a classificação de terras e a detecção de mudanças mais precisos e eficientes. Nossa plataforma processa dados de satélite, drone e LiDAR, fornecendo insights de alta resolução para planejamento urbano, gerenciamento de infraestrutura e monitoramento ambiental.

Diferentemente das ferramentas tradicionais de MRC, a plataforma sem código da FlyPix AI garante acessibilidade para todos os usuários, automatizando a classificação orientada por IA e o processamento em tempo real sem barreiras técnicas. Projetadas para integração perfeita com GIS, nossas soluções escaláveis oferecem suporte a projetos de todos os tamanhos, desde análise de site local até mapeamento nacional.

Por que FlyPix AI 

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Serviços de IA FlyPix

• Captura e mapeamento da realidade 3D
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Conclusão

A captura de realidade mista está revolucionando a forma como vivenciamos o conteúdo digital. Ao mesclar filmagens do mundo real com ambientes virtuais, ela abre possibilidades infinitas para jogos, produção de filmes, treinamento e até eventos ao vivo.

À medida que a tecnologia avança, a captura de realidade mista se tornará ainda mais acessível, permitindo que os criadores deem vida às suas ideias como nunca antes. Não importa se você está apenas começando ou procurando melhorar sua configuração, essa tecnologia tem algo empolgante a oferecer.

Perguntas frequentes