تکنولوژی VR (قسمت 1)
- مقدمه
- کاربرد های فناوری VR
- دسته بندی واقعیت مجازی
- واقعیت مجازی غیرفراگیر
- واقعیت مجازی نیمه فراگیر
- تکنولوژیهای مرتبط با واقعیت مجازی
- واقعیت مجازی کاملاً فراگیر
- سبکهای مختلف VR
مقدمه
در دنیای امروز جدیدترین نوع یادگیری ها شامل، هوش مصنوعیAI، واقعیت مجازیVR، بلاک چین، یادگیری ماشینیML، اینترنت اشیاءIoT و غیره است. واقعیت مجازی یک محیط تجربی کاملا دیجیتال و کامپیوتری است که تجربه ای واقعی ایجاد می کند اما در واقعیت وجود ندارد. واقعیت مجازی از دهه ۱۹۵۰ وجود داشته اما این فناوری به طور رایج تا دهه ۹۰ مورد استفاده قرار نگرفته است. این تجربه مجازی که در زمینه های گسترده ای اعم از علمی، تکنولوژی، مهندسی و ریاضیات (STEM) استفاده می شود را می توانید مشاهده کنید، گوش دهید و با آن تعامل داشته باشید اما نمی توانید آن را لمس کنید. این یک رابط کامپیوتری جدید است که با سطوح بالایی از غوطه وری، قابل اعتماد بودن و تعامل متمایز می شود و چیزی که آن را از سایر انواع برنامه های کامپیوتری متمایز می کند، حس غوطه وری یا حضور است.
کاربرد های فناوری VR
موارد زیر بیشترین نتایجی است که از استفاده تکنولوژی VRبدست آمده:
- آموزش شغلی
واقعیت مجازی در آموزش استفاده گستردهای دارد. بسیاری از مشاغل به دلیل حساسیت و خطراتی که دارند نیاز به مهارت عملی برای استخدام دارند، اما محیط کار واقعی برای آموزش شرایط مناسبی نیست و ممکن است خطرات زیادی برای افراد ایجاد کند.
- درمان و مقابله با مسائل روانی
VRدر درمان مسائل روانی استفاده میشود. بسیاری از افرادی که در موقعیت های جنگی بوده و PTSD دارند، با VR در یک محیط امن میتوانند صحنههای مشابه جنگی را تجربه کنند تا بتوانند بر ترس و اضطراب خود غلبه کنند.
- اکتشاف و سفرهای مجازی
یکی از جالبترین کاربردهای VR این است که کاربر با داشتن هدست میتواند در محیطی مجازی به کاوش و گردش بپردازد، مانند بازدید از مکانهای تاریخی یا تجربههای زیرآبی.
- تجربههای گیمینگ واقعیت مجازی
برخی از بازیهای VR به کاربران امکان میدهند با استفاده از هدست و کنترلرها در بازی غوطهور شوند، با شخصیتهای بازی تعامل داشته و حرکات خود را در بازی مشاهده کنند.
- راحتی و دسترسی بیشتر با هدستهای جدید
از آنجا که هدستهای جدید سبک و راحتتر شدهاند، کاربران میتوانند مدت زمان بیشتری از آنها استفاده کنند. این ویژگی حتی به افراد دارای محدودیتهای حرکتی نیز اجازه میدهد از VR استفاده کنند.
۱. آموزش شغل های مختلف: برای شغل های حساس و ظریف که نیازمند تجربه و کسب مهارت بصورت عملی است 2. درمان و مقابله با مسائل مربوط به روان: برخی افراد در طول زندگی خود که دچار PTSD(post-traumatic stress disorder) در اثر سانحه یا اتفاقی می شوند، می توانند با حضور در فضایی امن و بازآفرینی صحنه تروما را درمان کنند ۳. اکتشاف: با استفاده از هدست های واقعیت مجازی، کاربران می توانند در هر فضایی قرار بگیرند و اعمالی را انجام دهند که مشابه آن تجربه را در دنیای واقعی نداشتند ۴. تجربه بازی های متفاوت که شامل بازی های مخصوص واقعیت مجازی و بازی های موجود با حالت واقعیت مجازی هستند که از دکمه های سنتی فراتر می روند و کاربر را در آن فضا کاملا غوطه ور می کنند ۵. راحتی با هدست های جدید VR که باعث می شوند کاربران بتوانند به مدت طولانی از آنها استفاده کنند. حتی این هدست ها شرایط کاربران دارای محدودیت حرکتی و کنترلی را نیز درنظر می گیرند. در واقعیت مجازی فرد از وسایل VR الکترونیکی مانند عینک های خاص، با صفحه نمایش یا دستکش هایی با سنسورها برای شرکت در یک دنیای سه بعدی استفاده می کند. برخلاف تکنولوژی های گذشته که فقط به کاربران اجازه تجربه در صفحه نمایش را می دادند، VR سبب می شود کاربر در تجربه جدیدی قدم بگذارد که او را در فضایی سه بعدی غوطه ور می کند که می تواند شبیه سازی از دنیای واقعی یا کاملا با آن متفاوت باشد. نمونه ای واقعیت مجازی مانند توری مجازی است که شما درواقع در آن مکان نیستید یعنی در خانه خود نشسته اید درحالی که احساس می کنید واقعا درحال برگزاری آن تور هستید و همچنان می خواهید با استفاده از تجهیزات ویژه آن را به گونه ای کاوش کنید و به اطراف نگاه کنید گویی از نظر فیزیکی که آنجا هستید. در سال های گذشته تا کنون، مردم اشکال زیادی از واقعیت مجازی را توسعه داده اند و از آنها برای اهداف نوآورانه مانند آموزش پزشکی مجازی، صنعت مد، سلامت روان، بازی ها، تمرین مهارت های مجازی، گشت در دنیای واقعی و اماکن مختلف، ارتش، صنایع، شرکت های مختلف ماشین سازی، مراکز تحقیقاتی مختلف وارد شدند تا به نحوی آنها را در جهت پیش برد اهداف جلو ببرند. از نمونه های آن می توان به تجربه کردن تکنولوژی های روز دنیا مثل ماشین پورش اشاره کرد. علاقه مندان یا خریداران می توانند ظرافت ها، فضای داخلی، عملکرد و فناوری آن را تجربه کنند. این کار تمام تولیدات را پاسخ می دهد و باعث می شود مشتریان بیش از پیش جذب شوند.
دستهبندی واقعیت مجازی
- دستههای اصلی
شامل واقعیت مجازی غیرفراگیر، نیمه فراگیر و کاملاً فراگیر است.
- دستههای فرعی
VR مشارکتی، واقعیت افزوده، واقعیت ترکیبی و VR پزشکی.
ممکن است دسته بندی های مختلفی را برای واقعیت مجازی دیده باشید اما ما مفاهیم با دسته های مختلف آن را به طور جامع دسته بندی کرده ایم. سه دسته اصلی و چهار دسته فرعی برای VR وجود دارد . سه دسته اصلی شامل واقعیت مجازی غیرفراگیر، نیمه فراگیر و کاملا فراگیر است. از دسته بندی فرعی آن می توان به VRمشارکتی، واقعیت افزوده، واقعیت ترکیبی و VRپزشکی اشاره کرد.
دراین دسته بندی ها ممکن است مثال ها و انواع خاصی را مشاهده کنید که سعی در طبقه بندی آن ها شده است.
واقعیت مجازی غیرفراگیر
واقعیت مجازی غیرفراگیر که اکثرا آن را به عنوان یک دسته مستقل در VR نادیده میگیرند، در زندگی حاضر و روزمره ما بسیار استفاده می شود. این فناوری که شامل یک محیط کامپیوتری می شود، به کاربر اجازه می دهد تا از محیط فیزیکی و دنیای واقعی آگاه بماند و کنترل آن را حفظ کند. در سیستم کامپیوتری یا لپ تاپ که با آن تعامل دارید، می توانید برخی از شخصیت ها یا فعالیت ها را کنترل کنید اما با محیط مجازی مستقیما در تعامل نیستید. مثال های خوب برای واقعیت مجازی غیرفراگیر، بازی های World of warcraft و Dota2است. شخصیت شما در این بازی شما را با یک محیط مجازی در تعامل قرار می دهد اما نه بصورت مستقیم. شما درمرکز بازی نیستید و تنها شخصیت ها با کنش و واکنش ها تعامل دارند. این بازی های شبیه سازی می توانند سازمان ها را برای تجربه و آموزش افراد نیز کمک کنند. سیستم های واقعیت مجازی شامل رایانه یا کنسول بازی ویدیویی، ایکس باکس، پلی استیشن، نمایشگر و دستگاه های غیرقابل نفوذ است. ورودی آن نیز مانند صفحه کلید، ماوس و کنترلگر است و به آن متکی است. از نمونه های آن می توان به بازی های ویدویی اشاره کرد. واقعیت مجازی ایجاد شده مصنوعی با مراکز دسترسی به عنوان رایانه های متصل به یک شبکه خاص یا یک پایگاه داده الکترونیکی، فضای مجازی VR و جزو همین دسته است. وبسایتهای بازی آنلاین که محیطهای مجازی دو بعدی یا سه بعدی ارائه میکنند، خروجی فضای مجازی VR هستند. در یک زمان، بسیاری از کاربران متصل به یک سرور می توانند به این محیط واقعیت مجازی فضای مجازی دسترسی داشته باشند.
واقعیت مجازی نیمه فراگیر
در واقعیت مجازی نیمه فراگیر، کاربران یک محیط نیمه مجازی را تجربه می کنند که چیزی بین واقعیت مجازی غیرفراگیر و واقعیت مجازی کاملا فراگیر است. هنگامی که آنها بر روی یک تصویر دیجیتال تمرکز میکنند بهشان این درک را می دهد که در واقعیتی متفاوت هستند اما همچنان باعث می شود تا با محیط فیزیکی خود در ارتباط بمانند. فن آوری نیمه غوطه ور، واقعیت را با گرافیک سه بعدی یا یک محیط مجازی ارائه می کند که با عنوان عمق واقعیت عمودی شناخته می شود. هرچه گرافیک بیشتر باشد، حس فراگیرتری را تجربه می کنید. در رایانه می توانید از ماوس برای حرکت در فضای مجازی استفاده کنید و در دستگاه های تلفن همراه می توانید برای حرکت لمس کنید. این دسته که اغلب با مقاصد آموزشی همراه هستند، به نمایشگر های با وضوح بالا، رایانه های قدرتمند، پروژکتورها یا شبیه ساز های سخت که تا حدی طراحی و عملکرد دنیای واقعی را برای کاربران تکرار می کنند، متکی هستند. اصطلاح Mirror World VR برخلاف دیگر انواع واقعیت مجازی تجربه منحصر به فردی را ارائه می دهد و در دسته واقعیت مجازی نیمه فراگیر قرار می گیرد. به عنوان مثال، از بیرون به دنیای خیالی نگاه می کند. با این وجود، کاربر می تواند با شخصیت ها، شکل ها، اشیاء اما از خارج تعامل داشته باشد. این نوع واقعیت مجازی بدون استفاده از هدست VR یا هر ابزار دیگری است. تصویر کاربر بر روی محیط واقعیت مجازی پوشانده می شود و روی مانیتورهای ویدئویی یا پروژکتورها دیده می شود. این نوع واقعیت مجازی به طور گسترده در صنعت سرگرمی کودکان یا موارد آموزشی استفاده می شود. اکنون فیلم های ۴ بعدی استفاده سنتی از این فناوری هستند که عمدتا برای آموزش استفاده می شوند. شبیه ساز های پرواز شامل کابین های متحرک و محیط شبیه سازی شده روی صفحع نمایش به با استفاده از صفحه نمایش کامپیوتر، به خلبان ها امکان می دهد بدون خطر پرواز آموزش ببینند. با هدست یا باکس واقعیت مجازی می توانید در محیط مجازی فعالیت کنید اما بجز تجربه و حس بصری هیچ حس فیزیکی دیگری برای تجربه نخواهید داشت. یک مثال از آن تور های مجازی هستند. تور های مجازی یک نمای پانوراما یا شبیه سازی ویدیویی از یک مکان موجود یا مفهومی است که می توان آن را به صورت آنلاین مشاهده کرد مثلا یک مکان واقعی مثل برج ایفل را به صورت مجازی کاوش کنید. در تور های مجازی که نوعی از واقعیت نیمه فراگیر هستند، شما یک محیط مجازی را برای یک تجربه نیمه واقعی مشاهده می کنید. بیشتر محیط های نیمه فراگیر، از ژیروسکوپ پشتیبانی می کنند (*در مورد ژیروسکوپ بیشتر بخوانید*) (*سنسور ژیروسکوپ (Gyroscope)، که در اغلب اوقات با سنسور شتابسنج اشتباه گرفته میشود، یکی از سنسورهای اصلی تلفن همراه است. این سنسور برای اولین بار در تلفن همراه آیفون ۴ شرکت اپل استفاده شد. در واقع، سنسور ژیروسکوپ، تکمیل کننده و کمک کنندهی سنسور شتابسنج است و برای یافتن جهت قرارگیری تلفن همراه، به شتابسنج کمک میکند. سنسور شتاب سنج در گوشی همراه، باعث تشخیص سرعت چرخش زاویهای و شتاب میشود. برای درک بهتر تفاوتهای شتابسنج و ژیروسکوپ، بازی های موبایلی که با تغییر زاویهی تلفن همراه، تغییری در روند آنها رخ میدهد را در نظر بگیرید. به عنوان مثال، وقتی گوشی را به سمت چپ کج میکنیم، فرد یا ماشین تحت کنترل ما در بازی نیز به سمت چپ حرکت میکند. این کار به وسیلهی سنسور شتابسنج انجام میشود. اما شتابسنج تنها عامل انجام دهندهی این کار نیست. ژیروسکوپ باعث میشود که دقت آن بسیار بالا رود. به عبارت بهتر، اگر ژیروسکوپ در گوشی استفاده نمیشد، شاید حین انجام چنین بازیهای تجربه ی چندان جذابی به کاربر قابل ارائه نبود. چرا که دقت چنین بازیهایی در این حالت به اندازهی مطلوب نبود. ژیروسکوپ حرکتهای زاویهای را در ۶ بعد ضبط میکند و به همین خاطر کیفیت و دقت عملیات انجام شده با این سنسور بسیار بالاست. در حال حاضر، اغلب تلفنهای همراه از سنسور ژیروسکوپ استفاده میکنند.
تکنولوژیهای مرتبط با واقعیت مجازی
- ژیروسکوپ
ژیروسکوپ در تلفنهای همراه به تشخیص موقعیت و جهت حرکت کمک میکند و در واقعیت مجازی برای تطبیق نمای دید کاربر در حین حرکت استفاده میشود.
استفاده از VR Box
VR Box به کاربران این امکان را میدهد که با استفاده از گوشی هوشمند خود تجربهای واقعگرایانه داشته باشند. این ابزار با سیستمهای اندروید و iOS سازگار است و به کاربران اجازه میدهد گوشی خود را در این جعبه قرار داده و از VR لذت ببرند.
بطور کلی وظایف ژیروسکوپ در گوشی چیست ؟
به طور کلی دو وظیفهی اصلی بر عهدهی این سنسور در در تلفنهای همراهها است: تشخیص حرکت چرخشی و تشخیص تغییرات جهتگیری. این نوع از حرکتها، حرکتهایی هستند که توسط انسان به سختی قابل درک هستند و به همین منظور هم این سنسورها برای راحتی استفادهی انسان، بسیار مناسب هستند.*)
استفاده از فناوری ژیروسکوپ در واقعیت مجازی نیمه فراگیر یعنی فضای مجازی بر اساس محور عمودی روی گوشی شما ثابت می شود و شما باید گوشی خود را در جهات مختلف حرکت دهید تا محیط مجازی را در آن جهات ببینید که در این حالت کشیدن انگشت پاسخگو نخواهد بود. آنهایی که به جعبه های واقعیت مجازی متصل هستند تعامل بیشتری دارند زیرا آنها هم نوعی ژیروسکوپ هستند، اما بدون استفاده از دست تعامل می کنند. (*در مورد VR boxبیشتر بخوانید*) (*VR box یک پلتفرم تجسم محیط مجازی برای گوشی های هوشمند است. این روش نمایش زمانی کار می کند که تلفن هوشمند را در جعبه VR،مکان تعیین شده، قرار دهید. جعبه VR، تجربه همه جانبه ای را در حین بازی و تماشای ویدیوهای 360 و فیلم های سه بعدی ارائه می دهد. این ها با گوشی های هوشمند اندروید و IOS سازگار هستند. جعبه VR، هدستی واقعیت مجازی مانند google cardboardاست و عینک های واقعیت مجازی که در هدست های واقعیت مجازی استفاده می شوند به شما تجربه محیط مجازی را میدهند. یک cardboardساده که اغلب آن را boxمی نامند، چیزی است که در دید اولیه واقعیت مجازی می توان از آن استفاده کرد*) هنگامی که هدست یا جعبه VRرا استفاده می کنید فقط قادر هستید محیط مجازی را ببینید نه محیط واقعی را حتی با گوشه چشمتان. بعد از واقعیت مجازی غیرفراگیر، واقعیت مجازی نیمه فراگیر مقرون به صرفه ترین است. از نمونه های محبوب تورهای مجازی هستند که هم می توانند مبتنی بر وب باشند و هم مبتنی بر دستگاه. آنها بیشتر در بیزینس هایی مثل وب سایت های مدارس و دانشگاه ها. هتل ها، املاک، بارها و غیره با هدف بولد کردن و تبلیغشان استفاده می شوند.
واقعیت مجازی کاملاً فراگیر
واقعیت مجازی کاملا فراگیر، واقعی ترین تجربه از شبیه سازی را به نحوی کاملا غوطه ورانه ارائه می دهد که با دید و صدا تکمیل می شود؛ به عبارتی برعکس واقعیت مجازی غیر فراگیر است و تضمین میکند که شما یک تجربه واقعی در دنیای مجازی داشته باشید به صورتی که به شما حس حضور در آن دنیای مجازی را می دهد. در این دسته، شما بصورت فیزیکی در دنیای مجازی ضور دارید و اتفاقاتی که در آنجا رخ می دهد برای شما اتفاق به صورت واقعی می افتد. برای تجربه، به یک شکل گران قیمت از واقعیت مجازی نیاز دارید که شامل عینک های VR یا هدست های VR (head mount display) مانند HTC vive ،PS4 ،Oculus Questو کلاه ایمنی، دستکش و آشکار ساز های متصل بدن مجهز به آشکار ساز های حسی نیاز است. داده های این حسگر ها شامل حرکات، واکنش ها و حتی یک چشم به هم زدن شما توسط کامپیوتر پردازش شده و دنیای مجازی در زمان واقعی به آن پاسخ می دهد تا تجربه ای مجازی اما واقعی به کاربران دهد. نمونه هایی از آن را می توان یک محیط بازی مجازی دانست که در آن بازیکنان با تجهیزات ویژه ای با یکدیکر همزمان تعامل داشته و یا مقابل هم بازی کنند یا یک منطقه بازی تیر انداز مجازی باشد که درآن شما به چرخ دنده های یک اتاق کوچک مجهز خواهید شد و از طریق کلاه ایمنی دنیای مجازی را مشاهده خواهید کرد که در آن با تیراندازان دیگری روبرو هستید که سعی در کشتن شما دارند. شما دست ها و بدن خود را برای دوییدن، خم شدن، پریدن، پرتاب، تیراندازی و غیره حرکت می دهید. هدست های VR محتوایی را با وضوح بالا و میدان دید وسیع ۳۶۰ درجه ارائه می دهند. نمایشگر معمولا جوری بین چشم های کاربر تقسیم می شوند که تصویری سه بعدی اسکتریوسکوپی ایجاد می کند تا تجربه ای همه جانبه و باورپذیر ایجاد کند. این نوع از واقعیت مجازی برای بازی و سایر سرگرمی ها درنظر گرفته شده است اما استفاده های مفید دیگری در آموزش مانند آموزش های پزشکی مجازی برای جراحان مغز و اعصاب و غیره دارد که امکانات برای استفاده از واقعیت مجازی را بی پایان کرده است.
سبکهای مختلف VR
- Waldo World VR
در این سبک، کاربر از طریق کنترلرهای حرکت، تعاملات انیمیشنی را تجربه میکند. این سبک برای استفاده در زمینههای بهداشت و بازی طراحی شده است.
- Through the Window VR
این نوع VR با نیاز به هدست و کنترلر، محیطهای مجازی را از طریق صفحهنمایش یا هدستهای VR ارائه میدهد و در زمینههایی چون معماری و بازی کاربرد دارد.
- Chamber World VR
این نوع نمایش VR بهصورت اتاقهای مجازی است که توسط گروهی از کامپیوترها کنترل شده و تجربههای گستردهای در زمینههای مختلف فراهم میکند.
قسمتی دیگر درمورد سبک Waldo World VR است. این واقعیت مجازی به شما امکان می دهد به محیط ایجاد شده مجازی از طریق هدست VRنگاه کنید. حسگرهای تشخیص حرکت کنترلر، اقدامات انیماتور را به انیمیشن تحت کنترل ربات یا شکل روی صفحه وارد میکنند. رابرت هاینلین در یکی از داستان های علمی تخیلی خود در سال 1965 اصطلاح “والدو” را ابداع کرد. این نوع VR در زمینه های مراقبت های بهداشتی، بازی و غیره کاربرد دارد.
Through the Window VRنیز زیر چتر واقعیت مجازی کاملاً فراگیر قرار می گیرد. این قسمت به طور خاص چیزی بیش از یک هدست VR می خواهد همچنین به یک کنترلر یا ماوس برای تجربه در محیطی که به طور مجازی تولید شده است نیاز دارد. شما تجربه واقعیت مجازی Through the Windowرا از صفحه نمایش کامپیوتر یا هدست VR دریافت می کنید. در نتیجه، “دسکتاپ VR ” نامیده می شود. این گروه دارای طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی در زمینه های معماری، صنعت فیلم، صنعت بازی و غیره است.
سبک دیگری از نمایش واقعیت مجازی بصورت اتاق های مجازی یا Chamber World VR است که توسط گروهی از کامپیوترها شبیه سازی شده است که محیط های پیش بینی شده سه بعدی را بر روی دیوارهای اطراف کاربر م در اتاق فعال می کند. کاربر از فضای متحرک آزادتر در Chamber World VR لذت می برد زیرا در مقایسه با Immersive VR غوطه وری بهتری ارائه می دهد. از این رو، این یک جهش دیگر در کاوش در زمینه واقعیت مجازی است.
در مقاله بعد ادامه دسته بندی های فرعی واقعیت مجازی را بررسی خواهیم کرد.
منبع:[VR Technology (Part 1) –]