واقعیت مجازی یک فناوری جدید است که متشکل شده از، نرم افزارها، تصاویر و صداها، که از طریق سخت افزارهایی که وجود دارد، احساس را به کاربر خود منتقل می کنند. کاربر حس حضور در شرایطی را دارد که در واقعیت امکان حضور در آن موقعیت را ندارد. این پدیده، تکنولوژی جدیدی است که طرفداران بسیاری را برای خود به همراه دارد و در صنعت های مختلف از این تکنولوژی استفاده میگردد. در مقاله پیش رو به طور کامل به تکنولوژی واقعیت مجازی و کاربرد های آن پرداخته ایم.
واقعیت مجازی چیست؟
واقعیت مجازی (VR) یک تجربه شبیه سازی شده است که شبیه به دنیای واقعی می باشد. یا کاملاً متفاوت از دنیای واقعی و در یک محیط خیالی شبیه سازی شده است. این تکنولوژی شامل سرگرمی (به عنوان مثال بازی های ویدیویی) و اهداف آموزشی (به عنوان مثال آموزش پزشکی یا نظامی) است. انواع متفاوت دیگری از سبک واقعیت مجازی وجود دارد که واقعیت افزوده و واقعیت ترکیبی نام دارد که گاهی اوقات به عنوان واقعیت گسترده یا XR نیز شناخته می شود.
اما به هر ترتیب، تکنولوژی VR نمایانگر یک تغییر خارق العاده در نحوه تجربه انسان از قلمرو دیجیتال است. در حال حاضر سیستم های استاندارد VR، از هدست های واقعیت مجازی یا از محیط های چند پروژه ای برای تولید تصاویر واقع گرایانه، اصوات و سایر احساسات استفاده میکنند که حضور فیزیکی کاربر را در یک محیط مجازی، شبیه سازی میکنند. شخصی که از تجهیزات واقعیت مجازی استفاده کرده است قادر خواهد شد به دنیای مصنوعی نگاه کند، در آن حرکت کند و با دنیای مجازی تعامل برقرار کند.
این تجربه معمولاً توسط هدست های واقعیت مجازی متشکل از یک نمایشگر نصب شده در سر با یک صفحه نمایش کوچک در جلوی چشم ایجاد میشود، همچنین می توانید از طریق اتاق های مخصوص طراحی شده با چندین صفحه نمایش بزرگ آن را تجربه کنید.
واقعیت مجازی به طور معمول شامل بازخورد شنیداری و ویدئویی است، اما ممکن است انواع دیگر بازخورد حسی و قدرت را از طریق فناوری لمسی نیز به کاربر انتقال دهد.
سیر تکوین واقعیت مجازی
چرخه زندگی فعلی این تکنولوژی ممکن است از زمانی آغاز شده باشد که نمونه های اولیه Oculus Rift در نمایشگاه بازی E3 در سال ۲۰۱۲ در نمایشگاه رونمایی شد. اما بیش از یک قرن است که انسان ایده غوطه ور شدن در محیط های سه بعدی را در سر میپروراند. این ایده کاملاً به عقاید استریوسکوپی برمیگردد که تصورات مردم را در قرن نوزدهم مجذوب خود کرده بود.
ایده شکل گیری VR
واقعیت مجازی به عنوان یک شبیه سازی همه جانبه در ذهن ما ریشه دوانده و درک آن کمی مبهم است. مانند اکثر پیشرفت های فنی، این ایده احتمالاً با داستان های علمی به ویژه داستان کوتاه استنلی جی وین باوم در سال ۱۹۳۵ یعنی داستان “عینک های پیگمالیون” آغاز شد که در آن دانشمند یک عینک طراحی می کند که فرد در داستان از آن استفاده کرده و در یک دنیای مجازی اتفاقاتی را تجربه میکند. این داستان باعث می شود شما حس داستان را تجربه کنید، با سایه ها صحبت کنید و سایه ها پاسخ شما را بدهند و داستان به جای اینکه در یک صفحه قرار بگیرد، به صورتی نوشته شده است که همه چیز درباره شما است و شما در داستان حضور دارید.
اولین دستگاه شبیه ساز واقعیت مجازی
حرکت از استریوسکوپ و به سمت عینک جادویی کمی زمان بیشتری را گرفت. در اواخر دهه ۱۹۶۰، یک استاد علوم کامپیوتر دانشگاه یوتا به نام ایوان ساترلند که اولین رابط گرافیکی رایانه را عنوان کرده بود، اختراع جدیدی عرضه کرد که آن منشوری به نام شمشیر داموکلس نام داشت. این نام برای این اختراع بسیار مناسب بود: شمشیر داموکلس آنقدر بزرگ بود که باید از سقف آویزان می شد. با این وجود، این اولین “صفحه نمایش قابل قرارگیری بر روی سر” در جهان بود.
کاربرانی که صفحه دوقلوی آن به سرشان متصل بود، می توانستند به اطراف اتاق نگاه کنند و یک مکعب سه بعدی مجازی را ببینند که در هوا می چرخد. از آنجا که می توانستید محیط دنیای واقعی خود را نیز ببینید، این بیشتر شبیه واقعیت گسترده بود تا واقعیت مجازی، اما همچنان این اختراع الهام بخش هر دو فناوری است.
اولین کاربرد VR
ساترلند و همکارش دیوید ایوانز، سرانجام به بخش خصوصی پیوستند و کار خود را با محصولات شبیه ساز پرواز سازگار کردند. نیروی هوایی و ناسا هر دو در حال تحقیق در مورد نمایشگرهای نصب شده روی سر نیز بودند که منجر به ایجاد کلاه ایمنی عظیم شد که خلبانان و فضانوردان را در توهم فضای ۳۶۰ درجه محصور میکرد. در داخل این کلاه ایمنی، خلبانان میتوانستند شبیه سازی دیجیتالی از جهان خارج از هواپیمای خود را ببینند و ابزارهای خود را به صورت سه بعدی بر روی صفحه نمایش قرار دهند. هنگامی که آنها سر خود را حرکت می دهند، صفحه نمایش تغییر می کرد، و منعکس کننده هر بخش از جهان بیرون بود که آن ها میتوانستند آن را ببینند.
اولین محصول واقعیت مجازی
هیچ کدام از این فناوری های سابق، VR نبودند، تا در سال ۱۹۸۰، شرکت Lanier با همکاری بنیانگذار، VPL Research، اولین محصولات واقعیت مجازی را در بازار ارائه کرد.
این برنامه برای کاربران تجربه جدید و جذابی از گرافیک را به همراه داشت اما سرعت این برنامه بسیار کم بود و برای مصرف کنندگان بسیار گران قیمت حساب میگردید.
ورود واقعیت مجازی به دنیای بازی ها
سرانجام VR در سال ۲۰۱۲ توسط جان، بنیانگذار id Software و علاقه مند به واقعیت مجازی، با یک غافلگیری ویژه به نمایشگاه بازی E3 رونمایی شد. برای اجرای یک نسخه از VR از بازی Doom، عینکی را شبیه عینک اسکی طراحی کرده بودند که وقتی آن را بر روی صورت خود قرار می دادند گرافیک سه بعدی از فضای بازی را روبروی خود مشاهده می کردند.
بعد از این اتفاق همه چیز سریع اتفاق افتاد. شرکت لاکی، بیش از ۲ میلیون دلار برای تولید عینک واقعیت مجازی سرمایه گذاری کرد که آن را Oculus Rift نامیدند.
در سال ۲۰۱۴، فیس بوک، Oculus را با قیمت نزدیک به ۳ میلیارد دلار خریداری کرد. مارک زاکربرگ در آن زمان در رابطه با این عینک ها نظر خود را اینگونه بیان کرد: “Oculus این فرصت را دارد که اجتماعی ترین پلتفرم را ایجاد کند و روش کار بازی و برقراری ارتباط را تغییر دهد.”
اولین هدست های واقعیت مجازی
در سال ۲۰۱۶، اولین موج هدست اختصاصی مصرف کننده در VR به دنیا معرفی شد در این مدل دستگاه ها به طور کامل جانبی بودند و باید به سیستم اصلی یا کامپیوتر وصل می گردید و یک سیستم کامل نبودند که بتوان به آن لقب دستگاه واقعیت مجازی را داد. Oculus Rift و HTC Vive هر کدام به رایانه های شخصی با قدرت بالا متصل می شدند و با سیستم PlayStation VR میتوانستید با آن به بازی بپردازید.
در سال ۲۰۱۸ ، اولین هدست های “مستقل” وارد بازار شدند. آن ها برای تامین نمایشگر و پردازش، به رایانه احتیاج نداشتند و یک دستگاه مستقل بودند. این تغییر ، واقعیت مجازی را آسان کرد.
آینده دستگاه های VR
در سال ۲۰۲۰ دنیای VR توسط این هدست های مستقل تعریف میشود. هدست های اتصال به دسکتاپ هنوز یک گزینه عالی برای کسانی هستند که به دنبال بالاترین تجربه هیجان هستند. اما یک هدست مستقل و غیر متصل، نوید یک واقعیت مجازی بسیار پیشرفته تر را می دهد که شبیه نسخه های قبلی نباشد. شما در آینده می توانید با حداقل صرف هزینه ها، اولین هدست های مستقل نسل بعدی را داشته باشید.
تفاوت بین واقعیت مجازی و واقعیت افزوده چیست؟
تکنولوژی VR و واقعیت افزوده دو روی یک سکه هستند. شما میتوانید در واقعیت افزوده اشیا مصنوعی را در محیط واقعی شبیه سازی کنید. اما واقعیت مجازی یک محیطی را برای درک حس شرایط آن زمان ایجاد می کند.
در واقعیت افزوده، رایانه از سنسورها و الگوریتم هایی برای تعیین موقعیت و جهت دوربین استفاده می کند. سپس فناوری AR گرافیک های سه بعدی را همانطور که از نظر دوربین نمایان می شوند، ارائه می دهد و تصاویر تولید شده توسط رایانه را بر روی دید کاربر از دنیای واقعی قرار میدهد.
در فناوری واقعیت مجازی، رایانه از حسگرها و ریاضیات مشابهی استفاده میکند. با این حال، به جای قرار دادن یک دوربین واقعی در یک محیط فیزیکی، چشم کاربر در محیط شبیه سازی شده در موقعیتی قرار دارد که شرایط را حس میکند. اگر سر کاربر تکان بخورد و کاربر موقعیت خود را تغییر دهد، گرافیک مطابق تغییرات عکس العمل نشان می دهد. فناوری VR به جای ترکیب اشیا، حس تعامل را در شما ایجاد می کند.
فناوری واقعیت مجازی
از اجزای این تکنولوژی که بلافاصله قابل شناسایی است، صفحه نمایش مستقر در سر (HMD) می باشد. انسان موجودی بصری است و فناوری نمایش، اغلب بزرگ ترین تفاوت بین سیستم های واقعیت مجازی و رابط های کاربری سنتی است. به عنوان مثال، محیط های مجازی اتوماتیک CAVE به طور فعال محتوای مجازی را روی صفحه های اندازه اتاق نشان می دهند. در حالی که آن ها برای افراد در دانشگاه ها و آزمایشگاه های بزرگ جالب هستند و استفاده شخصی ندارد (مانند پروژکتورهای دانشگاه).
۱) یکی از روش هایی که میتوان VR را از طریق آن تحقق بخشید، واقعیت مجازی مبتنی بر شبیه سازی است. به عنوان مثال، شبیه سازهای رانندگی، پیش بینی حرکت وسیله نقلیه ناشی از ورودی راننده و بازخورد نشانه های دیداری، حرکتی و صوتی مربوط به راننده، احساس واقعی را به راننده منتقل می کند. با این تکنولوژی مبتنی بر تصویر، افراد می توانند به صورت یک ویدیوی واقعی و همچنین یک راننده به محیط مجازی بپیوندند.
۲) در واقعیت مجازی مبتنی بر پروژکتور، مدل سازی محیط واقعی در برنامه های مختلف VR مانند ناوبری ربات، مدل سازی ساخت و ساز و شبیه سازی هواپیما نقشی حیاتی دارد. سیستم های فناوری واقعیت مجازی مبتنی بر تصویر در جوامع گرافیکی رایانه ای و بینایی محبوبیت زیادی یافته اند. در تولید مدل های واقع گرایانه، ثبت دقیق داده های سه بعدی به دست آمده، ضروری است. معمولاً از یک دوربین برای مدل سازی اشیا کوچک در فاصله کم استفاده میشود.
۳) واقعیت مجازی مبتنی بر دسکتاپ شامل نمایش یک دنیای مجازی سه بعدی در یک صفحه نمایش معمولی و بدون استفاده از تجهیزات ردیابی موقعیتی خاص است. بسیاری از بازی های ویدئویی اول شخص مدرن را میتوان با این قابلیت انجام داد. در این روش با استفاده از عوامل مختلف، شخصیت های پاسخگو و سایر دستگاه های تعاملی، کاربر احساس دنیا واقعی را در دنیای مجازی احساس میکند. یک انتقاد رایج از این شکل از واقعیت مجازی این است که هیچ حسی از دید محیطی وجود ندارد و توانایی کاربر را در دانستن آنچه در اطرافش اتفاق می افتد، محدود خواهد کرد.
نمایشگر مستقر در سر، کاربر را به طور کامل تری در دنیای مجازی غرق میکند. هدست واقعیت مجازی به طور معمول شامل دو نمایشگر کوچک با وضوح بالا OLED یا LCD است که تصاویر جداگانه ای برای هر چشم، یک سیستم صوتی دو گوش، ردیابی هد در حالت واقعی و چرخشی برای شش درجه حرکت ارائه می دهد.
واقعیت مجازی و اهمیت صدا
متقاعد کردن برنامه های این تکنولوژی به مواردی فراتر از گرافیک نیاز دارد. شنوایی و بینایی هر دو در احساس مجازی شخص مهم هستند. در حقیقت، انسان ها سریع تر نسبت به نشانه های صوتی واکنش نشان می دهند. به منظور ایجاد تجربه های بهتر در این تکنولوژی، صداهای دقیق محیطی و خصوصیات فضایی یک امر ضروری هستند. بدین منظور در کنسول های واقعیت مجازی این مسئله هم مورد توجه قرار گرفته است.
کاربردهای اصلی VR
در رابطه با آینده دنیای مجازی سوال اصلی این است واقعیت مجازی در واقع در کدام بخش ها امکان دارد استفاده شود؟ پزشکی، فرهنگ، آموزش و معماری برخی از زمینه هایی هستند که قبلاً از این فناوری استفاده کرده اند.
واقعیت مجازی به ما امکان میدهد از مرزهایی عبور کنیم که غیر قابل تصور است. در حالی که اطلاعات سمعی و بصری به راحتی در این فناوری تکرار میشوند، تلاش هایی در استفاده از حواس های دیگر نیز در حال بررسی است. ورودی های لمسی مانند تردمیل های چند جهته به کاربران این امکان را می دهد که به جای اینکه روی صندلی یا کاناپه بنشینند، احساس کنند که در واقع از طریق یک شبیه سازی راه می روند. فناوری های Haptic، همچنین به عنوان فن آوری بازخورد لمسی یا حرکتی شناخته می شوند که از موتورهای ساده وزن چرخش به فناوری اولتراسوند آینده را خبر میدهند.
۱) کاربرد واقعیت مجازی در صنعت گردشگری
امروزه سازمان های گردشگری تلاش خود را داشته از تمام مناطق گردشگری عکس داشته و فیلم برداری کنند.
VR با گرفتن عکس های ۳۶۰ درجه از جاذبه های گردشگری شروع شد. با استفاده از تکنولوژی واقعیت مجازی میتوانید عکس ها را با حسی وصف نشدنی تجربه کنید. به این ترتیب جهان به مکانی تبدیل میشود که همه کسانی که آرزو دارند، توانایی خواهند داشت فرهنگ های دیگر و سنت های دیگر را بیاموزند. این فناوری می تواند کل نسل ها را به درک و قدردانی بیشتر از مردم در سطح جهانی سوق دهد.
۲) کاربرد واقعیت مجازی در کتابخانه
اگر شما از طرفداران مطالعه کتاب هستید و با توجه به شرایط موجود امکان رفتن به کتابخانه و مطالعه کتاب های آن را ندارید، واقعیت مجازی میتواند هم حضور فیزیکی کتاب ها را از بین ببرد و هم از حضور شما در این امکان جلوگیری کرده و به راحتی میتوانید به گنجینه ای نامحدود از کتاب دسترسی داشته باشید.
۳) استخدام و آموزش
برخی از شرکت ها اکنون با استفاده از تکنولوژی VR کارمندان را درگیر چالش ها و سناریوهای واقعی کار مورد نظر میکنند، نیروی کار ماهر خود را جذب و آموزش میدهند. به عنوان مثال هنگام استخدام، شرکت از مصاحبه های شبیه سازی شده استفاده خواهد کرد تا بهترین نامزدها را برای شغل انتخاب کند. استفاده از واقعیت مجازی در محل کار میتواند به کارمندان این امکان را بدهد بهترین راه حل ها را برای چالش های پیش رو داشته باشند.
۴) دورکاری با فناوری VR
برخی از شرکت ها از اشتراک گذاری مجازی استقبال کرده اند تا به پرسنل اجازه دهند در انجام وظایف بدون جابجایی در یک مکان فیزیکی همکاری کنند. به عنوان مثال، در جایی که یک شرکت کارمندانی در مناطق مختلف دارد و لازم است که آن ها وظایف را به موقع هماهنگ و کامل کنند، میتواند از واقعیت مجازی برای پیشبرد فعالیت های خود استفاده کند.
از آنجا که کار تیمی برای موفقیت یک شرکت ضروری است، فناوری واقعیت مجازی امکان برگزاری جلسات از طریق کنفرانس ویدئویی و تعمق در مورد مسائل را برای کارگران فراهم می کند. با استفاده از این فناوری، کارمندان می توانند در همان اتاق در واقعیت مجازی جمع شوند و بدون ملاقات حضوری مشورت کنند. این کار باعث صرفه جویی در سفرهای غیرضروری می شود و به آن ها امکان می دهد که در کمترین زمان ممکن تکالیف را همزمان انجام دهند و کارها را کامل پیش ببرند.
۵) ایجاد ایده ها و روندهای پیش بینی
فناوری واقعیت مجازی به کسب و کارها این امکان را می دهد تا ایده های تازه ای ارائه دهند و قبل از اجرای آنها در محیط واقعی، آزمایشاتی را بر روی پروژه های خود انجام دهند. این فناوری همه جانبه به شرکت ها این امکان را میدهد روندها را پیش بینی کرده و عملکرد پروژه ها را از قبل تعیین کنند.
شرکت ها می توانند عملکرد بالقوه فروش و رشد مشتری خود را در یک فضای مجازی تعیین کنند. به عنوان مثال، در ساخت اتومبیل، میتوان محصول نهایی یک طرح را آزمایش کرد تا مشخص شود که در بازار واقعی چقدر قابل قبول میتواند باشد. قبل از شروع فرایند واقعی تولید، مهندسان می توانند ایمنی خودرو را در یک محیط مجازی آزمایش کنند. مشتریان بالقوه می توانند قبل از تصمیم گیری برای خرید، وسایل نقلیه را با استفاده از هدست واقعیت مجازی آزمایش کنند. در نتیجه، این امر به کارآیی فرآیند تولید کمک میکند و محصولاتی با کیفیت عالی را در اختیار کاربران قرار خواهد داد.
۶) مدیریت درد
استفاده از تکنولوژی واقعیت مجازی در پزشکی بسیار گسترده است. به عنوان مثال، این فناوری در مدیریت درد برای بیمارانی که تحت معالجه بیماری هایی هستند که دردهای شدیدی مانند سرطان را تحمل می کنند، استفاده شده است. سایر درمان های دردناک مانند، سوختگی با درجه بالا، درمان های فیزیوتراپی، شکسته شدن اندام و زخم های باز نیز با فناوری VR قابل کنترل هستند. هنگامی که بیماران از هدست واقعیت مجازی استفاده میکنند، این فناوری برای جلب توجه مغز آن ها سردرگمی در مسیر درد را ایجاد میکند. دندانپزشکان همچنین از این فناوری برای تسکین بیماران هنگام کشیدن دندان هایشان یا انجام جراحی های دندان استفاده میکنند.
۷) تربیت دانشجویان پزشکی
از فناوری واقعیت مجازی برای کمک به دانشجویان پزشکی جهت یادگیری و کسب تجربه کار سریع تر، استفاده میشود.
آن ها با تکنولوژی VR توانایی نحوه انجام اقدامات جراحی ظریف را خواهند آموخت. از آنجا که این اقدامات ممکن است زمانبر و پرخطر باشند، واقعیت مجازی به دانشجویان کمک میکند تا جراحی های واقعی انجام دهند، بدون اینکه جان بیماران را به خطر بیندازند. کارآموزان همچنین می توانند با استفاده از این فناوری ساعات تمرین خود را در فضای مجازی افزایش دهند و ترس از خطر را برای بیماران واقعی از بین ببرند.
۸) درمان PTSD
اختلال استرس پس از سانحه در میان سربازان به دلیل ضربه ای که هنگام جنگ در معرض آن بودند، شایع است. این اختلال از آنچه تصور می شد، گسترده تر است. این اختلال نیز در جمعیت عمومی دیده می شود و محدود به سربازان نیست.
این بیماری نوعی اختلال روانی است که هر انسانی که از لحاظ جسمی و روحی دچار مشکل میگردد تجربه خواهد کرد. اتفاقاتی مانند، تجاوز جنسی و تصادفات جاده ای از این دست مشکلات هستند، روبرو می شود. واقعیت مجازی می تواند با کمک به آن ها برای پخش آنچه که از سر گذرانده اند، در درمان ترس آن ها کمک کند. در نتیجه، تجدید تجربیات می تواند به تیم پزشکی کمک کند تا شرایط بیماران را درک کنند و روش هایی را برای کمک به آن ها برای کنار آمدن بهتر ارائه دهد.
۹) آموزش شناخت اجتماعی برای مدیریت اوتیسم
امروزه تعداد بیماران مبتلا به اوتیسم، یک اختلال رشد اجتماعی در حال افزایش است. اوتیسم، استدلال، تعامل و مهارت های اجتماعی بیماران را مختل می کند. فناوری واقعیت مجازی می تواند با تقویت فعالیت مغز و تصویربرداری بیماران، در مدیریت بیماری کمک کند. میتواند از طریق معرفی سناریوهای مختلف اجتماعی و سپس استفاده از آموزش های پزشکی و روانشناختی به سرپرست و بیمار در مورد بهترین رفتار استفاده در هر موقعیت آموزش دهد. این امر به هر كدام از بیماران این فرصت را می دهد كه قبل از وقوع، آن را تمرین كنند.
۱۰) مدیریت و درمان اختلال اضطراب
اضطراب باعث ایجاد احساس وحشت در بیماران می شود. برخی اضطراب خود را مانند احساس فردی توصیف می کنند، که گویی زمین زیر پایش را گم کرده است. بعضی از آن ها درد قفسه سینه دارند یا احساس می کنند باید به مکانی امن فرار کنند.
از علائم قابل توجه اضطراب، مشکلات تنفسی است. این علامت و بسیاری از متغیرهای دیگر که بیمار با آن ها سر و کار دارد با استفاده از واقعیت مجازی قابل توضیح و کنترل است. تیم پزشکی میتواند با استفاده از برنامه های کاربردی درهم آمیخته با فناوری واقعیت مجازی الگوی تنفس بیمار را کنترل کند و سناریوهای مناسبی را برای بررسی و انتخاب بیمار ارائه دهد. در صورت لزوم، تیم پزشکی می تواند به سرعت داروی اضطراب را تجویز کند و بهترین تصمیم را برای بیمار خود بگیرد.
۱۱) درمانی برای پاراپلژیک ها
افراد و بیمارانی که توانایی های جسمی متفاوتی دارند، می توانند این فرصت را داشته باشند تا با محدودیت در مکان های فیزیکی خود، از وسایل واقعیت مجازی برای تجربه هیجان در محیط های مختلف استفاده کنند. هدست های واقعیت مجازی برای این بیماران استفاده می شود تا پاراپلژیک ها بتوانند عملکرد مغز خود را بازسازی کرده و کنترل اندام ها را بدست آورند. این یکی از جالب ترین کاربردهای این فناوری جدید است.
امید است با پیشرفت این تکنولوژی و توسعه آن در کاربرد های مختلف زندگی انسان زیباتر شود و سرگرمی های متنوع و هیجان انگیز را تجربه کند.