|
واقعیت مجازی یکی از مهیجترین پدیدههای عصر شکوفایی فناوری اطلاعات است.
وقتی لفظ واقعیت مجازی (VR) را میشنوید چه فکری به ذهنتان خطور میکند؟
در این دنیای مجازی، این حس به کاربر منتقل میشود که گویی واقعا در آن دنیا قرار دارد. دانشمندان، نظریهپردازان، و مهندسان دهها دستگاه و برنامهی کاربردی را برای تحقق این موضوع طراحی کردهاند. نظرات در مورد اینکه یک تجربهی واقعی از واقعیت مجازی چیست، متفاوت است، ولی کلیات امر به صورت زیر است:
- تصاویری سهبعدی که کاربر آنها را به همان اندازه که در دنیای واقعی هستند میبیند.
- توانایی دنبال کردن حرکات کاربر، مخصوصا حرکت سر و چشمان او و تغییر کردن محیط مجازی بر اساس همین حرکات.
کاربر در محیط واقعیت مجازی بهگونهای غوطهورمیشود تا جایی که حس میکند بخشی از آن دنیا شده است. او قادر است با محیط اطرافش در دنیای مجازی ارتباط برقرار کند. به این دو ویژگی واقعیت مجازی، دو حضوری یا حضور از دور گفته میشود. جاناتان استور، در این مورد میگوید:
فرد حس میکند در محیطی واسط قرار دارد تا محیطی فیزیکی.
به عبارت دیگر، واقعیت مجازی باعث میشود شما از دنیای واقعی اطراف خود غافل شوید و تنها بر محیط واقعیت مجازی تمرکز کنید. از نظر جاناتان غرق شدن در محیط از دو بخش تشکیل شده است: عمق اطلاعات و وسعت اطلاعات. عمق اطلاعات، مقدار و کیفیت سیگنالهایی است که کاربر هنگام تعامل با محیط مجازی دریافت میکند. این سیگنالها عبارتند از وضوح تصویر، گرافیک محیط، کیفیت صدا و برخی موارد دیگر. وسعت اطلاعات مجموعهی احساساتی است که همزمان به کاربر القا میشود. وقتی شما درمحیط مجازی قرار میگیرید تمامی حسهای شما تحت تاثیر محیط مجازی قرار میگیرند. البته اکثر محیطهای مجازی، حس دیداری و شنیداری را جزو ارکان اصلی قرار میدهند. دانشمندان و مهندسان دنبال راهی میگردند تا حس لامسه را نیز وارد عمل کنند. سیستمهایی که حس لامسه را مثلا با لرزش یا هر روش دیگری به کاربر القا میکنند، سیستم لمسی نام دارند.
سیستم برای اینکه کاربر را در محیط غرق کند، باید محیط را بر اساس اندازههای دنیای واقعی ساخته باشد و بتواند با تغییر وضع کاربر، محیط را نیز تغییر دهد. اگر در محیط مجازی ستونی در وسط یک اتاق قرار داشته باشد، محیط باید طوری تنظیم شود که کاربر از هر زاویهای که به ستون نگاه میکند، ستون طبیعی به نظر برسد. دکتر فردریک بروک، یکی از پیشگامان در نظریه و فناوری واقعیت مجازی، معتقد است که نرخ فریم (frame rate) صفحهی نمایش باید حداقل ۲۰ تا ۳۰ فریمبرثانیه باشد تا کاربر را راضی نگه دارد.
محیط واقعیت مجازی
سایر خروجیهای سیستم محیط مجازی باید مطابق دنیای واقعی باشد. اگر محیط به گونهای است که صدا بهصورت سهبعدی در آن پخش میشود، این حس باید به کاربر دست دهد که صدا از جاهای مختلفی به گوش او میرسد و اگر مکانش را تغییر دهد، مکان و منشا صدا نیز تغییر کند. شبیهسازی حسی باید قوی و مداوم باشد. مثلا وقتی شما در صحنهای آرام قرار دارید، نباید صدای باد شدید به گوش شما برسد و برعکس وقتی در وسط طوفان بودید، نباید این حس به شما القا شود که نسیم آرامی میآید و شما در حال استشمام بوی گل رز هستید.
لگ یا وقفهی زمانی، بین حرکات کاربر و واکنش محیط نسبت به این حرکت، تاخیر (latency) نامیده میشود. تاخیر وقتی اتفاق میافتد که مثلا کاربر چشم یا سرش را تکان دهد، ولی واکنش و تغییر محیط نسبت به این حرکات کمی کند باشد. بررسیها نشان داده است که انسان میتواند وقفهی ۵۰ میلیثانیهای را تشخیص دهد. اگر محیط مجازی تاخیر داشته باشد، کاربر حس میکند که در دنیایی مصنوعی قرار دارد و دیگر در محیط غرق نمیشود.
اگر کاربر از دنیای واقعی اطراف خودش اطلاع پیدا کند، حس غرق شدن او در محیط از بین میرود. محیط مجازی باید بهگونهای طراحی شود که کاربر دنیای واقعی اطرافش را فراموش کند. سازندگان واقعیت مجازی برای القای حس غرق شدن در محیط، از روشهایی استفاده میکنند که فکر میکنند برای کاربر طبیعیتر است. تا زمانی که کاربر نسبت به محیط واقعی، آگاهی داشته باشد، نمیتواند غرق در دنیای مجازی شود.
هدست واقعیت مجازی
امروزه اتصال سیستمهای واقعیت مجازی به کامپیوترهای شخصی آسان شده است. کامپیوترهای شخصی بهاندازهی کافی برای اجرای این نوع محیطها قوی هستند و از آنجایی که کارت گرافیکی آنها برای بازیهای ویدیویی طراحی شده است، میتوانند از پس پردازشهای واقعیت مجازی نیز بربیایند. کارت گرافیکی که برای بازی وارکرافت طراحی شده است، میتواند محیطهای مجازی پیشرفته را نیز اجرا کند.
سیستمهای واقعیت مجازی باید بتوانند تصاویر را به کاربر بدهند. بسیاری از این سیستمها از HMD استفاده میکنند. HMD هدستی است که از دو نمایشگر برای دو چشم تشکیل شده است. تصاویر بهدلیل وجود این دو نمایشگر بهصورت سهبعدی ظاهر میشوند. HMDهای اولیه از نمایشگرهای پرتوی کاتدی یا CRT استفاده میکردند. این نمایشگرها بزرگ بودند، ولی از وضوح و کیفیت خوبی برخوردار بودند. در ادامه از نمایشگرهای LCD استفاده شد که ارزانتر بودند؛ ولی کیفیت نمایشگرهای CRT را نداشتند. نمایشگرهای LCD که امروزه مورد استفاده قرار میگیرد، بسیار پیشرفت کرده است و وضوح و اشباع رنگ آنها بهبود یافته است.
رشد و توسعه فناوری ردیابی نسبت به بقیه فناوریهای مربوط به واقعیت مجازی کند است، چراکه بازار این تکنولوژی تنها منحصر به واقعیت مجازی است
سیستمهایی از واقعیت مجازی وجود دارند که تصاویر را رویدیوار، کف زمین و یا سقف منتقل میکنند. به این سیستمها،CAVE میگویند. دانیشگاه ایلیوی شیکاگو اولین نمایشگر CAVE را طراحی کرد. آنها با استفاده از تکنیک rear projection، تصاویر را روی دیوار، کف زمین، و سقف یک اتاق کوچک میاندازد. کاربران میتوانند با گذاشتن عینک مخصوص، جلوی نمایشگر CAVE حرکت کنند و این حرکت آنها در دنیای مجازی نیز اعمال شود. این نمایشگرها زمینهی دید بیشتری برای کاربران فراهم میکنند که باعث میشوند کاربر بیشتر در محیط غرق شود. این نمایشگرها بسیار گران هستند و بهفضای زیادی نسبت به بقیه نیاز دارند. سیستمهای ردیابی با فناوری نمایشگرها ارتباط نزدیکی دارند. این سیستمها جهت نگاه کاربر را تجزیهوتحلیل میکنند تا کامپیوتر تصاویر صحیحی از طریق نمایشگر به کاربر بدهد. اکثر سیستمها از طریق کابل به کاربر متصل میشوند که این امر دامنهی حرکتی کاربر را کاهش میدهد. رشد و توسعه فناوری ردیابی نسبت به بقیه فناوریهای مربوط به واقعیت مجازی کند است، چراکه بازار این تکنولوژی تنها منحصر به واقعیت مجازی است.
دستگاههای ورودی نیز نقش مهمی در سیستمهای واقعیت مجازی ایفا میکنند. در حال حاضر دستگاههای ورودی زیادی وجود دارند، از دستههایی با ۲ یا ۳ کلید گرفته تا دستکشهای الکترونیکی و نرمافزار تشخیص صدا. سیستم کنترل استانداردی وجود ندارد. مهندسان و دانشمندان واقعیت مجازی در حال کشف راههای جدیدی برای وارد کردن ورودیهای کاربر به سیستم هستند و هر چه این ورودیها طبیعیتر باشند، حس طبیعیتری به کاربر القا خواهد شد. برخی از رایجترین شکلهای دستگاههای ورودی عبارتاند از:
- دسته بازی (Joysticks)
- توپهای ردیابی یا توپک (tracking balls)
- دستگیرههای کنترل کننده (Controller wands)
- دستکش داده (datagloves)
- تشخیص صدا
- ردیاب حرکتی
- تردمیل
دنیای ارتباطات
از منظر برخی از برنامهنویسان، اینترنت در آینده شکلی سهبعدی به خود خواهد گرفت و به حالت دنیایی مجازی درخواهد آمد که افراد با وارد شدن به این دنیا، اطلاعات مورد نیاز خود را به دست خواهند آورد. وبسایتهایی که بتوانند بهشکل سهبعدی در بیایند، دنیایی طبیعیتر به کاربران اعطا خواهند کرد. برنامهنویسان برای رسیدن به این دنیای سهبعدی، چندین زبان کامپیوتر و مرورگر مختلف طراحی کردهاند که برخی از آنها عبارتاند از:
- زبان مدلسازی واقعیت مجازی (VRML): اولین زبان مدلسازی سهبعدی برای وب
- 3DML: یک زبان مدلسازی سهبعدی که کاربر میتواند با نصب افزونه یا پلاگین، از یک نقطه دیدن کند. کاربر برای دیدن میتواند از اکثر مرورگرها استفاده کند.
- X3D: زبانی است که جایگزین VRML شد. این زبان یک استاندارد برای خلق محیط مجازی در اینترنت است.
- COLLADA: یک فرمت و قالب برای تبادل فایل در برنامههای سهبعدی
نگرانیها و چالشهای واقعیت مجازی
بزرگترین چالشها در عرصهی واقعیت مجازی عبارتاند از: ساخت سیستمهای بهتر از نظر ردیابی، یافتن راههای طبیعیتر برای تعامل کاربران با محیط مجازی و کاهش زمان ساخت محیطهای مجازی. کمپانیهای سیستم ردیابی کمی از زمان پیدایش واقعیت مجازی به کار خود ادامه دادهاند و بیشتر کمپانیها، کوچک هستند و زیاد در این عرصه دوام نمیآورند. همچنین کمپانیهای زیادی روی دستگاههای ورودی مخصوص واقعیت مجازی کار نمیکنند. اکثر توسعهدهنگان صنعت واقعیت مجازی باید به تکنیکی تکیه کنند که منشأ و مقصد دیگری دارد و امیدوار باشند که شرکتهایی که از این صنعت حمایت میکنند، سرپا باقی بمانند. برای ساخت دنیاهای مجازی زمان زیادی صرف میشود؛ چراکه باید طبیعی جلوه کنند. ساخت یک اتاق در دنیای مجازی نیازمند کار تیمی از برنامهنویسان به مدت بیش از یک سال است.
چالش دیگر برای توسعهدهندگان محیط مجازی، ساختن محیطی است که از نظر ارگونومیک خوب باشد. بسیاری از سیستمهای واقعیت مجازی متکی به سختافزار هستند که وجود آن میتواند حرکات کاربر را محدود کند. اگر این سختافزار بهخوبی طراحی نشده باشد، کاربر حس میکند تعادل ندارد؛ که این خود باعث میشود دیگر در محیط مجازی غرق نشود و از طرفی باعث میشود که او از محیط دلزده شود و حالت تهوع به او دست دهد. البته همهی کاربران دچار مشکل دلزدگی و حالت تهوع نمیشوند و ممکن است ساعتها بتوانند بدون هیچ مشکلی در دنیای مجازی حضور داشته باشند؛ ولی از طرف دیگر افرادی هم هستند که تنها با گذراندن چند دقیقه در دنیای مجازی دچار مشکل میشوند.
محیطهای مجازی حتی میتوانند اعتیارآورتر از بازیهای آنلاین معمولی باشند
برخی از روانشناسان معتقدند که غرق شدن در دنیای مجازی میتواند اثرات روانی روی کاربر داشته باشد. آنها معتقدند سیستمهای محیط مجازی که حاوی محتوای خشونتبار باشند، میتوانند کاربر را نیز تبدیل به فردی خشن کنند. در واقع این نگرانی وجود دارد که محیط مجازی، نسلی جامعهستیز پرورش دهد. برخی دیگر از روانشناسان در مورد جامعهستیزی نگران نیستند و در عوض نگران اعتیاد افراد به این محیطهای مجازی هستند. داستانها و اخبار زیادی وجود دارند که نشان میدهند گیمرها چنان درگیر بازیهای آنلاین شدهاند که زندگی واقعی خود را فراموش کردهاند. این در حالی است که محیطهای مجازی حتی میتوانند اعتیارآورتر از بازیهای آنلاین معمولی باشند.
یکی دیگر از نگرانیها مربوط به اقدامات جنایتکارانه است. تعریف اقداماتی مثل قتل و جرایم جنسی مشکلساز شده است. مقامات چگونه میتوانند افراد مجرم در محیط مجازی را متهم کنند؟ مطالعات نشان میدهد وقتی افراد در محیطهای شبیهسازی شده قرار میگیرند، واکنش فیزیکی و احساسی آنها به این محیطها کاملا واقعی است. از همین رو، این احتمال وجود دارد که آنها قربانی یک حملهی مجازی شوند؛ موردی که به احساسات دنیای واقعی آنها ضربه بزند. آیا میتوان فرد خاطی و حملهکننده را مجازات کرد؟ ما هنوز پاسخی برای این سؤالات نداریم.
تاریخچه واقعیت مجازی
مفهوم واقعیت مجازی، دههها است که مطرح شده؛ ولی عموم مردم از اوایل دههی ۱۹۹۰ با مفهوم آن آشنا شدند. در اواسط دههی ۱۹۵۰ فردی بهنام مورتون هیلینگ که یک فیلمبردار سینما بود، تئاتری را در ذهنش تصور کرد که بتواند تمامی حواس مخاطبان را معطوف خود کند و آنها را بهتر غرق در داستان کند. او در سال ۱۹۶۰ دستگاهی به نام Sensorama ساخت که حاوی یک نمایشگر استریوسکوپی، فن، پخشکنندهی بو، بلندگوهای استریو و یک صندلی متحرک بود. او همچنین یک نمایشگر تلویزیونی که روی سر قرار میٰگرفت (HMD) طراحی کرد؛ وسیلهای که به کاربر اجازه میداد تلویزیون را بهصورت سهبعدی تماشا کند. کاربران فیلم مخاطبانی بودند که نمیتوانستد در فیلم تأثیری ایجاد کنند؛ ولی در فیلم غرق میشدند. الگو گرفتن از بسیاری از ایدههای هیلینگ، باعث پیدایش واقعیت مجازی شد.
مهندسان فیلکو کورپوریشن، اولین HMD را در سال ۱۹۶۱ ساختند و آن را هدسایت (Headsight) نامیدند. این کلاه حاوی یک صفحه نمایش ویدئویی و سیستم ردیابی بود که مهندسان آن را به یک سیستم دوربین مدار بسته متصل کرده بودند. آنها قصد داشتند از HMD در شرایط خطرناک استفاده کنند. یک کاربر میتوانست با تنظیم زاویهی دوربین از طریق چرخاندن سرش، یک محیط واقعی را از دور مشاهده کند. کمپانی بل لابراتوریز، از HMD مشابه برای خلبانان هلیکوپتر استفاده کرد. این کمپانی با اتصال HMD به دوربینهای مادون قرمز که به زیر هلیکوپترها چسبیده بودند، به خلبانان این قابلیت را داده بود که دیدی واضح از محیط در شب پیدا کنند.
در سال ۱۹۶۵ یک دانشمند کامپیوتر به نام ایوان ساترلند، در فکر ساختن وسیلهای بهنام Ultimate Display بود. افراد میتوانند با استفاده از این وسیله، به دنیایی مجازی نگاه کنند که همانند دنیای واقعی است. این ایده بیش از هر ایدهای باعث گسترش واقعیت مجازی شد. ایدهی ساترلند شامل موارد زیر است:
- دیدن یک دنیای مجازی که برای هرکسی بهمانند دنیای واقعی است، از طریق یک HMD صورت میگیرد و برای واقعیتر به نظر رسیدن این دنیا باید محرک لمسی و صدای سهبعدی به آن اضافه شود
- کامپیوتری که تأخیری در دنیای مدلسازی شده ایجاد نکند
- کاربران بتوانند اشیاء را بهصورت طبیعی در محیط مجازی دستکاری کنند
ساترلند در سال ۱۹۶۶ نوعی HMD ساخت که به یک کامپیوتر متصل بود. ارائهی تمامی مسائل گرافیکی مربوط به نمایشگر، وظیفه کامپیوتر بود" گفتنی است که قبل از آن زمان، HMD-ها تنها به دوربینها متصل میشدند. ساترلند از یک سیستم تعلیق برای نگه داشتن HMD استفاده کرد؛ چراکه برای یک کاربر خیلی سنگین بود. HMD میتوانست تصاویر را بهصورت استریو به نمایش دربیاورد، به تصویر عمق بدهد و حرکات سر کاربر را ردیابی و دنبال کند تا با توجه به این حرکات، زمینه دید کاربر تغییر کند.
منبع: زومیت
:: برچسبها:
سه بعدی,
واقعیت مجازی,
vr
