معرفی کامل واقعیت مجازی به همراه لوازم واقعیت مجازی

به گزارش پارت نیوز؛ واقعیت مجازی(Virtual reality) یا  همان VR در دهه اخیر میلادی یکی از مهم‌ترین فناوری‌های روز دنیا است. این فناوری شما را وارد یک دنیای مجازی سه‌بعدی با فضای جامع می‌کند. در این مطلب قصد ما به معرفی کامل واقعیت مجازی می‌پردازیم. در این مطلب ما به معرفی کامل واقعیت مجازی می‌پردازیم. همچنین وسایل مورد نیاز آن را به طور کامل معرفی خواهیم کرد.

واقعیت مجازی چیست؟

این فناوری نوین و هیجان‌انگیز فرصت تجربه دنیایی مجازی را برای شما رقم می‌زند؛ بااین‌حال که وجود فیزیکی ندارد اما طرفداران بسیاری از این دنیا استقبال کردند. البته دنیایی که این تکنولوژی نوین ایجاد برای کاربرانش ایجاد کرده است نمی‌توانید تصور کنید و شما را کاملاً وارد فضایی مجازی می‌کند که بسیار به واقعیت نزدیک است. این دنیای مجازی سه‌بعدی توسط کامپیوتر ایجاد می‌شود و برای ورود به آن و کسب تجربه‌ای خاص باید از هدست‌های مخصوص این تکنولوژی و سنسورهای مختلف تشخیص حرکت بدن استفاده کنید.

واقعیت مجازی برای اولین بار در تاریخ

بااینکه فناوری در دهه اخیر توجه تکنولوژی‌بازان را خود جلب کرده است، همچنین ساخت نخستین هدست‌های VR مثل «اکولوس ریفت» (Oculus Rift) باعث شد تا چنین فناوری جذابی در فکر مهندسین ساخت این محصول جرقه بزند؛ اما در دهه ۱۹۶۰ دستگاهی به نام «هدسایت» (Headsight) در حقیقت نسخه‌ای کاملاً ساده و ابتدایی از هدست‌های VR امروزی بود. در زمان ساخت این دستگاه وسایل دیجیتالی امروزی ساخته نشده بودند.

علت نقاشی‌های سه‌بعدی که از طریق این دستگاه به افراد نمایش داده می‌شد؛ به‌جای تصاویر دیجیتالی سه‌بعدی نیز همین بود. افراد با مشاهده آن‌ها درست مانند افرادی که امروزه از واقعیت مجازی استفاده می‌کنند، تصور می‌کردند که در دنیای دیگری حضور دارند.

انواع واقعیت مجازی

این فناوری دارای انواع مختلفی است؛ از فراگیر و غیر فراگیر گرفته تا مشارکتی (collaborative VR) و مبتنی بر وب. در نوع غیرفراگیر این فناوری فرد یک فضای مجازی را در مقابل خود می‌بیند؛ اما با مشاهده آن فضای فراگیری را تجربه نمی‌کند و در دنیای واقعی کنترل آن فضا را در دست می‌گیرد؛ به‌عنوان‌مثال بازی‌های دوبعدی معمولی که کنترل افراد و سایر آیتم‌های ایجادشده در فضای بازی را با موس و صفحه‌کلید یا دسته کنسول در دست می‌گیریم، در گروه واقعیت مجازی غیر فراگیر قرار می‌گیرند.

منظور از واقعیت مجازی مشارکتی، حضور مجازی در یک مکان غیرواقعی از مکان شما با استفاده از هدست است؛ شما می‌توانید با قرار دادن هدست واقعیت مجازی روی سرتان، در هر جایی که فضای مجازی سه‌بعدی برای آن ایجاد شده است، حضور پیدا کنید؛ از اعماق دریا تا تمام نقاط زمین، آسمان و حتی فضا برای این تکنولوژی طراحی شده است.

حتی می‌توانید به لطف این فناوری پا در یک دنیای مجازی فانتزی بگذارید یا حتی در خودروی سوپر اسپرت بنشینید و مسابقه هیجان‌انگیزی را آغاز کنید یا حتی کنترل یک هواپیما را به دست بگیرید. در واقعیت مجازی مبتنی بر وب محتوای VR توسط مرورگرها پخش می‌شود

اصلی‌ترین کاربردهای VR

واقعیت مجازی توانایی‌های بالقوه زیادی دارد و می‌تواند در حوزه‌های مختلف استفاده شود؛ از حوزه‌های علمی گرفته تا آموزش خلبانی و شبیه‌سازی سه‌بعدی ساختمان‌ها توسط معمارها جهت نمایش طراحی‌های خود. با طراحی سه‌بعدی ساختمان‌ها توسط این فناوری می‌توان بخش‌های مختلف ساختمان موردنظر را با جزئیات کامل و با وضوح بالا شبیه‌سازی کرد تا بازدیدکنندگان بتوانند به‌صورت مجازی از بخش‌های مختلف ساختمان از زوایای مختلف بازدید کنند و تمام جزئیات را به‌صورت کاملاً دقیق و مطابق با بخش های فیزیکی شبیه‌سازی‌شده ببینند.

یکی دیگر از کاربردهای اصلی این فناوری ساخت نسخه‌های واقعیت مجازی بازی‌های هیجان‌انگیز مثل بازی‌های ژانر وحشت و تیراندازی با استفاده از این فناوری است. با استفاده از هدست‌های VR می‌توان با قرار دادن کاربر در یک محیط سه‌بعدی با وضوح بالا، او را غرق در فضای بازی کرد؛ بدون تردید واقعیت مجازی توانایی‌های بالقوه کشف‌نشده زیاد دیگری دارد که فعالان این حوزه در آینده به آن پی می‌برند و به این صورت کاربردهای آن به میزان بسیار زیادی گسترش خواهد یافت.

تصاویر در واقعیت مجازی

بی‌شک تماشای تصاویر دوبعدی به‌اندازه مشاهده تصاویر سه‌بعدی در حال نمایش توسط هدست‌ها برای کاربران جذابیت ندارد؛ به عنوان مثال زمانی که در حال تماشای یک فیلم دوبعدی هستید، شاید تا زمانی که به نمایشگر یا پرده سینما چشم دوخته‌اید تا حدودی غرق در صحنه‌های انیمه‌ای شوید مثل زلزله‌های وحشتناک یا حمله موجودات وحشتناک عظیم‌الجثه، اما هنگامی که چشم از صفحه نمایش بردارید، از گیرای آن تصویر کم می‌شود.

واقعیت مجازی چگونه کار می‌کند؟

همان‌طور که گفتیم بهره‌مندی از این فناوری نیازمند استفاده از یک هدست VR دارای نمایشگر، یک کامپیوتر، گوشی یا کنسول برای ایجاد دنیای سه‌بعدی و سنسورهای ردیابی حرکات است که باید روی سر و دست نصب شوند. در ضمن سنسورهایی طراحی شده‌اند که از قابلیت ردیابی صدا نیز بهره‌مند هستند.

در حال حاضر شرکت‌های اوکولوس (Oculus)، HP، سونی و HTC هدست‌های واقعیت مجازی مختلفی را طراحی و تولید کرده‌اند. همان‌طور که گفتیم برخی از این هدست‌ها دارای نمایشگری هستند که محتوای در حال پخش را به دو قسمت تقسیم می‌کنند تا به‌صورت مجزا برای چشم چپ و راست نمایش داده شوند.

در هنگام استفاده از چنین هدست‌هایی، دستگاه با یک کابل (معمولاً کابل HDMI) به کنسول و کامپیوتر متصل می‌شوند تا ویدیو از طریق آن از دستگاه در حال ایجاد محیط سه‌بعدی به نمایشگر تعبیه‌شده در مقابل چشمتان انتقال داده شود. برخی از هدست‌ها به‌گونه‌ای طراحی‌شده‌اند که بتوان از گوشی هوشمند به‌جای نمایشگر در آن‌ها استفاده کرد. این هدست‌ها نسبت به هدست‌های دارای نمایشگر مقرون به‌صرفه‌تر هستند.

هدست قابل‌استفاده با گوشی هوشمند

برخی از هدست‌‍‌ها هم به‌صورت بی‌سیم قابل‌استفاده هستند و می‌تواند بدون نیاز به استفاده از گوشی هوشمند یا کنسول تجربه‌ای متوسط از ورود به دنیای مجازی را برای افراد فراهم کنند. محبوبیت هدست‌های واقعیت مجازی بی‌سیم در سال‌های اخیر به‌طور فزاینده‌ای افزایش یافته است. درصورتی‌که هدست VR اوکولوس کوئست 2 (Oculus Quest 2) را با کابل USB-C به کامپیوتر متصل کنید، کیفیت بازی‌ها در هنگام مشاهده آن‌ها با هدست در مقایسه با زمانی که با کامپیوتر اجرا می‌شوند، چندان افت نمی‌کند و شرکت سازنده در تلاش است تا در هنگام استفاده بی‌سیم از هدست نیز کیفیت چندان افت نکند.

در کل شرکت‌های سازنده هدست‌های واقعیت مجازی به دنبال ایجاد تجربه کاملاً فراگیر و نزدیک به واقعیت در هنگام استفاده از محصولات خود هستند و پیشرفت‌هایی که آن‌ها به دست آورده‌اند، فراتر از پیشرفت‌های لازم برای دستیابی به چنین هدفی است.

به‌عنوان‌مثال با وجود اینکه در حال حاضر لنزهایی با زاویه دید ۱۰۰ یا ۱۱۰ درجه برای ایجاد فضای کاملاً فراگیر در اطراف کاربر در هنگام استفاده از هدست ساخته شده‌اند (به‌کارگیری این لنزها باعث می‌شود زمانی که هدست روی سرتان قرار دارد، زمانی که سر خود را به اطراف می‌چرخاند، زاویه نمایش تصاویر به‌صورت کاملاً دقیق تغییر کند و کاملاً غرق در فضای اطراف خود شوید)؛ اما به‌تازگی لنزهایی برای تغییر تصاویر به تصاویر سه‌بعدی برجسته نیز ساخته شده است.

در ضمن هدست VR برای نمایش کاملاً روان تصاویر (مخصوصاً تصاویر دارای حرکت سریع) و نمایش تصاویر به‌صورت کاملاً هماهنگ با تصاویر در حال نمایش در دستگاه پخش‌کننده محتوا، نیازمند استریم محتوا با فریم‌ریت بالا (حداقل ۶۰ فریم) است.

همان‌طور که قبلاً گفتم برای واقعی‌تر کردن حضور در دنیای دیجیتالی ایجادشده توسط کامپیوتر، در کنار هدست‌های VR از سنسورهای ردیابی حرکات سر و دست و لوازم جانبی دیگری نیز استفاده می‌شود که هر کدام از آن‌ها به‌نوعی برای ایجاد تجربه‌ای هیجان‌انگیز از حضور در دنیای واقعیت مجازی به کار گرفته می‌شوند؛ به‌عنوان‌مثال در برخی از موارد در کنار این سنسورها از لامپ‌های LED برای ایجاد نورهای مختلف استفاده می‌شود و سنسورهای بی‌سیم نیز مورداستفاده قرار می‌گیرد تا حرکات دست شما به‌صورت کاملاً دقیق ردیابی شود و بتوانید هر حرکتی را که می‌خواهید با دستتان در دنیای مجازی انجام دهید، آن‌ها را به‌صورت فیزیکی انجام دهید و نتیجه آن را در دنیای مجازی مشاهده کنید.

سنسورهای ردیاب حرکات دست

هدست واقعیت مجازی Play Station VR سونی از قابلیت ردیابی ۳۶۰ درجه حرکات سر با کنترل سیگنال‌های ۹ LED نصب‌شده در اطراف هدست با استفاده از دوربین PS4 برخوردار است. هدست‌ها برای داشتن عملکرد خوب در زمینه ردیابی حرکات سر، باید تأخیر کمی داشته باشند تا هنگامی‌که کاربر سر خود را به اطراف می‌چرخاند، تصاویر را با حداقل لگ ممکن ببیند و با حرکت دادن سر تصاویر نیز سریعاً تغییر کنند.

برخی از هدست‌ها در این زمینه عملکرد خوبی دارند. هدست VR اکولوس ریفت یکی از هدست‌های شاخص در این زمینه است. هدست جدیدتر و بهتر برند اکولوس یعنی اوکولوس کوئست 2 قابلیت‌های ردیابی‌کننده زیادی دارد و دارای سنسورهای مختلفی است که برای ردیابی حرکت بدن و کنترلرها در فضای واقعیت مجازی استفاده می‌شوند.

علاوه بر سنسورها گجت‌های جانبی دیگری برای ردیابی حرکات استفاده شده است که از میان آن‌ها می‌توان به دستکش هوشمند به اوکولوس تاچ (Oculus Touch)، سیستم ردیابی با استفاده از لیزر لایت هوس (Lighthouse) برند والو (Valve) و کنترلرهای HTC برای هدست وایو (Vive) این برند اشاره کرد.

هر یک از این گجت‌ها طراحی خاصی دارند و با کمک آن‌ها می‌توانید هر کاری را که می‌خواهید با دستانتان در دنیای واقعیت مجازی انجام دهید، به‌صورت فیزیکی انجام دهید و نتیجه مجازی آن را در دنیای واقعیت مجازی مثل بازی‌های واقعیت مجازی مبارزه‌ای ببینید؛ به‌عنوان‌مثال وقتی که می‌خواهید در چنین بازی‌هایی به دشمن مقابل خود مشت بزنید، می‌توانید زمانی که چنین گجت‌ها و سنسورهایی روی دست‌تان قرار دارد، دست خود را به حالت مشت درآورید و به سمت جلو حرکت دهید تا به دشمنتان ضربه بزنید.

بحث سنسورهای تشخیص‌دهنده حرکت بحث مفصلی است و در این مقاله ؛ اما در این جمله باید بگوییم سنسورهای زیادی برای تشخیص حرکت طراحی و تولید شده‌اند. در ضمن همان‌طور که گفتیم سیستم‌هایی طراحی شده‌اند که با استفاده از لیزر موقعیت قرارگیری سر و دست را به‌صورت لحظه‌به‌لحظه ردیابی می‌کنند.

سیستم ردیابی حرکات سر و دست با استفاده از دستگاه لیزری لایت هوس (Lighthouse) برند والو (Valve)

در ساختار فناوری واقعیت مجازی ردیابی دقیق هدست و موقعیت سر با قانونی تحت عنوان «۶ درجه آزادی» (six degrees of freedom) یا 6DoF ترکیب شده است. ترکیب این دو اصل ساختاری با یکدیگر باعث می‌شود تجهیزات طراحی‌شده برای بهره‌مندی از واقعیت مجازی بتوانند حرکات کاربر در دنیای واقعی را به‌طور دقیق ردیابی و آن‌ها را با دقت بالایی در محیط‌های مجازی مثل فضای بازی‌های واقعیت مجازی شبیه‌سازی کنند.

ابزار مورداستفاده برای ردیابی حرکات کاربر ازجمله حرکات روبه‌جلو، رو به عقب، رو به پایین و حرکات به سمت چپ و راست، حرکات دست را ردیابی می‌کنند تا تمام حرکات با دقت بالایی ردیابی و شبیه‌سازی شوند و تجربه شما در هنگام استفاده از هدست واقعیت مجازی واقعاً فراگیر باشد.

ردیابی چنین حرکاتی در آن دسته از بازی‌های واقعیت مجازی که حرکات فیزیکی کاربر در آن‌ها اهمیت زیادی دارد و کاربر از نظر فیزیکی شدیداً در بازی درگیر می‌شود، بسیار مهم است. بازی واقعیت مجازی بوکس یکی از مثال‌های بسیار خوب در این زمینه است. در هنگام انجام این بازی، هدست و سایر ابزارهای مورداستفاده برای ردیابی حرکات باید تشخیص دهند چه زمانی برای جلوگیری از مشت خوردن جاخالی می‌دهید و باید حرکاتی مثل تاب‌خوردن‌های شما برای دفاع از خود را نیز با دقت بالایی تشخیص دهند.

ردیابی حرکات چشم نیز برای ایجاد تجربه‌های هیجان‌انگیز و جذاب برای کاربر ضروری است. یکی از مزایای شاخص ردیابی حرکات چشم با دقت بالا، ایجاد عمق میدان واقعی‌تر برای کاربر و درنتیجه ایجاد تجربه نزدیک‌تر به واقعیت برای او است. هدست‌های دارای عملکرد بسیار خوب در زمینه ردیابی دقیق حرکات چشم در حال حاضر در بازار موجود است و از میان آن‌ها می‌توان به هدست «وایو پرو آی» (Vive Pro Eye) برند ‌HTC اشاره کرد.

ردیابی حرکات چشم در هدست

از دیگر کاربردهای جذاب ردیابی چشم در هنگام استفاده از هدست واقعیت مجازی می‌توان به امکان کنترل منوها و برقراری تعامل با آیتم‌های دیجیتالی مختلف در دنیای واقعیت مجازی تنها با حرکت چشم اشاره کرد. همان‌طور که گفتیم در هنگام ورود به دنیای واقعیت مجازی حرکات دست نیز کنترل می‌شوند. شرکت‌های فعال در حوزه ساخت گجت‌های VR در حال کار کردن روی دستگاه‌هایی برای ردیابی حرکات دست‌ها و انگشتان هستند.

در صورت ساخت چنین وسایلی دیگر نیازی به استفاده از سنسورها نیست و می‌توانید در هنگام بازی تجربه فراگیرتری به دست آورید. گجت لیپ موشن (Leap Motion) یکی از وسایل جانبی جذاب برای ارتقای عملکرد هدست وایو (Vive) اچ‌تی‌سی است که می‌تواند حرکات دست و انگشتان را لحظه‌به‌لحظه ردیابی کند. انتظار می‌رود در آینده گجت‌های بیشتری برای ردیابی حرکات فیزیکی کاربران طراحی و تولید شود.

بدون تردید دیدن دست‌های‌تان به‌صورت مجازی و هماهنگی کامل حرکات آن‌ها با حرکات دستان‌تان در دنیای واقعی تجربه جذابی است. هرچقدر ردیابی حرکات فیزیکی دست و سر با استفاده از تجهیزات پیشرفته دقیق‌تر باشد، مسلماً کاربر تجربه بهتری را به دست می‌آورد.

برخی از هدست‌های واقعیت مجازی پرچم‌دار مثل والو ایندکس (Valve Index) دارای ویژگی‌های بسیار خوبی هستند؛ به‌عنوان‌مثال کنترلر های عرضه‌شده با آن‌ها به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که وقتی کاربر آن‌ها را در دست خود می‌گیرد، در محیط واقعیت مجازی تجربه طبیعی‌تری به دست آورد و امکان ردیابی حرکات هر یک از انگشت‌هایتان توسط بازی‌ها را نیز فراهم می‌کنند. در ضمن امکان نصب کنترلرهای اضافی و جانبی دیگر نیز روی این هدست‌ها وجود دارد.

فناوری واقعیت مجازی دائماً در حال رشد و پیشرفت است و گسترش توسعه و ساخت هدست‌های واقعیت مجازی بی‌سیم و هدست‌هایی که استفاده از آن‌ها به‌تنهایی و بدون استفاده از تجهیزات دیگر امکان‌پذیر باشد، می‌تواند این فناوری را به فناوری در دسترس‌تری تبدیل کند. در ضمن مطمئناً در آینده تعداد بازی‌های واقعیت مجازی افزایش خواهد یافت. ترکیب فناوری‌های مشابه مثل واقعیت افزوده و واقعیت ترکیبی با این فناوری می‌تواند استفاده از آن را هیجان‌انگیزتر کند.

پایان مطلب/س.آ