همه چیز در مورد تکنولوژی و هدست‌های واقعیت مجازی

واقعیت مجازی تکنولوژی محسوب می‌شود که طی چند سال اخیر پیشرفت شایان ملاحظه‌ای داشته و استقبال کاربران از آن به شکل چشمگیری جالب توجه بوده است. بسیاری از افراد عقیده دارند که واقعیت مجازی در آینده نزدیک به یک تکنولوژی فراگیر تبدیل می‌شود و حتی این پتانسیل را دارد که جایگزین تمام و کمالی برای بازی‌های کامپیوتری، کنسول‌های بازی و ... باشد. اما به واقع واقعیت مجازی یا Virtual Reality چیست و چگونه عمل می‌کند؟ هدست‌های واقعیت مجازی دارای چه انواع مختلفی بوده و چه عواملی در کیفیت عملکرد آن‌ها تأثیرگذار است؟

کلیک - ما در این مقاله قصد داریم که این تکنولوژی فوق‌العاده جالب و جذاب را برای شما شرح دهیم. هم اکنون هدست‌های واقعیت مجازی متنوعی به بازار عرضه شده‌اند که با استفاده از آن‌ها شما می‌توانید تجربه‌ای از این فناوری بسیار جذاب را داشته باشید. اما پیش از این اقدام توصیه می‌کنیم که حتما اطلاعات خود در رابطه با تکنولوژی و هدست‌های واقعیت مجازی را افرایش دهید. این مقاله می‌توانید در این زمینه به شما کمک کند.

واقعیت مجازی چیست؟

واقعیت مجازی یا Virtual Reality تکنولوژی چندان پیچیده‌ای محسوب نمی‌شود، اما به واقع یک تکنولوژی جذاب است. نامی که برای این تکنولوژی در نظر گرفته شده به وضوح عملکرد آن را شرح می‌دهد. واقعیت مجازی یعنی منظره‌ای که پیش چشمان شما قرار داشته اما مربوط به دنیای حقیقی نیست و تنها جلوه‌ای مجازی را شامل می‌شود، بنابراین می‌توان آن را واقعیتی مجازی خطاب کرد.

تصور کنید که چشمانتان را با استفاده از پوشش خاصی بسته باشند و امکان مشاهده محیط پیرامون برایتان وجود نداشته باشد. در این شرایط اگر با استفاده از تدابیر و تکنیک‌های خاصی، تصویر و منظره‌ای غیرحقیقی برای شما نمایش داده شود چه احساسی خواهید داشت؟ مطمئنا تجربه‌ای جالب را سپری خواهید کرد. در تکنولوژی واقعیت مجازی، محتوای سه بعدی و غیرحقیقی با استفاده از روش‌های خاصی برای کاربر نمایش داده می‌شوند و وی می‌تواند با این محیط مجازی در تعامل باشد. تشکیل فضای سه بعدی و مجازی مد نظر با استفاده از ابزارهای خاصی نظیر کامپیوتر، گوشی و .... انجام شده و یک صفحه نمایش وظیفه بهینه‌سازی آن در مقابل چشم کاربر را دارد.

صفحه نمایش نامبرده شده دقیقا رو به روی چشم کاربر قرار می‌گیرد و بدین صورت یک اثر برجسته سه بعدی و خلاقانه را نمایش خواهد داد. بدین منظور هدست‌های خاصی طراحی شده که به آن‌ها هدست واقعیت مجازی گفته می‌شود. این هدست‌ها امکان دید شما از محیط حقیقی پیرامون را از بین می‌برند و اغلب دارای اسپیکرهای خاصی هستند که فضای سه بعدی مد نظر را با صداهای مرتبط ارائه می‌کنند. بنابراین شما از نظر شنیداری نیز در محیطی مجازی قرار می‌گیرید.

بنابراین زمانی که کاربر یک هدست واقعیت مجازی را بر روی چشمان خود قرار داده و شروع به استفاده از آن کند، محیطی جذاب و مجازی پیش روی وی قرار خواهد گرفت و او امکان تعامل با آن محیط غیرواقعی را خواهد داشت. در این شرایط، کاربر از نظر فیزیکی و روانی خود را در یک محیط مجازی و غیرواقعی تصور می‌کند و از تعامل با این محیط لذت می‌برد. البته همواره تعامل با محیط‌های سه بعدی تکنولوژی واقعیت مجازی تنها لذت‌بخش نبوده و می‌توانند توأم با ترس، استرس و ... نیز باشند.

در سینماهایی سه بعدی نیز از همین تکنیک استفاده می‌شود، اما در این مکان‌ها حواس دیگر کاربر نیز به کار گرفته می‌شوند. تصور کنید که هدست واقعیت مجازی را بر روی چشم شما قرار داده‌اند و برای شما تصویری از محیط شهر نمایش داده می‌شود. حال به طور ناگهانی زلزله‌ای شدید رخ می‌دهد و شما ویران شدن ساختمان‌های شهری پیرامون خود را می‌بینید. در این شرایط صندلی که بر روی آن نشسته‌اید شروع به لرزش می‌کند و به نوعی از نظر فیزیکی و روانی شما را بیشتر به صحنه‌ای که مشاهده می‌کنید نزدیک خواهد کرد. در سینماهایی چند بعدی از تکنیک‌های متنوعی برای لذت بردن هرچه بیشتر کاربر استفاده می‌شود. به عنوان مثال خود را در یک جنگل تصور کنید که ناگهان یک خرس بزرگ پیش رویتان ظاهر می‌شود. این خرس به شما نزدیک شده و در کنار صورتتان به غرش در می‌آورد. در این شرایط یک پنکه می‌تواند احساس واقعی بودن محیط پیش رویتان را به شدت افزایش دهد. تصور کنید که به محض غرش خرس مد نظر، پنکه‌ای رو به رو صورت شما روشن شده و بادی را به سمتتان روانه سازد. مطمئنا بدین صورت میزان جذابیت منظره مجازی که پیش رویتان قرار دارد به شدت افزایش می‌یابد.

اما عکس‌العمل و حرکات شما تا چه اندازه بر روی سرنوشتتان در دنیای واقعیت مجازی تأثیرگذار است؟ به بیان دیگر در دنیای واقعیت مجازی شما تنها یک بیننده هستید یا می‌توانید نقش‌آفرینی نیز کنید؟ کاملا مشخص است که در اغلب موارد شما تنها یک بیننده خواهید بود و منظره و سناریوی خاصی برای شما پخش می‌شود. در این شرایط شما نمی‌توانید بنا به اراده شخصی خود اقدام خاصی را انجام دهید. به عنوان مثال مجددا خود را در آن جنگل اشاره شده تصور کنید. در اغلب موارد شما تنها بیننده این سناریو هستید و نمی‌توانید بنا به اراده شخصی خود پا به فرار گذاشته و یا هر عمل خاص دیگری را انجام دهید. در این شرایط گفته می‌شود که شما تجربه‌ای از واقعیت مجازی غیرفراگیر (Non-Immersive) را سپری می‌کنید.

حال تصور کنید که در یک محیط سه بعدی بتوانید با توجه به اقدامات مد نظرتان سرنوشت خود را تعیین نمایید. به عنوان مثال هر زمان که تمایل داشتید در محیط مجازی مد نظر شروع به دویدن کنید و یا با اراده و سلیقه شخصی خود مسیرهایی را به منظور اکتشاف انتخاب کنید که از پیش تعیین شده نیستند. در این شرایط گفته می‌شود که شما تجربه‌ای از واقعیت مجازی فراگیر (Fully Immersive) را سپری کرده‌اید. بدون تردید واقعیت مجازی فراگیر بسیار جذاب‌تر از واقعیت مجازی غیرفراگیر است. شما در تکنولوژی واقعیت مجازی فراگیر می‌توانید بنا به اراده شخصی خود دست به انجام هر کاری زده و تصمیم گیرنده مطلق دنیای مجازی پیش رویتان باشید. بنابراین به طور کلی واقعیت مجازی شامل دو سبک و نوع مختلف می‌شود که واقعیت مجازی غیرفراگیر (Non-Immersive) و واقعیت مجازی فراگیر (Fully Immersive) نام دارند.

در واقعیت مجازی فراگیر محیط سه بعدی مد نظر باید به طور هوشمندانه‌ای عمل کند و در برابر انتخاب‌ها یا عمل‌های شما بهترین عکس‌العمل ممکن را از خود نشان دهد. بنابراین کاملا مشخص است که بدین منظور نیاز به سیستم‌های پشتیبان هوشمندانه‌تری وجود دارد. در اغلب موارد تکنولوژی واقعیت مجازی فراگیر مبتنی بر کامپیوتر طراحی می‌شود، بنابراین به منظور استفاده از آن باید مستقیما با یک کامپیوتر قدرتمند در ارتباط بود. تصور کنید که با استفاده از این تکنولوژی می‌توانید با به مریخ گذاشته و با توجه به میل شخصی خود به جستجوی نقاط و محل‌های مختلف آن بپردازید. به طور کلی در واقعیت مجازی فراگیر تنوع بسیار بیشتری وجود داشته و جذابیت بیشتری را قابل حس خواهد بود. البته واقعیت مجازی غیرفراگیر هم می‌توانید بسیار جذاب و نوستالژیک عمل کند. به عنوان مثال تصور کنید که بازسازی از محیط کشتی تایتانیک انجام شود و شما به گشت و گذار در آن بپردازید و غرق شدن کشتی را به طور لحظه به لحظه تجربه کنید.

ایده واقعیت مجازی از چه زمانی ارائه شد؟

تکنولوژی واقعیت مجازی که امروزه از آن استفاده می‌کنیم به یک‌باره ایجاد نشده و سال‌های زیادی سپری شده که ایده مربوط به آن با پیشرفت‌های این چنینی همراه شده است. به عنوان مثال اولین ایده‌ای که زمینه‌ساز تکنولوژی واقعیت مجازی بود و در ده 1960 میلادی مطرح شد. این ایده مربوط به ساخت پنل نمایشگری با نام Headsight بود که کاربر می‌توانست آن را بر روی چشمان خود قرار داده و محیطی منحصر به فرد را مشاهده کند. البته در آن زمان پردازنده‌های دیجیتالی و قدرتمند کنونی وجود نداشتند و کاملا مشخص بود که این نوع ایده‌ها با محدودیت‌های بسیار زیادی مواجه می‌شدند.

شای جالب باشد که بدانید، تکنولوژی واقعیت مجازی تنها در زمینه سرگرمی کاربرد ندارد. شاید اغلب ما به دنبال جذابیت‌های مرتبط با بازی‌های سه بعدی این محصولات باشیم، اما واقعیت مجازی می‌توانید در سایر زمینه‌های مهم‌تر نظیر پزشکی، مهندسی و ... نیز کارایی داشته باشد. به عنوان مثال از واقعیت مجازی فراگیر می‌توان به منظور آموزش دادن مجازی خلبانان استفاده کرد و یا عمل‌های جراحی خاصی را در آن شبیه‌سازی نمود. بنابراین با استفاده از این تکنولوژی می‌توان پیشرفت‌های زیادی در سایر زمینه‌های علمی، پزشکی، مهندسی، نظامی و ... نیز ایجاد کرد.

واقعیت مجازی چگونه کار می‌کند؟

اما واقعیت مجازی و هدست‌های مبتنی بر این تکنولوژی چگونه محیط مجازی مد نظر را پیش چشمان کاربر نمایان می‌سازند؟ چرا ما نمی‌توانیم بدون این هدست‌ها یا عینک‌های منحصر به فرد تجربه‌ای لذت‌بخش از دنیای سه بعدی و مجازی داشته باشیم؟ به طور کلی تکنولوژی واقعیت مجازی که از آن صحبت می‌کنیم، تکنولوژی است که با استفاده از یک نمایشگر تصویر محیط مورد نظر را ارائه می‌کند. این نمایشگر یا باید خود هوشمند بوده و یا به طور مستقیم به کامپیوتر، کنسول بازی و .... متصل شود تا بتواند محیط 3 بعدی را پیش چشمان ما نمایان کند. همچنین باید وسیله و ابزاری وجود داشته باشد که با استفاده از آن حرکات دست کاربر نیز مورد ارزیابی قرار گیرد. این موارد به چه صورت انجام می‌شوند؟

همانطور که اشاره کردیم برای نمایش محیط سه بعدی مد نظر باید صفحه نمایش در هدست واقعیت مجازی به کار‌ گرفته شود. همچنین به پردازنده‌ای نیاز است تا اطلاعات مورد نیاز را دائما آنالیز نماید. دقت داشته باشید که اطلاعات مورد نظر به شدت سنگین هستند و برای آنالیز آن‌ها نیازمند به وجود پردازنده‌های قدرتمندی هستیم. از این نظر دو نوع هدست واقعیت مجازی طراحی شده که یک سری از آن‌ها مقرون به صرفه بوده و سری دیگر گران‌تر و مطمئنا جذاب‌تر و کارآمدتر هستند.

گروه اول که جزء هدست‌های واقعیت مجازی ارزان قیمت‌تر محسوب می‌شوند، خود دارای صفحه نمایش نیستند. به منظور استفاده از این هدست‌ها باید گوشی هوشمندتان را به بخش جلویی هدست متصل کنید تا گوشی هوشمندتان نقش صفحه نمایش دستگاه را ایفاء کند. همچنین این هدست‌ها به کامپیوتر خاصی متصل نشده و فرآیند پردازش اطلاعات مد نظر در آن‌ها با استفاده از سیستم روی چیپ (SoC) گوشی متصل شده به آن انجام می‌شود. یک نمونه از پرطرفدارترین این نوع هدست‌های واقعیت مجازی، هدست Gear VR سامسونگ است. به منظور استفاده از این هدست حتما باید یکی از گوشی‌های گلکسی S6، گلکسی S6 Edge، گلکسی S6 Edge+، گلکسی نوت 5، گلکسی S7 و یا گلکسی S7 Edge سامسونگ را در اختیار داشته باشید. این محصولات در حال حاضر تنها محصولاتی هستند که می‌توانند با اتصال به بخش جلویی هدست واقعیت مجازی Gear VR امکان استفاده از آن را فراهم آوردند. دقت داشته باشید که پردازنده گوشی‌های هوشمند ضمنا استفاده در این نوع هدست‌ها به شدت تحت فشار قرار گرفته و بدین صورت استفاده طولانی مدت از هدست امکان‌پذیر نخواهد بود.

اما در سمت مقابل هدست‌های دیگری وجود دارند که در آن‌ها صفحه نمایشی اختصاصی تعبیه شده است. به عنوان مثال هدست واقعیت مجازی Playstation VR سونی یک نمونه از این نوع هدست‌ها محسوب می‌شود که به صفحه نمایشی 5.7 اینچی مجهز است. از آنجایی که در این نوع هدست‌ها از گوشی هوشمند استفاده نمی‌شود، بدیعی است که به منظور استفاده از آن‌ها باید از یک پردازنده قدرتمند بهره‌ گرفته شود. این نوع هدست‌ها بدین منظور دارای کابل خاصی (عموما کابل HDMI) هستند و با استفاده از آن به کامپیوتر یا کنسول‌های بازی متصل می‌شوند. این نوع هدست‌ها نسبت به هدست‌های نوع اول گران‌تر و قدرتمندتر بوده و تجربه‌ای جالب‌تر را در اختیار کاربران قرار می‌دهند.

در هدست‌های واقعیت مجازی، تصویری که برای هر یک از چشم‌های کاربر نمایش داده می‌شود مشخصات مختلف و متمایزی را به همراه دارند که نهایتا ترکیب آن دو منجر به ایجاد یک منظره سه بعدی می‌شود. هدست‌های واقعیت مجازی اغلب به لنزهای منحصر به فردی نیز مجهز هستند که به منظور تبدیل تصاویر مد نظر به شکل سه بعدی و برجسته مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین هدست‌های واقعیت مجازی زاویه یا میدان دید مشخصی را دارند. به عنوان مثال میدان دید هدست واقعیت مجازی Gear VR سامسونگ 96 درجه است و هدست واقعیت مجازی جدید هوآوی میدان دید 95 درجه‌ای را ارائه می‌کند. این میدان دید در واقع زاویه محیطی است که پیش چشم شما قرار داده می‌شود.

مسئله بعدی حائز اهمیت در کیفیت عملکرد هدست‌های واقعیت مجازی مربوط به نرخ فریمی آن‌ها می‌شود. نرخ فریمی در واقع فرکانسی است که تصویر ارائه شده بر روی نمایشگر دستگاه به همراه دارند. هرچه نرخ فریمی نمایشگر دستگاه بیشتر باشد، تعداد تصاویری که در واحد زمان بر روی آن نمایش داده می‌شوند بیشتر بوده و نهایتا کیفیت و یکپارچگی ویدئوی مد نظر نیز افزایش می‌یابد. هدست‌های واقعیت مجازی باید نرخ فریمی مینیموم 60 فریم در هر ثانیه را به همراه داشته باشند.

اما در هدست‌های واقعیت مجازی، حرکات کاربر چگونه ارزیابی می‌شود؟ هدست‌های واقعیت مجازی به منظور ردیابی حرکات کاربر دارای مدل‌های مختلفی هستند. در برخی از آن‌ها این امر بر عهده سنسورهای متنوعی است که در آن‌ها به کار گرفته می‌شود. در انواع دیگری این فرآیند با استفاده از کنترلر‌های اختصاصی انجام می‌شود که اغلب به صورت بی‌سیم با دستگاه در ارتباط هستند. در برخی از مدل‌های مدرن هدست‌های واقعیت مجازی نیز از چراغ‌های LED و سنسورهایی خاصی استفاده می‌شود. به عنوان مثال هدست واقعیت مجازی Playstation VR سونی حرکات سر کاربر را تحت شرایط 360 درجه‌ای ردیابی می‌کند. این هدست به منظور انجام این کار از سیگنال‌های دریافتی 9 چراغ LED تعبیه شده در اطراف هدست و همچنین دوربین کنسول پلی استیشن 4 استفاده به عمل می‌آورد.

هنگامی که مسئله مربوط به حرکات سر کاربر حائز اهمیت باشد، مسئله سرعت عملکرد به مراتب بیشتر حائز اهمیت می‌شود. میزان تأخیر عملکرد پردازنده هدست باید به قدری کم باشد که کاربر تأخیری مابین زمان حرکت سر خود در واقعیت و زمان تغییر میدان دیدش در دنیای مجازی احساس نکند. تأخیر یا Delay عملکردی هدست‌های واقعیت مجازی هم از جمله موضوعاتی است که در کیفیت عملکرد آن‌ها تأثیر مستقیمی دارد. این میزان تأخیر در مدل‌های مختلف هدست‌های واقعیت مجازی متفاوت است. به عنوان مثال هم اکنون هدست واقعیت مجازی Oculus از نظر تأخیر عملکرد یکی از بهترین هدست‌های موجود در بازار است که تأخیری در حدود 30 میلی ثانیه را ارائه می‌کند که در شرایط عادلی به هیچ وجه توسط مغر انسان قابل تشخیص نیست.

اما استفاده از دستکش‌های هوشمند هم از جمله تکنیک‌هایی محسوب می‌شود که می‌تواند به منظور ردیابی حرکات دست کاربر مورد استفاده قرار بگیرد. این نوع دستکش‌ها بیشتر در هدست‌های واقعیت مجازی فراگیر کاربر دارند. مطمئنا استفاده از دستکش‌های هوشمند نسبت به کنترلر تجربه‌ای جالب‌تر را برای کاربر به همراه خواهد داشت و وی را بیشتر در محیط مجازی غرق می‌کند. در هر صورت باید توجه داشت که هرچه جنبه‌های عملکردی یک هدست واقعیت مجازی پیشرفته‌تر شوند، پیچیدگی بخش‌های سخت افزاری و عملکردی آن نیز پیچیده‌تر شده و نهایتا قیمت دستگاه افزایش می‌یابد.

یکی از تکنیک‌های ردیابی که هم اکنون به شدت مورد توجه قرار گرفته و انتظار می‌رود که در آینده نزدیک بیشتر مورد استفاده قرار گیرد، ردیابی چشم کاربر است! با ردیابی چشم کاربر در شرایط خاصی نیاز به چرخش سر از بین می‌روند و دستگاه با ردیابی چشم کاربر می‌تواند محیط مد نظر او را نمایش دهد. چندی پیش پروژه "سرمایه‌گذاری جمعی" مربوط به ساخت هدست واقعیت مجازی با نام FOVE به ثبت رسیده که در آن ایده مربوط به ردیابی چشم کاربر با استفاده از اشعه مادون قرمز ارائه شده بود.

جمع‌بندی

بدون تردید تکنولوژی واقعیت مجازی در آینده نزدیک پیشرفت‌های بیشتری پیدا می‌کند. هدست‌های واقعیت مجازی که هم اکنون در بازار موجود هستند، اغلب قابلیت‌های محدودی دارند. بیشتر این هدست‌ها از نوع واقعیت مجازی غیرفراگیر بوده و تنها یک سناریو سه بعدی را برای کاربر ارائه می‌کنند. یکی از پرفروش‌ترین هدست‌های واقعیت مجازی مقرون به صرفه‌ای که هم اکنون در بازار موجود است هدست واقعیت مجازی VR Box 2 بوده که به همراه کنترلر اختصاصی عرضه می‌شود. هدست واقعیت مجازی Gear VR سامسونگ هم از جمله هدست‌های واقعیت مجازی پرطرفدار موجود در بازار است که البته قیمتی به مراتب بیشتر از هدست VR Box 2 را به همراه دارد و کیفیت آن نیز بیشتر از کیفیت این محصول است. هر دوی این محصولات به منظور استفاده نیازمند اتصال به گوشی هوشمند هستند و تجربه‌ای در حد واقعیت مجازی غیرفراگیر را ارائه می‌کنند.

تکنولوژی واقعیت مجازی از جمله تکنولوژی‌هایی است که در پتانسیل بسیار بالایی دارد. شکل دیگری از این فناوری طی چند سال اخیر با نام "واقعیت افزوده" یا "Augmented Reality" توسعه داده شده است و مایکروسافت از جمله شرکت‌هایی بوده که به آن توجه زیادی داشته است. در تکنولوژی واقعیت افزوده، کاربر تنها با محیطی مجازی رو به رو نیست و ترکیبی از محیط حقیقی و مجازی پیش چشم وی ارائه می‌شود. در تکنولوژی واقعیت افزوده چیزی از محیط اصلی و حقیقی پیرامون کم نشده و تنها دنیای مجازی با آن اقدام می‌شود. وجه تمایز بین واقعیت مجازی و واقعیت افزوده این است که در واقعیت مجازی کلیه عناصر درک شده توسط کاربر، ساخته شده توسط کامپیوتر هستند. اما در واقعیت افزوده بخشی از اطلاعاتی را که کاربر درک می‌کند در دنیای واقعی وجود دارند و بخشی توسط کامپیوتر و به شکل مجازی ساخته می‌شوند.

مایکروسافت طی چند سال اخیر به شدت در تلاش است تا هدستی با نام اختصاصی هولولنز (Hololens) را توسعه دهد. هولولنز مبتنی بر تکنولوژی واقعیت افزوده بوده و پیش بینی می‌شود که دریچه‌ای نو رو به آینده‌‌ای روشن‌تر و جذاب‌تر در این زمینه باشد. چنانچه تمایل داشته باشید در مقاله‌ای جداگانه به شرح تکنولوژی واقعیت افزوده و قابلیت‌های آن و همچنین هولولنز مایکروسافت خواهیم پرداخت.

منبع: pocket-lint