واقعیت مجازی چیست؟ | کاربرد های شگفت انگیز تکنولوژی واقعیت مجازی

واقعیت مجازی چیست؟
واقعیت مجازی چیست؟

واقعیت مجازی چیست؟

واقعیت مجازی یا به اختصار VR به یک رابط کاربری نامتناهی، که شامل شبیه سازی های بی درنگ (Real Time) و همچنین تعاملاتی از طریق چندین کانال حسگر است، اشاره دارد. به عبارت ساده تر فناوری واقعیت مجازی تجربه قرارگیری کامل در یک محیط مجازی و دیجیتال است.

تفاوت این فناوری با دیدن فیلم سه بعدی در آن است که مخاطب در واقعیت مجازی خود را درون فضا احساس می‌کند ولی در فیلم سه بعدی آن را بیرون از نمایشگر می بیند! امروزه تکنولوژی virtual reality به طور چشمگیری محبوب شده است و می توان استفاده های کاربردی زیادی از آن داشت.

 

چرا از واقعیت مجازی استفاده می کنیم؟ 

سال هاست که محققین به دنبال راهی برای ادغام کردن فضای مجازی و فضای واقعی هستند؛ راهی برای آسان کردن زندگی انسان‌ها و ایجاد جذابیت در میان مشغله‌ های اجتماع‌ های امروزی که همه درگیر آن هستند. راهی که می تواند ذهن انسان را آزاد و او را گاهی از خستگی‌ ها و مشغله ‌های فکری دور ‌کند.

چرا واقعیت مجازی محبوب است؟
چرا واقعیت مجازی محبوب است؟

واقعیت مجازی این توانایی و قابلیت را دارد که ما در دنیایی که توسط کامپیوتر تولید شده به صورت کامل پوشش دهد، مانند یک اتاق، یک شهر، یا فضای داخل بدن یک انسان و در واقع با استفاده از این تکنولوژی می توان به تمامی ایده های که در تصورات ذهنی انسان می گنجد، دست پیدا کرد.

 

انواع سیستم های واقعیت مجازی

به طور کلی می توان انواع سیستم های Virtual Reality را به ۴ دسته تقسیم بندی کرد:

 

Immersive VR

در این مدل از واقعیت مجازی نقطه دید یا همان دیدگاه کاربر به صورت کامل، تحت پوشش یک دنیای مجازی سه بعدی قرار می گیرد و کاربر دیگر هیچ ارتباط تصویری با دنیای واقعی ندارد. در این نوع از واقعیت مجازی معمولا از گجت های HMD استفاده می گردد. می توان گفت مبنای مطالعاتی که صورت گرفته و نتایج آن در این مقاله واقعیت مجازی ثبت شده، این مدل است.

واقعیت مجازی ایمرسیو
واقعیت مجازی ایمرسیو

Windows on world VR

نام دیگر این مدل desktop VR است. در این حالت از نوعی عینک واقعیت مجازی استفاده می گردد. در ابتدا این عینک ها باید به سیستم کامپیوتری ما متصل شوند و هماهنگ گردد، سپس تصویر دسکتاپ سیستم کامپیوتری ما را در قالب یک دنیای مجازی گسترده، به نمایش درآورده می شود.

واقعیت مجازی دسکتاپ
واقعیت مجازی دسکتاپ

 

Distributed VR

در واقعیت مجازی توزیع شده، یک دنیای مجازی شبیه سازی شده بر روی چندین کامپیوتر مختلف که از طریق شبکه به یکدیگر متصل هستند، در اختیار کاربران قرار می گیرد که می توانند به صورت اشتراکی از آن استفاده کنند و به صورت بی درنگ، با آن محیط مجازی و همچنین با یکدیگر در تعامل باشند.

واقعیت مجازی توزیع شده
واقعیت مجازی توزیع شده

 

Tele presence

در واقع یک نوع متنوع از تصویر سازی دنیای مجازی است، که به صورت کامل توسط کامپیوتر صورت می گیرد. در واقع نحوه عملکرد آن به گونه ای است که توسط یکسری حسگر های از راه دور که در دنیای واقعی روی ربات ها استفاده می گردد، احساساتی که در دنیای مجازی ایجاد می گردد را، به کاربر در دنیای واقعی منتقل می کند.

واقعیت مجازی تله
واقعیت مجازی تله

این مدل از واقعیت مجازی می تواند برای محیط های خطرناک بسیار مفید باشد. تا در ابتدا با استفاده از این روش ارزیابی های محیطی لازم انجام گردد. سپس اگر در محیط کنترل شده مشکلی از لحاظ جانی و مالی برای انسان ایجاد نمی شد، خود انسان اقدام به انجام آن فعالیت ها کند.

 

عناصر تکنولوژی های واقعیت مجازی

تکنولوژی واقعیت مجازی
تکنولوژی واقعیت مجازی

Head mounted display : شامل یک کلاه که روی سر قرار می گیرد یا یک ماسک که صورت را پوشش می دهد است. که امکانات گفته شده ارتباط دیداری و شنیداری لازم را فراهم می کند. همچنین در آن از LCD یا CRT برای پخش تصاویر استریو استفاده می گردد. این تکنولوژی می تواند شامل سیستم ردیابی و هدفون استریو برای پخش صدا باشد.

 

Cave Automatic Virtual Environment) CAVE) : محیط هایی همچون اتاق یا غار برای پیاده سازی دنیای مجازی سه بعدی که کاربران درون آن قرار می گیرند. می توانند از تکنولوژی موشن کپچر نیز استفاده کنند تا به صورت بی درنگ پردازش روی حرکاتی را که درون آن اتاق انجام می دهند، صورت بگیرد و به دنیای مجازی منتقل گردد.

دو نوع دیگر این تکنولوژی ها نیز مواردی همچون، دستکش داده (Data Glove) و دستگاه های کنترل کننده (Control Devices) هستند.

همه آنچه نیاز دارید درباره تکنولوژی فوق العاده موشن کپچر بدانید!

اجزای اصلی سیستم واقعیت مجازی

اجزای اصلی سیستم واقعیت مجازی
اجزای اصلی سیستم واقعیت مجازی

پردازشگر ورودی

سخت افزارهایی را که برای ورود اطلاعات به کامپیوتر استفاده می شوند را کنترل می کند. هدف این است که داده ها به یک هم سویی و هم شکلی مناسب برسند تا سیستم با کمترین حالت کندی اجرا شود.

ابزارهایی که شامل این قسمت می شوند عبارت اند از :

  • کیبورد
  • موس
  • سیستم تشخیص صدا
  • سیستم ردیابی
  • و …

 

پردازشگر شبیه سازی

هسته ی یک سیستم واقعیت مجازی است به این صورت که ورودی های کاربر را به همراه دستوراتی که قرار است روی دنیای مجازی اعمال شود، کنار هم قرار می دهد و کارهایی که در دنیای مجازی اتفاق می افتد را مشخص می کند.

 

پردازشگر محاسبه ای

حس هایی که از محیط دریافت می شود را در خروجی برای کاربر ایجاد می کند. دقت کنید که پروسه Rendering جداگانه ای که برای سیستم های سمعی و بصری و هپتیک استفاده می شود. در واقع هر کدام از احساسات مربوط به بخش های دیداری، شنیداری و لامسه شامل رندرینگ های متفاوتی است و به صورت جداگانه پیاده سازی می شود.

 

دیتابیس جهان ( فایل های توصیف جهان )

اطلاعات مربوط به دنیایی که قرار است شبیه سازی شود و دیگر مواردی که قرار است اتفاق بیافتد، در این بخش ذخیره می گردد.

 

کاربرد های واقعیت مجازی

کاربرد های واقعیت مجازی
کاربرد های واقعیت مجازی
  • سرگرمی : بسیار گسترده، جذاب و مهیج که نمونه هایی از آن را امروزه در شهربازی ها مشاهده می کنیم. همچنین واقعیت مجازی درون بازی های کنسول های متفاوت همچون PS4 نیز مورد استفاده قرار می گیرد.
  • پزشکی و دارویی : تمرین انجام عمل های جراحی و آشنایی با شرایط کاری آن، آموزش مهارت های جدید در قالب یک محیط امن و کنترل شده.
  • آموزش و تمرین : به عنوان شبیه ساز پرواز، رانندگی، کشتی و تانک.
  • صنعت و تولیدات : برای تسلط راحت تر به محیط های صنعتی و پرداخت هزینه های کم تر، واقعیت مجازی در صنعت کاربرد فراوانی دارد به این صورت که می توان تکنولوژی های پر هزینه را قبل از ساخت، با استفاده از واقعیت مجازی و واقعیت افزوده شبیه سازی کرد.

 

یادگیری عملی و مفهومی

یادگیری عملی نوعی از یادگیری است که وابستگی زیادی به تجربیات مستقیم و مفهومی دارد، به این صورت که نیاز است خود افراد با مجموعه ای از کارها و آزمایشات که انجام می پذیرد مفهوم مباحث مختلف را به صورت مستقیم درک کنند.

در واقع کتاب هایی که دانش آموزان در دوران تحصیل برای یادگیری استفاده می کنند مباحث را به صورت تئوری آموزش می دهد و یک سطح متوسط از تجربه علمی را در اختیار آنها قرار می دهد. اما برای اینکه دانش آموزان بتوانند از مطالب به بهترین شکل ممکن بهره وری کنند باید کار ها را به صورت عملی در کارگاه ها و آزمایشگاه ها انجام دهند و یک تجربه خوب کسب کنند تا علاوه بر همان دوره تحصیلی در دوره های دیگر و چه بسا در زندگی از آن استفاده کنند.

در بسیاری از موارد به دلیل مشکلات زیادی که وجود دارد، امکان انجام کار های عملی در کارگاه ها و آزمایشگاه ها وجود ندارد و ما در نظر داریم با استفاده از واقعیت مجازی و ویژگی های آن که در واقع باعث به وجود آمدن یک دنیای مجازی می گردد، مجموعه فعالیت های لازم را انجام دهیم تا آزمایشی که در دنیای مجازی انجام می پذیرد هویت یک آزمایش واقعی در دنیای واقعی را داشته باشد.

در کنار آن دانش آموزان و دانش جویان بتوانند از نتایج این کار به عنوان یک تجربه خوب و متناسب استفاده کرده و میزان یادگیری را بالا برده و از مطالب عنوان شده به بهترین شکل استفاده کنند. ما برای اینکار از تکنولوژی واقعیت مجازی نوع immersive استفاده می کنیم که مبتنی بر تکنولوژی HMD است.

 

آیا از واقعیت مجازی می توان برای یادگیری عملی استفاده کرد؟ 

ما در صورتی که محیط های دانشگاهی و مدرسه ای موجود را در نظر بگیریم متوجه می شویم که اکثر آموزش هایی که افراد در این مقاطع از آنها بهره مند می گردند به صورت تئوری بوده و کمتر پیش آمده که شرایط لازم برای یادگیری عملی را داشته باشند و بتوانند از نزدیک با مفاهیم درسی رو به رو شده و با انجام کار های عملی و آزمایشگاهی لازم، تجربیات مستقیم و مفهومی نسبت به بخش های مختلف درسی و آموزشی را کسب کنند.

در اکثر مواقع به علت وجود مشکلاتی چون بالا بودن هزینه ابزار مورد نیاز و همچنین بالا بودن هزینه فراهم کردن یک محیط آزمایشگاهی یا کارگاهی متناسب، وجود خطرات آزمایش، نبود ایمنی مناسب برای شرایط کار، نبود امکانات و منابع مورد نظر و مشکلاتی از این قبیل به کار ها و یادگیری های عملی به صورت مناسب پرداخته نمی شود.

یادگیری عملی با استفاده از واقعیت مجازی
یادگیری عملی با استفاده از واقعیت مجازی

حال شما در نظر بگیرید که در رشته هایی همچون هوا فضا، مکانیک، برق، پزشکی و تمام زیر شاخه هایش انجام کار های عملی به جای آموزش مفاهیم تئوری به صورت تنها، به میزان بسیار بالایی می تواند مؤثر باشد و آنها را با مجموعه ای از کار هایی که مربوط به رشته خودشان است آشنا گرداند. با انجام اینکار آنها می توانند از دوران تحصیلی خود تجربیاتی بسیار مفید برای آینده به همراه داشته باشند.

 

تاثیرات تکنولوژی واقعیت مجازی

حال که مسائل و مشکلات این زمینه کاری عنوان شد می خواهیم بررسی کنیم که واقعیت مجازی به چه میزان می تواند در حل این مشکلات به کمک ما بیاید. ما با استفاده از واقعیت مجازی می توانیم دنیای مجازی را شبیه سازی کنیم، که در آن تمامی آزمایشگاه ها و کارگاه ها و ابزار های مورد نیاز در آن وجود داشته باشد.

تا کاربران در هر سن و مقطعی بتوانند از نزدیک، کار های پژوهشی و آموزشی خود را در آن محیط پیاده سازی و از نتایج آن آگاه شوند، همچنین با انجام این کار آنها با میزان هزینه و مشکلات منابعی که برای پیاده سازی کار های عملی وجود دارد آشنا می شوند و می توانند تعاملی بسیار گسترده با محیط مجازی داشته باشند و از خطراتی که انجام کار ها داشته و در این محیط مجازی حالت ایمنی برای آن وجود دارد آشنا گردند.

همه این فعالیت ها با حضور آنها در دنیای مجازی و استفاده از تکنولوژی واقعیت مجازی ممکن می گردد! علاوه بر این واقعیت مجازی بسیار فراگیر شده است و آن را می توان از طریق فروشگاه اینترنتی دیجی کالا به راحتی تهیه کرد. دسترسی راحت به این تکنولوژی و کاربرد های بسیار آن موجب محبوبیت آن شده است.

در ادامه مثالی کاربردی برای شما بیان خواهم کرد تا متوجه شوید واقعیت مجازی به چه میزان می تواند تاثیر گذار باشد! حتی ما می توانیم این طرح را در آموزش و پرورش کشور خود نیز مطرح و به تصویب برسانیم تا دانش آموزان ما نیز از این تکنولوژی کاربردی به صورت گشترده برخوردار شوند.

بازی آموزشی اکتشاف ماه (Moon Exploration Game)

اولین کاری که در این زمینه انجام شد، برای دانش آموزان در مقاطع پایه ای بود به این صورت که بازی آموزشی با عنوان اکتشاف در ماه ساخته شد. ساخت و توسعه این بازی بر مبنای درسی در کتاب دانش آموزان سال چهارم مقطع راهنمایی با عنوان ماه و زمین صورت گرفت.

واقعیت مجازی | بازی آموزشی اکتشاف ماه (Moon Exploration Game)

در واقع پایه ریزی اینکار پس از مشورت با معلمانی که در این مقطع تحصیلی، به دانش آموزان آموزش می دادند و تمایل داشتند مبحث بررسی کره ماه و کره زمین را به صورت خیلی مفید و کاربردی برای دانش آموزان تدریس کنند انجام شد.

تا دانش آموزان از مطالب بیان شده بیشترین استفاده لازم را ببرند و تجربه خوبی کسب کنند، ساخته شد. تصمیم به ساخت این بازی در شرایطی گرفته شد که امکان انجام آزمایش در سطح کره ماه و یا حتی امکان سفر به کره ماه به دلیل مشکلات وجود نداشت.

پس از آن بازی اکتشاف ماه ساخته شد به صورتی که مطابق با کتاب درسی نیز بود و در قالب یک دنیای مجازی سه بعدی بود که دانش آموزان بااستفاده از HMD  در آن محیط قرار می گرفتند، یعنی دانش آموزان در ابتدا با شرایط کره زمین از قبیل جاذبه، آب و هوا و … آشنا می شدند.

سپس به سمت ایستگاه فضا نوردی حرکت کرده و با یک فضاپیما به سمت کره ماه سفر می کردند و در روی کره ماه نیز با شرایط جاذبه و دیگر مواردی که لازم بود آشنا می شدند و تازه در می یافتند که فرمول های موجود در کتاب درسی چه مفهوم و کاربردی دارند.

 

بازخورد استفاده از بازی اکتشاف ماه

پس از انجام همه کار های گفته شده، نظر خواهی از تمامی معلمان و اولیا دانش آموزان نسبت به تاثیر این کار در یادگیری دانش آموزان صورت گرفت که با وجود کم و کاستی هایی که در بازی وجود داشت اما نظر اکثریت به این صورت بود که این تکنولوژی تأثیری بسیار مفید و چشم گیری در یادگیری دانش آموزان داشته است و  تجربه بسیار خوبی را از آن کسب کرده اند.

پیشنهاد ویژه ویتکس: حتما مقاله بررسی اینترنت اشیا و کاربردهای آن را مطالعه کنید!

 

چالش پیش روی واقعیت مجازی

در نهایت علاوه بر تمام خوبی هایی که استفاده از این تکنولوژی دارد، باید به مشکلاتی که در مدل Immersive VR وجود دارد اشاره کنیم. که در این تکنولوژی برای کنترل دنیای مجازی که به وجود آمده، ما نیاز به دستگاه های کنترل کننده های محدودی همچون گیم پد ها و دسته های بازی داریم.

امید است با این سرعت رشد تکنولوژی و مطالعاتی که در این زمینه صورت می گیرد، این مشکل نیز به زودی حل شود. و در نهایت ما بتوانیم تسلط بیشتری بر دنیای مجازی ایجاد شده داشته باشیم.

 

نتیجه گیری

فناوری واقعیت مجازی راهی جدید برای ایجاد تعامل میان انسان و کامپیوتر می باشد که بشر به واسطه آن می تواند با محیط هایی که هیچگاه نتوانسته جضور در آن را تجربه کند، ارتباط برقرار کند. بی تردید در آینده ای نه چندان دو­­ر، واقعیت مجازی جزء جدایی ناپذیر زندگی بشر خواهد بود که درخت علم و تجربه را روز به روز پربارتر خواهد کرد.

امیدوارم این مقاله مورد توجه شما قرار گرفته باشد و بتوانید به بهترین شکل ممکن از آن استفاده کنید. می توانید این مقاله را در شبکه های اجتماعی با دوستان خود به اشتراک بگذارید!

درباره‌ی سعید علی وردی خانی

دیدگاه شما

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *