واقعیت مجازی چیست؟ هر آنچه که باید درباره VR یا VIRTUAL REALITY بدانید

در این مطلب، مفهوم واقعیت مجازی، روش کار آن، کاربرد و مزایا، تفاوت واقعیت مجازی با واقعیت افزوده و منابع آموزشی به زبان فارسی و جامع برای یادگیری واقعیت مجازی توضیح داده شده است.

واقعیت مجازی تا همین چند دهه قبل بیشتر یک رویا به نظر می‌رسید. وی‌آر (VR) یک دنیای شبیه‌سازی شده (با استفاده از کامپیوتر) به شکلی قابل باور است که با استفاده از ابزارهای خاص به انسان‌ها امکان می‌دهد در آن قرار بگیرند و با آن تعامل برقرار کنند. به این ترتیب، این تکنولوژی رویای تجربه جهانی متفاوت، بدون ترک کردن محیط واقعی را امکان‌پذیر ساخته است. کاربران واقعیت مجازی (Virtual Reality) به درک و تجربه جهانی می‌پردازند که در واقعیت در اطراف آن‌ها وجود ندارد!

به دلیل قابلیت‌های خاص این تکنولوژی از آن در زمینه‌های گوناگون، به ویژه زمینه‌های آموزشی که تجربه جهان واقعی آنها می‌تواند پر هزینه یا پر خطر باشد، استفاده می‌شود. انواع شبیه‌سازهای رانندگی و پرواز به رانندگان و خلبان‌های مبتدی امکان می‌دهد بدون هیچ ریسکی تمرین کنند. به همین ترتیب در رشته‌هایی مثل پزشکی و جراحی نیز این تکنولوژی به دانشجویان کمک می‌کند تجربیات لازم را بدون ایجاد خطر کسب کنند. در این مطلب ضمن معرفی واقعیت مجازی و توضیح عناصر مختلف آن، کاربردهای این تکنولوژی را معرفی می‌کنیم.

واقعیت مجازی (Virtual Reality) چیست؟

اگر بخواهیم خیلی ساده این مفهوم را تعریف کنیم، واقعیت مجازی به معنای تجربه کردن چیزهایی از طریق کامپیوتر است که واقعیت بیرونی ندارند. با این تعریف، خود ایده این تکنولوژی چندان چیز جدیدی محسوب نمی‌شود. برای مثال هنگامی که کاشی‌کاری‌های سنتی در یکی از مساجد تاریخی را نگاه می‌کنیم، به نوعی در روایت و داستان آنها غرق می‌شویم و تصاویری را تجربه می‌کنیم که واقعیت بیرونی ندارند. به همین ترتیب، هنگامی که یک موسیقی محلی یا کلاسیک می‌شنویم و چشم‌های خود را می‌بندیم، تصاویری را تجربه و احساس می‌کنیم که در واقعیت وجود ندارند. پس آیا این تجربه‌ها را هم می‌توانیم انواعی از VR فرض کنیم؟ در این صورت، چیز زیادی از این تکنولوژی جدید دستگیرمان نمی‌شود.

بهتر است تعریفی روشن و محدود از این تکنولوژی داشته باشیم:

ویژگی‌های کلیدی واقعیت مجازی

حالا بر اساس این تعریف، می‌توانیم عناصر و ویژگی‌هایی که این تکنولوژی را از هنرها متمایز می‌کند بشناسیم. برخی از مهم‌ترین ویژگی‌های وی‌آر شامل موارد زیر می‌شود:

• باورپذیری: لازم است که کاربر حس کند که واقعا در جهان مجازی قرار گرفته و این باور را حفظ کند، وگرنه توهم جهان مجازی از هم خواهد گسست.
• تعاملی بودن: لازم است که هنگامی که کاربر در این جهان حرکت می‌کند، این جهان هم حرکت کند. برای همین ممکن است که شما یک فیلم 3 بعدی نگاه کنید که شما را به ماه یا کف اقیانوس ببرد، اما این هیچ ربطی به تعاملی بودن ندارد!
• کامپیوتری بودن: فقط ماشین‌های پیشرفته با قابلیت‌های گرافیکی کامپیوتری به قدر کافی سریع هستند تا بتوانند جهان‌هایی باورپذیر و تعاملی ایجاد کنند که وقتی در آنها حرکت می‌کنیم، در زمان واقعی تغییر کنند.
• کاوش‌پذیری: یک جهان وی‌آر باید به قدر کافی بزرگ و پر جزئیات باشد تا بتوانید در آن کاوش کنید. هر چقدر که یک نقاشی واقع‌گرایانه باشد، باز هم فقط یک صحنه را از یک نقطه‌نگاه نشان می‌دهد، اما واقعیت مجازی این نقطه کور را پوشش داده است.
• شناور بودن: برای اینکه واقعیت مجازی باورپذیر و تعاملی باشد، لازم است که هم بدن و هم ذهن شما را درگیر کند. ممکن است شما یک بازی شبیه‌سازی پرواز در کامپیوتر خود انجام دهید و برای ساعت‌ها خودتان را در آن گم کنید، و با حرکت شما مناظر تغییر کنند، اما این باز هم یک شبیه سازی پرواز واقعی نیست. شبیه‌سازی پرواز واقعی با استفاده از صندلی و محیطی انجام می‌شود که در آن نیروهای مختلف را روی بدن خود احساس می‌کنید و در آن شناور می‌شوید. این قابلیت ویژگی‌ کلیدی دیگر وی‌آر محسوب می‌شود.

تفاوت بین واقعیت افزوده و واقعیت مجازی چیست؟

واقعیت مجازی (Virtual Reality) و واقعیت افزوده (Augmented Reality) دو روی یک سکه هستند. واقعیت افزوده اشیاء مصنوعی را در محیط واقعی شبیه‌سازی می کند؛ اما واقعیت مجازی یک محیط مصنوعی برای قرار گرفتن در آن ایجاد می‌کند.

در واقعیت افزوده، کامپیوتر از حسگرها و الگوریتم‌هایی برای تعیین موقعیت و جهت دوربین استفاده می‌کنند. سپس فناوری AR گرافیک سه بعدی را همانطور که از دید دوربین به نظر می‌رسد، ارائه می دهد و تصاویر تولید شده توسط کامپیوتر را مانند یک دنیای واقعی در دید کاربر قرار می‌دهد.

در واقعیت مجازی، کامپیوتر از حسگرهای مشابه واقعیت افزوده به علاوه ریاضیات استفاده می‌کند. با این حال، به جای قرار دادن یک دوربین واقعی در یک محیط فیزیکی، موقعیت چشم‌های کاربر در محیط شبیه سازی شده قرار می‌گیرد. اگر سر کاربر بچرخد، گرافیک مطابق با آن واکنش نشان می‌دهد. فناوری VR به جای ترکیب اشیاء مجازی و یک صحنه واقعی، دنیایی متقاعد کننده و تعاملی را برای کاربر ایجاد می‌کند.

بررسی مزایا و معایب واقعیت مجازی(VR)

مانند هر موضوع دیگری، استفاده از فناوری واقعیت مجازی مزایا و معایب خاص خود را دارد که در تفاوت واقعیت مجازی(VR) و واقعیت افزوده(AR) بایستی مورد بررسی قرار داد.

مزایای واقعیت مجازی

1. واقعیت مجازی وارد عرصه های بسیاری شده است و با ایجاد یک فضای سه بعدی، تجربه پرواز، نگاه، آزمایش و … را در اختیار کاربر قرار می دهد.
2. این فناوری با ایجاد یک محیط تعاملی در بسیاری از زمینه ها مانند آموزش، کار را تسهیل می کند. علاوه بر این، به کاربران اجازه می دهد تا آزمایشات خود را در یک محیط مصنوعی انجام دهند.
3. این فناوری به کاربر کمک می کند دنیایی واقع گرایانه بسازد و دنیا را تجربه کند و به انسان فرصتی برای تجربه هایی می دهد که شاید در دنیای واقعی چندان ساده به نظر نرسند. یکی از بهترین نمونه های واقعیت مجازی، سفر به قعر اقیانوس ها است که مورد استقبال بسیاری قرار گرفته است.

معایب واقعیت مجازی

1. نکته ای که باید در بررسی تفاوت واقعیت مجازی(VR) و واقعیت افزوده(AR)، به آن اشاره کرد این است که واقعیت مجازی ذاتاً دارای نقص است. زیرا انسان ذاتاً علاقه مند است که در محیطی طبیعی و واقعی قرار گیرد که شاید واقعیت مجازی به تنهایی نتواند تجربه ای طبیعی برای انسان ایجاد کند و به دلیل کارکردی که دارد قادر به غلبه بر دنیای واقعی نباشد.
2. این فناوری برای کار کردن به ابزارها و دستگاه های واقعیت مجازی نیاز دارد که برای برخی از افراد جامعه آسان نیست.
3. کاربران نمی توانند برای مدت طولانی به طور مداوم از این ابزار استفاده کنند زیرا هر یک از ابزارهای لازم برای این فناوری وزن دارد و در دراز مدت پشتیبانی آن آسان نیست.
4. مشکل دیگری که گاهی برای این فناوری در نظر گرفته می شود این است که برای کار در آن، کاربر هیچ ارتباطی با دنیای واقعی ندارد و کاملا در فضای دیگری قرار می گیرد که به هر حال واقعی نیست.
5. علاوه بر موارد فوق، آموزش مهارت های مختلف در محیط VR هرگز نتایجی مشابه با آموزش و کار در دنیای واقعی نخواهد داشت و برای فردی که وظایف خود را به طور کامل در محیط VR انجام داده است، تضمینی برای موفقیت وجود ندارد.

انواع مختلف واقعیت مجازی

اصطلاح واقعیت مجازی یک کلمه دهن پُر کن است که در تبلیغات بسیاری از بازی‌های موبایلی و کامپیوتری، فیلم‌های انیمیشن و 3 بعدی و مواردی مشابه این استفاده می‌شود. این در حالی است که هیچ یک از این موارد نمی‌توانند تجربه شناور شدن در محیط مجازی را به شما منتقل کنند.

برخی از اصلی‌ترین انواع مختلف وی‌آر در ادامه معرفی می‌شود.

کاملا شناور (Fully immersive)

برای داشتن یک تجربه وی‌آر کامل حداقل به سه چیز نیاز داریم:

• یک جهان مجازی بزرگ و پر از جزئیات
• یک کامپیوتر قوی که تجربه را امکان‌پذیر کرده و فضا را مطابق با زمان واقعی حرکت بدهد
• سخت افزاری که به کامپیوتر متصل شده و ما را در جهان مجازی آن شناور کند

معمولا برای این تجربه لازم است از نمایشگرهایی که روی سر قرار می‌گیرند (HMD) یا عینک‌های وی‌آر استفاده کنیم، و دستکش‌های دارای حسگر بپوشیم.

غیر شناور (Non-immersive)

یک بازی شبیه‌ساز پرواز با واقع‌گرایی بالا در یک کامپیوتر خانگی می‌تواند به عنوان یک واقعیت مجازی غیر شناور شناخته شود. به خصوص اگر از صفحه نمایش عریض، هدفون یا صدای محیطی، و دسته‌های کنترل واقع‌گرایانه استفاده کند. همه کاربران واقعیت مجازی به شناور شدن در این فضا نیاز ندارند و ممکن است بعضی از افراد از این تکنولوژی بدون فضای شناور استفاده کنند. برای مثال یک معمار ممکن است یک مدل 3 بعدی از یک ساختمان بسازد تا آن را روی یک دسکتاپ با استفاده از یک موس به مشتریان خود نشان دهد. بیشتر افراد چنین تصویری را نوعی وی‌آر در نظر می‌گیرند بدون آنکه نیازی به شناور شدن در آن وجود داشته باشد. بنابراین می‌توان گفت که واقعیت مجازی هم مانند دیگر تکنولوژی‌های روز جای خود را در صنایع مختلف باز کرده است.

استفاده از تکنولوژی‌های روز دنیا در صنایع مختلف می‌تواند زیرساخت‌های لازم برای آینده پژوهی کسب و کارها را فراهم کند و یک نیروی محرک و کمکی برای توسعه مدرن آنها باشد.

مشارکتی (Collaborative)

در مورد بازی‌های «جهان مجازی» مثل سِکِند لایف (Second Life) یا ماینکرفت (Minecraft) چه می‌توانیم بگوییم؟ اگر چه این بازی‌ها چهار معیار و ویژگی اول (باورپذیری، تعاملی بودن، کامپیوتری بودن، و کاوش‌پذیری) را دارا هستند، اما افراد را به تمامی شناور نمی‌کنند. اما آنها چیزی ارائه می‌دهند که تکنولوژی بسیار پیشرفته واقعیت مجازی (VR) آن را ارائه نمی‌دهد: ایده به اشتراک گذاشتن یک تجربه در جهان مجازی با افراد دیگر؛ که معمولا در زمان واقعی یا چیزی شبیه این اتفاق می‌افتد. به نظر می‌رسد که همکاری و به اشتراک گذاشتن در آینده تبدیل به ویژگی‌های مهم VR شوند.

وب‌محور

در دهه‌های 1980 و 1990 واقعیت مجازی یکی از پر رشد ترین تکنولوژی‌ها محسوب می‌شد، اما رشد بسیار سریع شبکه جهانی اینترنت باعث به سایه رفتن آن شد. اگر چه دانشمندان کامپیوتر راه‌های جدیدی برای تجربه جهان مجازی از طریق اینترنت ایجاد کردند، اما مردم عادی بیشتر دلبسته راه‌هایی بودند که اینترنت برای تجربه واقعیت واقعی به آنها ارائه می‌داد. امروزه با علاقمندی شبکه‌های اجتماعی به تکنولوژی وی‌آر، می‌توان آینده آن هم‌زمان وب‌محور و همکاری‌گرانه در نظر گرفت.

کاربرد واقعیت مجازی

از این تکنولوژی در زمینه‌های گوناگونی استفاده می‌شود. همان طور که پیشتر اشاره شد، قابلیت‌های وی‌ آر به ویژه برای آموزش و شبیه‌سازی محیط‌های خطرناک مختلف کارایی زیادی دارد. علاوه بر این تاثیر واقعیت مجازی بر کسب و کار بر هیچ کس پوشیده نیست. در ادامه برخی از مهم‌ترین کاربردهای این تکنولوژی معرفی می‌شود.

واقعیت مجازی در آموزش

آموزش مشاغل سخت و خطرناک کار بسیار دشواری است. چطور ممکن است بتوانید به شکلی امن و بی‌خطر یک سفر تمرینی به فضا داشته باشید، یک هواپیما را فرود بیاورید، با یک چتر نجات از هواپیما بپرید، یا یک جراحی مغز انجام دهید؟ تمام این تمرین‌ها از طریق واقعیت مجازی انجام می‌شوند. قدیمی‌ترین کاربردهای وی‌آر شاید در همین شبیه‌سازی پرواز باشد. تاریخ این کار به اولین شبیه‌سازهای مکانیکی که توسط ادوین لینک (Edwin Link) در سال 1920 ساخته بر می‌گردد. به همین ترتیب از این تکنولوژی برای آموزش جراحی و تمرین بی‌خطر در این زمینه نیز استفاده می‌شود.

واقعیت مجازی در پزشکی

گذشته از کاربرد آموزشی در یادگیری مهارت‌های جراحی، این تکنولوژی امکاناتی برای پزشکی از راه دور نیز ارائه می‌دهد. یکی از پیشرفت‌های این رویکرد می‌تواند هنگامی باشد که یک جراح از فاصله دور عملیات جراحی را انجام می‌دهد و یک ربات این عملیات را اجرایی می‌کند. معروف‌ترین مثال این نوع از روبات‌ها، روبات جراحی داوینچی (daVinci surgical robot) است که در سال 2008 رونمایی شد و تا به حال هزاران دستگاه از آن به بیمارستان‌های مختلف سراسر جهان فروخته شده است.

به علاوه، این تکنولوژی برای درمان انواع مختلف مشکلات روانی، مانند شیزوفرنی، ترس از فضای باز، و درد فانتوم مورد آزمایش قرار گرفته است. این کاربرد هنوز روزهای اولیه خود را سپری می‌کند اما از آنجا که وی‌آر قابلیت درگیر کردن ذهن و روان افراد را دارد، احتمال موفقیت در این زمینه نیز بسیار بالا است. واقعیت مجازی کمک بزرگی به پیشرفت و توسعه علم و شغل پزشکی کرده است و پیش‌بینی می‌شود که این روند در آینده هم ادامه خواهد داشت.

واقعیت مجازی در رشته برق

یکی دیگر از رشته‌های به نسبت خطرناک که واقعیت مجازی می‌تواند در آن نقش ایفا کند رشته برق است. امروزه شبیه‌سازهای آزمایشگاه‌های برق با استفاده از این تکنولوژی ساخته شده و برای امور آموزشی و ابداعی مورد استفاده قرار می‌گیرند. به این ترتیب دانشجویان می‌توانند با به‌کارگیری واقعیت مجازی در صنعت برق در فضایی کاملا امن مدارهای الکتریکی‌شان را ایجاد کرده و کارکرد آنها را بررسی کنند.

واقعیت مجازی و ویدیو مارکتینگ

ویدئو مارکتینگ می‌تواند با واقعیت مجازی ادغام شود و خیلی از کسب و کارها محصولات خود را به صورت ویدئوی واقعیت مجازی دربیاورند تا مشتریان درک بهتتر و راحت‌تر از آن‌ها داشته باشند. همانطور که در حال حاضر واقعیت افزوده کاربردهای زیادی در صنعت مبلمان دارد. برای آشنایی بیشتر با این موضوع، مقاله آینده پژوهی در صنعت مبلمان را بخوانید.

واقعیت مجازی و اهمیت صدا

برنامه های کاربردی واقعیت مجازی به ویژگی‌هایی بیش از گرافیک نیاز دارند. شنوایی و هم بینایی در کنار هم بهتر عمل می‌کنند و حس واقعی بودن را بهتر به بیننده و شنونده القا می‌کنند. در واقع انسان‌ها به نشانه‌های صوتی سریع‌تر از نشانه‌های بصری واکنش نشان می‌دهند.

برای اینکه تجربیات همه جانبه‌ای در مورد واقعیت مجازی ایجاد شود، باید صداهای محیطی و ویژگی‌های فضایی به طور دقیق شبیه‌سازی شوند. این دو در کنار هم حس یک حضور واقعی و قدرتمند را به کاربر دنیای مجازی می‌دهند. بنابراین برای تجربه جزئیات صوتی به هدفون‌هایی که در دو گوش قرار داده می‌شوند نیاز دارید تا تجربه‌ای بهتر و جذاب‌تر داشته باشید.

در حال حاضر اطلاعات سمعی و بصری به راحتی در واقعیت مجازی تکرار می‌شود؛ ولی محققان در حال تلاش هستند تا حواس دیگر را هم در این مورد دخیل کنند. مثلا تصور کنید حس لامسه در یک محیط مجازی وجود داشته باشد. می‌توان گفت که این محیط دیگر مجازی نیست و به یک محیط واقعی خیلی نزدیک شده است. البته در حال حاضر هم تردمیل‌های همه جهته به کاربران این امکان را می‌دهند که با نشستن روی یک صندلی یا روی مبل، احساس کنند که واقعاً در یک محیط شبیه‌سازی قدم می‌زنند.

فن‌آوری‌های هپتیک (Haptic technologies) که به‌عنوان فناوری بازخورد حرکتی یا لمسی نیز شناخته می‌شوند، از موتورهای ساده با وزن چرخشی به سمت فناوری فراصوت آینده‌ پیشرفت کرده‌اند. در حال حاضر شنیدن و تجربه یک احساس واقعی همراه با تجربیات بصری در VR امکان‌پذیر است.

همانطور که در بخش مقایسه دیدید، واقعیت افزوده یکی دیگر از تکنولوژی‌های جذاب است که کاربردهای زیادی هم دارد. برای آشنایی با این کاربردها، مقاله کاربرد واقعیت افزوده در تبلیغات و بازاریابی را بخوانید.

نکات کلیدی

• واقعیت مجازی یک جهان ۳ بعدی تعاملی باورپذیر است که می‌توانید آن را تجربه و کاوش کنید به طوری که انگار (هم از نظر روانی و هم از نظر فیزیکی) در آن قرار گرفته‌اید.
• ویژگی‌های کلیدی Virtual Reality:

1. باورپذیری
2. تعاملی بودن
3. کامپیوتری بودن
4. کاوش‌پذیری
5. شناور بودن

• انواع VR:

1. کاملا شناور
2. غیر شناور
3. مشارکتی
4. وب محور

• انواع کاربردهای واقعیت مجازی:

1. آموزش
2. پزشکی
3. برق

کلام آخر 

واقعیت مجازی و واقعیت افزوده براساس ایجاد صحنه‌ای کاملاً جدید است که نمی‌توان آن را با دستان خالی لمس کرد اما از طریق ترکیبی از جلوه‌های بصری و صوتی مصنوعی قابل درک است. اگر بخواهیم تعریف ساده ای از تفاوت واقعیت مجازی و واقعیت افزوده، داشته باشیم باید بگوییم: واقعیت مجازی یک شبیه سازی کامپیوتری از واقعیت است که سعی در ایجاد یک واقعیت خیالی به جای دنیای واقعی دارد و در فیلم های سه بعدی و بازی های ویدئویی استفاده می شود. در حالی که با کمک واقعیت افزوده، واقعیت جدیدی خواهیم داشت که از اجزای فیزیکی و دیجیتالی تشکیل شده است.

این فناوری برای پشتیبانی و کار کردن فقط به یک گوشی یا تبلت نیاز دارد. با توجه به تفاوت واقعیت مجازی(VR) و واقعیت افزوده(AR)، هر دو فناوری بسیار محبوب هستند. یک نظرسنجی در سال 2020 نشان داد که 56 درصد از سازمان‌ها نوعی واقعیت مجازی و واقعیت افزوده را در 12 ماه گذشته پیاده‌سازی کرده‌اند و 30 درصد برنامه‌ریزی برای انجام این کار در آینده دارند. صنایعی مانند مراقبت های بهداشتی، آب و برق و تولید به طور قابل توجهی از راه حل های واقعیت مجازی سود می برند، این به کارمندان اجازه می دهد تا در یک فضای فراگیر با هم کار کنند.