1واقعیت مجازی Virtual reality
واقعیت مجازی
Virtual reality
مقدمه :
واقعیت مجازی که در مقالات علمی به اختصار وی آر نشان داده می شود یک فناوری است که به کاربر امکان می دهد در محیط شبیه سازی شده توسط رایانه قرار گیرد .این محیط در درجه اول محیطی بصری است که به وسیله ی صفحه نمایش رایانه و در برخی موارد تصاویر ویژهی دیگر ایجاد می شود. در درجه ی دوم این محیط می تواند شامل صداهایی هم باشد ( محیط سمعی ) که به وسیله ی گوشی یا بلندگو به کاربر منتقل می شود . در موارد خاص ارتباط از طریق حس لامسه هم امکان پذیر است.در مواردی کاربر قادر است از طریق وسایل عادی مانند کلید و ماوس با محیط ارتباط برقرار کند.حال آن که در مواردی دیگر این ارتباط از طریق وسایلی خاص انجام می شود.
همچنین کاربر در حین ارتباط با محیط مجازی ممکن است از عینک گوشی دست کش و لباس های ویژهاستفاده کند. محیط مجازی ممکن می تواند یک شبیه سازی از محیط واقعی باشد (مقلا در تمرین های رزمی و یا خلبانی) در موارد دیگر می تواند محیطی خیالی به وجود بیاورد .مقلا در زمینه سرگرمی و بازی های رایانه ای .
واقعیت مجازی چیست ؟ واقعیت مجازی ، واقعیتی است که تاثیر واقعیت واقعی رادارد،اما دارای شکل اصیل آن نیست. نوعی شبیه سازی یاجایگزین است، اما توانایی وصحت دارد. نزدیک به واقع است و باتوجه به تاثیری که روی افراد دارد عملا واقعی محسوب می شود. یا به تعبیری درباره هر محیطی شبیه سازی شده که کاربر می تواند فعالانه تجربه کند . تعامل با حواس بشر واکنشی به ورودی از شخص تقلید جهان واقعی ساخت دنایی الکترونیکی که واقعی به نظر می آید. واقیت مجازی به صورت تاملی است. ما تصاویر 3 بعدی ایستا نداریم. فیلم نیست .حرکت در جهان است. دستکاری اشیا در جهان است.
امروزه به وجود آوردن محیط مجازی کار ساده ای نیست و این به حاطر محدودیت تکنیکی است که در زمینه ی سرعت پردازش رایانه ها – وضوح تصاویر و پهنای باند مخابراتی وجود دارد. از آن جایی که امروزه تمامی زمینه های ذکر شده به شکل چشم گیری در حال پیشرفت است. پیش بینی می شود که با رفع این محدودیت ها در آینده ای نزدیک ایجاد محیط مجازی و درنتیجه دانش واقعیت مجازی جهش بزرگی را تجربه کند و هزینه ی آن نیز به مقدار زیادی کاهش می یابد.
همچنین با پیشرفت روزافزون نرم افزار های طراحی به کمک رایانه و همچینین پیشرفت سخت افزاری در گرافیک رایانه ای ساخت محیط بصری که معمولا محیطی سه بعدی است روند رو به رشدی را طی می کند.
همان طور که اشاره شد مهمترین بخش محیط مجازی محیط بصری است.در این محیط بصری کاربر در مقابل یک نمایشگر قرار می گیرد.
این نمایشگر دارای یک دستگاه ردیاب است که موقعیت سر کاربر و جهتی که به آن نکاه می کند را ردیابی می کند و این اطلاعات را به طور مداوم به رایانه می فرستد. سپس رایانه تصاویر را پردازش کرده و روی صفحه نمایش می دهد .
در این حالت است که کاربر احساس می کند در محیطی سه بعدی قرار گرفته و در حقیقت فاصله خود را از اشیا احساس می کند.
در زمینه محیط سمعی پردازشگر به کمک تغییر شدت صداها و نیز تفکیک آن ها بر روی دو گوش کاربر را قادر می سازد که جهت و محل اصوات را احساس کند. پیشرفت در زمینه شبیه سازی حس لامسه مشکل تر از دو بخش قبل است چرا که ایجاد احساس لامسه کار ساده ای نیست . هرچند به کمک دستکش های خاص و ردیاب حرکت کاربر می تواند با حرکت دادن اشیا اثر آن را در مخیط مجازی مشاهده کند.
کاربرد واقعیت مجازی :
ابتدا واقعیت مجازی در ارتش و ناسا در سال های 1960 به عنوان بازیکن اصلی در تاریخ مورد استفاده قرار گرفت. به طور مثال ایده ساترلند و پیشرفته آن را در شبیه سازی پرواز استفاده کردند . اما شسته و رفته واقعیت مجازی چیزی است که امروزه استفاده میشود.
فیزیو تراپی و آموزش –نظامی – علمی – پزشکی – ساخت و ساز- اجرای قانون و .. از کاربرد های کنونی واقعیت مجازی است.
یکی از کاربرد های مهم واقعیت مجازی در علم پزشکی است. در روان پزشکی واقعیت مجازی روشی برای درمان اختلالات روانی افراد محسوب می شود.
یکی از ان موارد درمان بیماری هراس (فوبیا ) است.فوبیا ترس شدید از جسم و یا وضعیتی خاص است. بیمار با آن که می داند این ترس واقعی نیست دائما دچار اظطرابی است که زندگی عادی او را مختل می کند. این ترس می تواند شامل ترس از فضای باز ارواح خفگی خون ارتفاع و .. باشد.
در درمان پزشک با صحبت کردن با بیمار او را در وضعیتی که از آن وحشت دارد قرارا می دهد.
در درمان جدید با استفاده از واقعیت مجازی مخیطی که بیمار از آن وحشت دارد شبیه سازی می شود و بیمار با علم به این موضوع که این محیط واقعی نیست با قرار گرفتن در آن سعی می کند که با آن خود را وفق دهد و ترس خود را از بین ببرد.
علاوه بر درمان ترس از واقعیت مجازی برای درمان اختلالات روانی دیگر مانند اوتیسم استفاده می شود.
در علوم مهندسی هم از واقعیت مجازی استفاده میشود.
یکی از موارد قابل ذکر در فرایند ساخت قطعات است. به کمک شبه سازی فرایند ساخت مهندس طراح قادر است تمامی مراحل ساخت را به طور مجازی تجسم کند و از این راه به عیوب احتمالی پی ببرد و به رفع آن ها اقدام کند.
یکی دیگر از کاربرد های واقعیت مجازی در علوم نظامی و رزمی خلبانی و چتر بازی و پرش از ارتفاع می تواند در محیط مجازی شبیه سازی شود.
از آنجا که تمرین واقعی بسیار پر هزینه و خطرناک است واقعیت مجازی بسیار راه گشا است.
همچنین برای تمرین فضا نوردان و قرار دادن آن ها در محیط فضا و شرایط بی وزنی هم استفاده می شود.
از دیگر کاربرد های واقعیت مجازی می توان به بازسازی آثار طبیعی و باستانی اشاره کرد. بعضی آثار به دلیل موقعیت بد مکانی و یا بلایای از بین رفته ان استفاده از واقعیت محازی راه گشا است. نمونه این فعالیت برای ارگ بم و یا تخت جمشید صورت کرفته است.
انواع واقعیت مجازی :
· دسکتاپ (دیچه ای به حهان)
· مبتنی بر متن ( Text-Base )
· تکمیل شده
· ویدیو نقشه برداری ( video Mapping
متن مبتنی بر VR : زمانی که خواننده را از متن به صورت خاص روان مدل از این دنیای مجازی را در سر خود را از توضیحات از افراداشیاء،مکانها.
تقویت VR : ایده گرفتن از آنچه واقعی است و گسترش آن در برخی از راه بدست می آوریم به طوری که کاربر اطلاعات بیشتری از محیط خود.
درون واقعیت مجازی :
· صحنه های بر روی ریواره بینی
· محیط زیست واقعی یا شبیه سازی شده
· کنترل واقعی
· افراد دیگر
برنامه های کاربردی :
· شبیه سازی خطر ناک است – شرایط گران
· فرماندهی و کنترل – گردشگری مجازی
· تمرین روشهای درمانی و درمان ترس و پزشکی
· دیدن ویژگی های پنهان دنیای واقعی
· تونل باد مجازی
· تجسم اطلاعات پیچیده
· معماری
· تجارت الکترونیک
· تولید
· طراحی و مهندسی
· و تفریح
· تعهد
· احساس بخشی از دنیای مجازی
معماری به وسیله واقعیت مجازی :
منطقه که در آن واقعیت مجازی دارای پتانسیل فوق العاده ای در طراحی معماری. در حال حاضر در حال ایجاد هستند معماری "راه رفتن ، throughs" که اجازه می دهد مشتریان و طراحان سؤال از خانه ها و ساختمان های اداری ، در داخل و خارج ، قبل از آنها ساخته شده است. با واقعیت مجازی ، طراحان تعاملی می تواند ساختمان قبل از ساخت و ساز آغاز می شود تست
پزشکی و واقعیت مجازی :
محققان با استفاده از فن آوری واقعیت مجازی برای ایجاد تصاویر 3 بعدی سونوگرافی برای کمک به پزشکان تشخیص و درمان نقص مادرزادی قلب
در کودکان استفاده میکنند. کاربرد پزشکی VR در ابتدا توسط هیات پزشکی نیاز به تجسم داده های پیچیده پزشکی ، به ویژه در حین عمل جراحی و برای برنامه ریزی عمل جراحی تحریک شده بود ، و برای آموزش و پرورش و آموزش پزشکی.
آموزش به وسیله واقعیت مجازی :
Show romanization
ایالات متحده : نظامی آن را به عنوان simulators پرواز برای آموزش خلبانان استفاده می شود.
ملی هوانوردی و فضا دولت (ناسا) استفاده از فن آوری VR برای ساخت مدل از تلسکوپ فضایی هابل (هابل). در ماه سپتامبر ، سال 1993 ، حدود 100 عضو تیم ناسا پرواز هابل دریافت بیش از 200 ساعت آموزش با استفاده از VR...
ابزار ها و دستگاه ها:
ابزار نمایش دهنده نصب شده روی سر
همانطور که در شکل مشاهده می کنید این ابزار برای اولین بار یک تجربه خاص را ایجاد کرد. ایوان و ساترلند این نوع نمایش استریو را در سال 1965 نشان دادند .
بوم دیگر دستگاه ای بود که همراه یک صفحه نمایش برجسته برای واقعیت مجازی پدید آمد. پرده ها و سیستم های نوری در یک جعبه است که به چند لینک بازو متصل مستقر می باشد.
غار خودکار محیط مجازی :
اتاق با دستگاه ها و دوربین هایی که در دیوارها ، کف و سقف وجود دارند. کاربر یک عینک شاتر برای گرفتن یک نمای 3 بعدی از جهان و محیط خارج در این محیط قرار می گیرد. کاربر قادر به حرکت و کنترل محیط با نوعی از سازو کار ورودی می شود.
زبان مدلسازی واقعیت مجازی ( VRML) :
توسعه مداوم زبان مدلسازی واقعیت مجازی در وب اغلب هیجان انگیز است. علاوه بر این در HTML یا همان زبان نشانه گذاری ابر متن که یک ابزار استاندارد برای تالیف و ایجاد صفحات خانگی است . VRML یک دنیای 3 بعدی با لینک یکپارچه در تاریخ وب فراهم می کند.
صفحات خانگی به فضا های خانگی تبدیل می شوند .
مشخصات VRML :
وی آر ام ال مثل زبان های برنامه نویسی مانند C++ یا جاوا نیست. وی آر ام ال بیشتر شبیه به HTML است ( البته رویه ای بیشتر ) .
فرمت های فایل ها در ان بیشتر شامل قابل خواندن بودن توسط انسان و قابل ویرایش مانند اسکی است.
فرصت های شغلی :
سویس فدرال و انستیتو تکنولوژی EPEL در آزمایشگاه گرافیک کامپیوتری برای دانشجویان دکترا و پست دکترا در زمینه های انیمیشن – واقعیت مجازی – چشم انداز و کامپیوتر کار آفرینی کرده است. انتخاب افراد در هر یک از فیلد های زیر صورت می گیرد .
کنترل حرکت از شخصیت های مجازی – حرکت شناسی – دینامیک و رکورد این حرکات صورت می گیرد.
تغییر شکل بدن انسان
مدل پارامتری انیمیشن با تجزیه و تحلیل ویدیو
تعامل میان انسان و اشیا مجازی در چارچوب واقعیت و آرگومان ها
بم و منظر فرهنگی آن در واقعیت مجازی :
بعد از زلزله سال 2003 و تخریب وسیع ار میراث فرهنگی بم در ایران بازسازی ویرانه های ارگ بم تبدیل به یک وظیفه مهم برای کارشناسان شد.
در فاز اول پروژه به منظور توسعه مدل 3 بعدی مطالعات زیادی در اجزای ساختاری ارگ بم صورت گرفت. که این اجزا شامل دروازه اصلی و بازار و میدان مذهبی مسجد خانه ها کلبه موقتی و ... بود.
Show romanization
تلاش های زیادی برای ساخت مدل های 3D صورت گرفت که این تلاش ها توسط تیم طراحی مدلهای 3D که از ژاپن دانشگاه Waseda و تیمی از شرکت Raaz و تیمی از معماری در ایران از دانشگاه تهران ساخته شد.
یک نتیجه گیری از پیشرفت واقعیت مجازی که می توانیم داشته باشیم با توجه به قانون مور است که درآن پیشرفت تکنولوژی در هر 18 ماه 2 برابر می شود با این فرض می توانیم بگوییم که واقعیت مجازی در سال 2037 در خانه های ما و به طور عومی گسترش می یابد.
تعامل با حواس :
چشم : اثر سایه ها – 3 بعدی – رئالیسم بصری
صدا : صدای فراگیر – ساب ووفر – و سیستم های صوتی و ...
تماس : بازخورد لمسی و باد و سوختن و لاستیکی و ...
تعامل با بدن :
دستگاه های واقعی
حرکت در محیط زیست و محیط مجازی
تعامل و کنترل اشیا
باخورد سریع و انجام آزمایشات
واقعیت مجازی چه می تواند باشد ؟ واقعیت مجازی در واقع درباره هر محیط شبیه سازی شده می تواند اطلاق گردد.
تکنولوژی واقعیت مجازی :
عینک های سه بعدی
تلفن های همراه شخصی
MOTION CAPTURING
Tracking/ no tracking
و سیستم های کاملا محصور
تاریخچه واقعیت مجازی : واقعیت مجازی با ایده فراگیر صدا برای چشم شروع شد و نه با کامپیوتر ها !
در واقع در ابتدا این موضوع مطرح شد که چرا بیننده که با 18 % از میدان بیننده از دید در 2 بعد استفاده کنیم وقتی که می توانیم 100 % در 3 بعد را استفاده کنیم.
و این ایده ها در سال 1966 اجرایی شد. واقعیت مجازی به عنوان یک ایده از فیلمبردار به نام هیلینگ مورتون در سال 196 آمدو قصد آن بیشتر کاربرد پولی داشت اما و بعد توسط ساترلند از حالت پولی خارج شد و ادامه یافت تا به گونه ای انقلاب ساترلند لقب گرفت. ارتش از ایده ساترلند خوشش آمد و او را کمک کرد تا آن را گسترش دهد. بعد از ارتش ناسا از این ایده استقبال کرد در دهه 60 الی 70 .
ما در ماشین هیلینگ دوربین ها را داریم در صورتی که در ایده ساترلند ما سی آر تی – گرافیک و شتاب دهنده و تصاویر تولید شده توسط کامپیوتر را داریم.
Year
Person(s) Responsible
Why it was important
1965
Ivan Sutherland
The beginnings of VR
1977
Dan Sandin, Richard Sayre and Thomas Defanti
Interaction through body movement
1982
Bonnie MacBird (Writer)
The first computer- generated movie
1983
Myron Krueger
First virtual environment
1984
William Gibson (His assistant)
The term 'Cyberspace'
1987
Michael Piller (Writer)
The Holodeck, idea of immersive VR
1992
Stephen King (Official Website)
A look at the possible negative side of VR
1995
Silicon Graphics
Virtual Reality Modeling Language
1999
Larry and Andy Wachowski
Virtual Reality movie grosses $750M worldwide
پیشرفت های بیشتر :
نسل جدید سیستم های با سرعت پردازش بالاتر
سیستم های همزمان طراحی وایرفریم
سیستم های ورود و خروج لغات با سنسورهای تشخیص 3 بعدی موقعیت و تشخیص فعالیت
اما ما از واقعیت مجازی چیزی که در حال حاظر داریم این است که ما سیستم های کامپیوتری داریم با قابلیت واکنش و تولید شبیه سازی هر محیط زیست و محیط خارجی و دنیای واقعی .
آینده واقعیت مجازی :
آینده تنها محدود فناوری به وسیله و طریق پیشرفت تکنولوژیکی است.
عناصر اصلی واقعیت مجازی عبارتند از :
· دنیای مجازی - Virtual World
· غوطه وری - Immersion
· بازخورد حسی - Sensory Feedback
· تعامل - Interactivity
ابزارهای تولید دنیای مجازی :.
· زبان مدلسازی واقعیت مجازی: VRML : Virtual Reality Modeling Language
· X3D: جانشین VRML باتعریف و انتشار اطلاعات سه بعدی بر روی وب
· نرم‌افزارهای گرافیکی
· نرم افزار های نمایش دنیای مجازی
(VRML Virtual Reality Modeling Language) یا زبان مدل سازی واقعیت مجازی است. در انجمن حرفه‌ای گرافیک کامپیوتری برای ایجاد یک برنامه جلوه ویژه برای دنیای انیمیشن سه بعدی تعاملی در وب فعالیت می‌کردند و موتور محرک این کار زبان VRML بود .
نتیجه گیری :
آینده ی واقعیت مجازی به طور دقیق مشخص نیست و هیچ کس نمی داند که آینده این علم به کجا می رود.
برخی بر این باورند که با پیشرفت شبیه سازی و کاهش هزینه ی آن دیگر کسی میل بع ترک دنیای خیالی خود نخواهد کرد و بنابر این شاید این پدیده آخرین اختراع بشر باشد اما باید پذیرفت که واقعیت مجازی در زندگی بشر وارد شده و به طرز خیره کننده ای در حال پیشرفت است.