آموزش واقعیت مجازی (VR)

در این صفحه می خوانید:

معرفی واقعیت مجازی

واقعیت مجازی (VR) یک تجربه در محیط های شبیه سازی شده و همه جانبه است که می تواند شبیه یا کاملا متفاوت از دنیای واقعی باشد. کاربرد واقعیت مجازی میتواند شامل سرگرمی و اهداف آموزشی باشد. دیگر انواع متمایز فناوری واقعیت مجازی می توان به واقعیت افزوده و واقعیت ترکیبی اشاره کرد.

در حال حاضر سیستم های واقعیت مجازی از هدست های واقعیت مجازی یا محیط های چند پروژه ای استفاده می کنند تا تصاویر واقعی، صداها و سایر احساسات وحضور فیزیکی کاربر در یک محیط مجازی شبیه سازی کنند. فردی که با استفاده از تجهیزات واقعیت مجازی قادر به نگاه کردن به دنیای مصنوعی است، در آن حرکت می کند و با امکانات و موارد مجازی ارتباط برقرار می کند. این اثر معمولا توسط هدست های VR ایجاد می شود که شامل یک صفحه نمایش سر و صفحه نمایش کوچک در مقابل چشم است. همچنین می تواند از طریق اتاق های مخصوص طراحی شده با چند صفحه نمایش بزرگ ایجاد شود. واقعیت مجازی معمولا بازخورد شنیداری و بینایی را شامل می شود، اما همچنین ممکن است به نوع دیگری از بازخورد حساس و نیرو با استفاده از تکنولوژی haptic را شامل شود.

روش های واقعیت مجازی

یک روش که واقعیت مجازی را می توان تحقق بخشید، واقعیت مجازی مبتنی بر شبیه سازی است. برای مثال، شبیه سازهای رانندگی، راننده را بر روی تصور اینکه واقعا رانندگی وسیله نقلیه را انجام می دهد، با پیش بینی حرکت وسیله نقلیه ناشی از ورودی راننده و برگشت دادن پاسخ های تصویری، حرکتی و صوتی مربوط به راننده، به راننده ارائه می دهد.

در واقعیت مجازی مبتنی بر پروژکتور، مدل سازی محیط واقعی، نقش حیاتی در برنامه های واقعیت مجازی مختلف مانند ناوبری ربات، مدلسازی ، ساخت و ساز و شبیه سازی هواپیما را بازی می کند. سیستم واقعیت مجازی مبتنی بر تصویر محبوبیت در گرافیک کامپیوتری و جوامع بینایی کامپیوتری را به دست آورده است. معمولا، دوربین برای مدل سازی اجسام کوچک در یک فاصله کوتاه استفاده می شود.

واقعیت مجازی مبتنی بر دسکتاپ شامل نمایش یک دنیای مجازی 3D در صفحه دسکتاپ معمولی بدون استفاده از تجهیزات ردیابی را شامل می شود. بسیاری از بازی های ویدئویی مدرن می توانند به عنوان مثال، با استفاده از عوامل مختلف، شخصیت های پاسخگو و دیگر دستگاه های تعاملی مورد استفاده قرار گیرند تا حس کاربر را در دنیای مجازی احساس کنند. نقد رایج این روش این است که هیچ دیدگاه محیطی وجود ندارد، یعنی محدود کردن توانایی کاربر برای دانستن آنچه در اطراف آنها اتفاق می افتد.

یک صفحه نمایش (HMD) کاربر را در دنیای مجازی کاملا نفوذ می کند. هدست واقعیت مجازی معمولا شامل دو مانیتور OLED با رزولوشن با وضوح بالا است که تصاویر جداگانه ای برای هر یک از چشم ها ارائه می دهند تا گرافیک Stereoscopic با ارائه یک دنیای مجازی 3D، یک سیستم صوتی دو طرفه، ردیابی مستقیم موقعیت مکانی و چرخشی در زمان واقعی برای شش درجه حرکت باشد. گزینه ها شامل کنترل های حرکتی با بازخورد لمسی برای برقراری ارتباط فیزیکی در دنیای مجازی در یک روش بصری با کمی تا انتزاع و یک تردمیل همه جانبه برای آزادی بیشتری از جنبش فیزیکی است که به کاربر اجازه می دهد حرکت لوکوموتیو را در هر جهت انجام دهد.

واقعیت افزوده (AR) نوعی از تکنولوژی واقعیت مجازی است که با آنچه که کاربران در محیط واقعی خود با محتوای دیجیتالی تولید شده توسط نرم افزارهای کامپیوتری می بینند، ترکیب می شود. تصاویر نرم افزاری تولید شده با صحنه مجازی به طور معمول باعث می شود تا محیط اطراف به نحوی نگاه شود. لایه های سیستم اطلاعاتی مجازی اطلاعات مجازی بر روی VR یک دوربین به صورت یک هدست یا smartglass ها یا از طریق یک دستگاه تلفن همراه به کاربر امکان می دهد تصاویر سه بعدی را مشاهده کند.

واقعیت ترکیبی (MR) ادغام دنیای واقعی و دنیای مجازی برای تولید محیط و تصویری جدید است که اشیاء فیزیکی و دیجیتال در زمان واقعی همکاری و تعامل دارند. فضای مجازی یک واقعیت مجازی شبکه است. واقعیت شبیه سازی یک واقعیت مجازی فرضی است که به عنوان واقعیت واقعی غوطه ور است، که امکان تجربه واقعی زندگی و یا حتی ابدیت مجازی را فراهم می کند. این احتمالا با استفاده از رابط مغز و کامپیوتر و محاسبات کوانتومی تولید می شود.

کاربرد واقعیت مجازی

واقعیت مجازی بیشتر در برنامه های سرگرمی مانند بازی های ویدئویی و سینماِیی D3 مورد استفاده قرار می گیرد. هدست های واقعی واقعیت مجازی برای اولین بار در اوایل اواسط دهه 1990 توسط شرکت های بازی های ویدیویی منتشر شد. از اواخر سال 2010، هدست های نسل بعدی نسل های تجاری توسط Oculus (Rift)، HTC (Vive) و Sony (PlayStation VR) منتشر شد و موج جدیدی از توسعه نرم افزار را راه اندازی کرد. سینمای 3D برای رویدادهای ورزشی، هنرهای زیبا، فیلم های موسیقی و فیلم های کوتاه استفاده شده است. از سال 2015، غواصی ها و پارک های موضوعی، واقعیت مجازی را برای سازگاری با جلوه های بصری با بازخورد لمسی درگیر کرده اند.

در علوم اجتماعی و روانشناسی، واقعیت مجازی ارائه می دهد ابزار هزینه ای برای مطالعه و تکثیر تعامل در یک محیط کنترل شده است. این می تواند به عنوان یک نوع مداخله درمانی مورد استفاده قرار گیرد. به عنوان مثال، واقعیت مجازی (VRET)، نوعی قرار گرفتن در معرض درمان برای درمان اختلالات اضطرابی مانند اختلال استرس پس از سانحه وجود دارد.

در پزشکی، محیط های جراحی VR شبیه سازی شده تحت نظارت کارشناسان می توانند آموزش های مؤثر و تکرارپذير را با هزینه کم ارائه دهند و به کارکنان اجازه دهند که اشتباهات را شناسایی و اصلاح کنند. واقعیت مجازی از توانبخشی فیزیکی از 2000 سال استفاده شده است. علیرغم مطالعات متعدد انجام شده، شواهد کافی در مورد اثربخشی آن در مقابله با سایر روش های توانبخشی بدون تجهیزات پیچیده و گران قیمت برای درمان بیماری پارکینسون وجود ندارد. بررسی 2018 در مورد اثربخشی درمان آینه با واقعیت مجازی و روباتیک برای هر نوع آسیب شناختی که به روش مشابه به پایان رسید. مطالعه دیگری انجام شد که توانایی VR را برای ترویج تقلید نشان داد و تفاوت بین افراد مبتلا به اختلال طیف نروتپیک و اوتیسم را در پاسخ به یک تصویر دو بعدی نشان داد.

نیروی دریایی ایالات متحده نشان داد شبیه ساز چتر نجات VR می تواند فضاهای کاری واقعی را برای اهداف ایمنی و بهداشت شغلی محل کار، اهداف آموزشی و اهداف آموزشی شبیه سازی کند. این می تواند مورد استفاده قرار گیرد تا دانش آموزان را با یک محیط مجازی که در آن بتوانند مهارت های خود را بدون عواقب ناشی از شکست در دنیای واقعی توسعه دهند، استفاده می کنند. این در آموزش ابتدایی، نظامی، آموزش فضانورد، شبیه ساز پرواز، آموزش معدنچی، طراحی معماری، آموزش راننده و بازرسی پل سیستم های مهندسی مهاجرت VR مهندسان را قادر می سازد تا نمونه های مجازی را قبل از دسترسی هر گونه نمونه های فیزیکی ببینند. ادعا شده است که مکمل آموزش با محیط های آموزشی مجازی، راه های واقع گرایی را در آموزش نظامی و مراقبت های بهداشتی ارائه می دهد و در حال کم کردن هزینه است. همچنین ادعا شده است که کاهش هزینه های آموزش نظامی با به حداقل رساندن مقادیر مهمات که در طول دوره های آموزشی صرف شده است.

اولین دنیای مجازی هنرهای زیبا در دهه 1970 ساخته شد. با توسعه فناوری، برنامه های هنری بیشتر در طول دهه 1990 تولید شد. در زمانی که فناوری تجاری در دسترس گسترده تر شد، فستیوال های VR در اواسط سال 2010 شروع به کار کرد. اولین استفاده از VR در تنظیمات موزه در دهه 1990 آغاز شد و در اواسط سال 2010 افزایش قابل توجهی داشته است. علاوه بر این، موزه ها برخی از محتوای مجازی خود را در دسترس قرار داده اند.

بازار رو به رشد واقعیت مجازی فرصت و یک کانال جایگزین برای بازاریابی دیجیتال را ارائه می دهد. همچنین به عنوان یک پلت فرم جدید برای تجارت الکترونیک، به خصوص در پیشنهاد برای مبارزه با فروشندگان سنتی "آجر و ملات" دیده می شود. با این حال، یک مطالعه 2018 نشان داد که اکثر کالاها هنوز در فروشگاه های فیزیکی خریداری شده اند.

تکنولوژی های واقعیت مجازی

نرم افزار:

زبان مدل سازی واقعیت مجازی (VRML) اجازه می دهد تا خالق تصاویر و قوانینی برای نمایش و تعامل خود با استفاده از اظهارات زبان متنی مشخص کند. نقش VR در زندگی روزمره در جلسات، ارتباطات شخصی، نظارت بر کار، بازی سازی و آموزش به وضوح آشکار است و به نوبه خود در کاهش هزینه ها و افزایش کیفیت تماس، یک حرکت مغناطیسی بوده تا شاهد ظهور VR امروزی باشیم.

واقعیت مجازی در یونیتی: واقعیت مجازی به کاربران تجربه بازی سازی سه بعدی ارائه می دهد و در کنار Unity با قابلیت های انیمیشن سازی سه بعدی آن، یکی از بهترین گزینه ها برای توسعه دهندگان بازی جهت ساخت بازی های واقعیت مجازی out-of-the-box برای سیستم عامل های مختلف مانند Google Cardboard، Oculus Rift و Samsung Gear VR می باشد. Unity VR به شما امکان می دهد که دستگاه های واقعیت مجازی را مستقیما از Unity، بدون هیچ گونه پلاگین خارجی در پروژه ها، مورد هدف قرار دهید. Unity VR یک API پایه و قابلیتی را با سازگاری برای چندین دستگاه فراهم می کند.

با استفاده از پشتیبانی از VR نیتیو در Unity، نتایج زیر بدست می آید:

  • نسخه های پایدار هر دستگاه VR
  • رابط API برای برقراری ارتباط با دستگاه های مختلف VR
  • یک پوشه پروژه تمیز با هیچ پلاگین خارجی برای هر دستگاه
  • توانایی اضافه کردن و تغییر بین دستگاه های متعدد در برنامه های خود
  • افزایش کارایی بهینه سازی موتورهای Unity سطح پایین برای دستگاه های بومی امکان پذیر است.

واقعیت مجازی در آنریل انجین:  آنریل انجین یک مجموعه کامل از ابزارهای توسعه بازی است که توسط توسعه دهندگان بازی ساخته شده است. Unreal Engine از بازی های دو بعدی موبایل تا console blockbusters، experiments indie و واقعیت مجازی را می تواند پوشش دهد.Unreal Engineاز تمام دستگاه های اصلی پشتیبانی می کند و شما هیچ گونه مشکل برای راه اندازی پروژه بازی خود برای VR ندارید.

واقعیت مجازی در Game Maker Studio:یک ابزار توسعه ی بازی است که شما را قادر به ساخت بازی های دو بعدی و سه بعدی می کند که قابلیت خروجی گرفتن برای HTML5، Windows Phone 8، Ubuntu Linux، Tizen، iOS را دارد. GameMaker میتوند در ساخت بازی های VR در محیط VR مفید باشد.

واقعیت مجازی در سی شارپ دات نت: با یادگیری کدنویسی با سی شارپ می وانید در یونیتی بازی های واقعیت مجازی بسازید. زبان C#.Net شی گرا، ساده و چندمنظوره است. این ویژگی ها سبب شد تا از سی شارپ در پروژه‌های بزرگ برنامه‌نویسی استفاده بهینه شود. یونیتی به عنوان یکی از محبوب ترین موتورهای بازی دنیا، از زبان برنامه نوسی بسیار قدرتمند سی شارپ استفاده می کند. با اسکریپت نویسی با زبان سی شارپ می توان بازی های VR پیچیده ای ساخت.

واقعیت مجازی در ری اکت وی آر: در حال حاضر برندها گزینه های بیشتری برای ایجاد تجربه واقعیت مجازی برای مشتریان دارند که یکی از آنها React VR است. React VR بسیار شبیه به کاربرد React Native می باشد و بسیاری از مزایای آن را نیز به اشتراک می گذارد. React VR ویژگی های VR مانند توانایی افزودن صحنه های سه بعدی و پانوراماهای 360 درجه در UI را معرفی می کند و همچنین از API هایی مانند WebGL و WebVR استفاده می کند. همچنین این امکان را فراهم می کند تا نمونه کار ها و ایده های VR را تست کنید و امکان توسعه رابط کاربری در VR را فراهم می کند.

واقعیت مجازی در Android Studio: در زمان توسعه ی برنامه Cardboard برای اندروید، موارد زیادی از جمله تمام فایل ها و پوشه ها، کلاس های جاوا و آبجکت ها، توابع و متغیرها باید ردیابی و بررسی شوند. شما نیاز به یک ساختار برنامه سازمان یافته جاوا و نحو زبان، تنظیم گزینه ها و مدیریت فرآیندهای برای ساخت و اشکال زدایی برنامه ها دارید. Android Studio، یک IDE قدرتمند (محیط توسعه یکپارچه) توسط JetBrains بر بالای IntelliJ IDEA ساخته شده است که مجموعه ای از ابزارهای هوشمند و پیشرفته توسعه جاوا می باشد. به راحتی می توان یک Virtual Device در Android Studio ساخت تا با این دستگاه مجازی (گوشی یا تبلت مجازی) پروژه های اندروید را در محیط کامپیوتر (بدون استفاده از هیچ دستگاه واقعی) اجرا و تست کنیم.

سخت افزار:

صفحه نمایش هدست واقعیت مجازی مدرن بر اساس تکنولوژی توسعه یافته برای گوشی های هوشمند از جمله ژیروسکوپ ها و سنسور حرکت برای ردیابی موقعیت سر، دست و بدن است. صفحه نمایش های HD کوچک که برای نمایشگرهای Stereoscopicو پردازنده های کوچک، سبک و کامپیوتر سریع می باشد؛ منجر به قیمت مناسب نسبت به توسعه دهندگان مستقل VR و منجر به ارائه اولین هدست به طور مستقل توسعه واقعیت مجازی شده است.

برای ایجاد احساس غرق شدن، دستگاه های خروجی ویژه برای نمایش دنیای مجازی مورد نیاز هستند. فرمت های شناخته شده عبارتند از صفحه نمایش سر و یا CAVE و برای انتقال یک تصور فضایی، دو تصویر تولید می شوند و از دیدگاه های مختلف (طرح بندی استریو) نمایش داده می شوند. تکنولوژی های مختلف موجود برای به دست آوردن تصویر مربوط به چشم راست وجود دارد. تمایز بین فعال (مانند عینک شاتر) و تکنولوژی های غیرفعال (مانند فیلترهای قطبی یا Infitec) انجام می شود.

دستگاه های ورودی ویژه برای تعامل با دنیای مجازی مورد نیاز است. این شامل ماوس سه بعدی، دستکش سیمی، کنترل کننده های حرکت و سنسورهای ردیابی نوری است. کنترل کننده ها معمولا از سیستم های ردیابی نوری (عمدتا دوربین های مادون قرمز) برای مکان و ناوبری استفاده می کنند تا کاربر بتواند بدون سیم برق آزادانه حرکت کند. بعضی از دستگاه های ورودی کاربر را با بازخورد نیروی دست یا سایر قسمت های بدن ارائه می دهند، به طوری که انسان می تواند خود را در جهان سه بعدی از طریق تکنیک های حساسیت و حسگر به عنوان یک احساس حس عمیق تر هدایت کند و شبیه سازی های واقع گرایانه انجام دهد. بازخورد لمس اضافی می تواند از تردمیل های همه جانبه ای (که راه رفتن در فضای مجازی با حرکات راه رفتن واقعی کنترل می شود) و دستکش و لباس های ارتعاشی به دست می آید.

دوربین های واقعیت مجازی را می توان برای ایجاد عکس های VR با استفاده از فیلم های پانوراما 360 درجه استفاده کرد. دوربین های 360 درجه می توانند با عناصر مجازی برای ادغام واقعیت و داستان با جلوه های ویژه ترکیب شوند. دوربین های VR در فرمت های مختلف با تعداد زیادی لنز نصب شده در دوربین موجود می باشند.

ابزارهای قابل استفاده در واقعیت مجازی عبارتند از :

  • UNITY
  • UNREAL ENGINE
  • 3DS MAX
  • MAYA
  • BLENDER
  • SKETCHUP
  • WebVR
  • THREEJS
  • A-FRAME
  • REACT VR
  • VIZORIO
  • JANUSVR
  • JANUSWEB
  • CINEMA 4D
  • MUDBOX
  • ZBRUSH
  • Immersive VR
  • Desktop VR
  • Projective VR
  • CAVE
  • Vuforia
  • EasyAR
آیا این نوشته را دوست داشتید؟