هدست واقعیت مجازی چیست ؟
دستگاهی که روی سر قرار می گیرد و به طور کامل چشم ها را می پوشاند تا فرد را در تجربه ای سه بعدی غوطه ور نماید.
هدست‌های واقعیت مجازی که «عینک‌های واقعیت مجازی» نیز نامیده می‌شوند، ممکن است کاملاً مستقل باشند مانند Oculus Rift یا HTC Vive.
آنها پرهزینه هستند و برای مدیریت انیمیشن باید به یک کامپیوتر بسیار قوی متصل شوند.
واحدهای بسیار ارزان‌تر نیاز دارند که گوشی هوشمند کاربر روی دستگاه بسته شود.
هدست‌های VR چه در عینک‌ها و چه با تکیه بر تلفن هوشمند، از ترکیبی از شتاب‌سنج، ژیروسکوپ، مغناطیس‌سنج و حسگر مجاورت برای تشخیص حرکت کاربر استفاده می‌کنند.
هدست AR، هدست AR/VR، واقعیت مجازی، Oculus، Samsung Gear VR و Google Cardboard را ببینید.
مقدمه
هدست واقعیت مجازی دستگاهی روی سر است که واقعیت مجازی را برای کاربر فراهم می کند.
هدست های واقعیت مجازی (VR) به طور گسترده در بازی های ویدیویی استفاده می شوند، اما در برنامه های کاربردی دیگر از جمله شبیه سازها و مربیان نیز استفاده می شوند.
آنها شامل یک صفحه نمایش استریوسکوپی روی سر (ارائه تصاویر جداگانه برای هر چشم)، صدای استریو، و حسگرهای ردیابی حرکت سر، [1] که ممکن است شامل دستگاه هایی مانند ژیروسکوپ، شتاب سنج، مغناطیس سنج یا سیستم های نور ساختاری باشد.[2]
برخی از هدست‌های واقعیت مجازی دارای حسگرهای ردیابی چشم[3] و کنترل‌کننده‌های بازی هستند.
عینک های VR از فناوری به نام ردیابی سر استفاده می کنند که با چرخاندن سر فرد، میدان دید را تغییر می دهد.
این فناوری ممکن است کامل نباشد، زیرا اگر هد خیلی سریع حرکت کند، تأخیر وجود دارد. با این حال، تجربه ای فراگیر را ارائه می دهد.
تاریخچه
Sega VR که در سال 1991 معرفی شد و در اوایل سال 1993 در CES زمستانی مشاهده شد، هرگز برای کنسول ها عرضه نشد، [4] اما برای جذابیت آرکید شبیه ساز حرکتی Sega VR-1 در سال 1994 مورد استفاده قرار گرفت.
[5][6] یکی دیگر از هدست‌های واقعیت مجازی اولیه، Forte VFX1، در نمایشگاه CES در سال 1994 معرفی شد.
سونی، یکی دیگر از پیشگامان، Glasstron را در سال 1997 عرضه کرد که دارای یک حسگر موقعیت اختیاری است که به کاربر اجازه می دهد تا محیط اطراف را مشاهده کند، با حرکت پرسپکتیو با حرکت سر کاربر، که حس عمیقی از غوطه ور شدن را به کاربر می دهد.
این هدست‌های واقعیت مجازی به بازیکنان MechWarrior 2 چشم‌انداز بصری جدیدی از دیدن میدان جنگ از داخل کابین هواپیمای خود می‌دهند.
با این حال، این هدست های اولیه به دلیل فناوری محدودشان از نظر تجاری شکست خوردند، [8] [9] و توسط جان کارمک به عنوان “نگاه کردن از لوله های دستمال توالت” توصیف شدند.[10]
در سال 2012، یک کمپین تامین مالی جمعی برای یک هدست واقعیت مجازی به نام Oculus Rift آغاز شد.
این پروژه توسط چندین توسعه‌دهنده برجسته بازی‌های ویدیویی، از جمله Carmack[8] که بعدها مدیر ارشد فناوری شرکت شد، رهبری شد.[11] در مارس 2014، شرکت مادر پروژه Oculus VR توسط فیس بوک به مبلغ 2 میلیارد دلار خریداری شد.
[12] عرضه نهایی Oculus Rift مبتنی بر مصرف‌کننده در 28 مارس 2016 آغاز شد.[13]
در مارس 2014، سونی نمونه اولیه هدستی را برای پلی استیشن 4 نشان داد، [14] که بعدها PlayStation VR نام گرفت.
در سال 2014، Valve برخی از نمونه‌های اولیه هدست را نشان داد، [16] که منجر به مشارکت با HTC برای تولید Vive شد، که بر محیط‌های واقعیت مجازی در مقیاس اتاق تمرکز دارد که کاربران می‌توانند به طور طبیعی در داخل آن حرکت کنند و با آن تعامل داشته باشند.
[17] The Vive در آوریل 2016 [18] و PlayStation VR در اکتبر 2016 منتشر شد.[19]
هدست واقعیت مجازی و بیننده نیز برای گوشی های هوشمند طراحی شده است.
برخلاف هدست‌های دارای نمایشگر یکپارچه، این واحدها اساسا محفظه‌هایی هستند که یک گوشی هوشمند را می‌توان در آن قرار داد.
محتوای VR به جای استفاده از نمایشگرهای داخلی اختصاصی، از طریق لنزهایی که به عنوان یک استریوسکوپ عمل می کنند، از روی صفحه نمایش خود دستگاه مشاهده می شود.
گوگل مجموعه ای از مشخصات و کیت های مربوط به DIY را برای بینندگان واقعیت مجازی منتشر کرد که به نام Google Cardboard شناخته می شوند. این بیننده ها می توانند با استفاده از مواد ارزان قیمت (و گوشی هوشمند با ژیروسکوپ) مانند مقوا (از این رو نامگذاری) ساخته شوند.
Samsung Electronics با Oculus VR شریک شد تا Samsung Gear VR را توسعه دهد (که فقط با دستگاه های Samsung Galaxy اخیر سازگار است)، در حالی که LG Electronics یک هدست با نمایشگرهای اختصاصی برای گوشی هوشمند LG G5 خود که به نام LG 360 VR شناخته می شود، توسعه داد. 21][22][23] سازندگان سخت افزار آسیایی مانند Xion و Kolke هدست های واقعیت مجازی ارزان قیمت را توسعه داده اند.
در سال 2017، شرکت چینی Tencent اعلام کرد که در حال آماده شدن برای راه اندازی هدست واقعیت مجازی خود در آن سال است.[24]
از سال 2019، Oculus و PlayStation VR بر بازار هدست واقعیت مجازی تسلط دارند.[25]
در ژوئن 2019، Valve هدست خود را با نام Valve Index بدون مشارکت با HTC منتشر کرد.
محدودیت ها
الزامات تاخیر
هدست‌های واقعیت مجازی نسبت به بازی‌های ویدیویی معمولی، به طور قابل‌توجهی نیازمندی‌های بالاتری برای تأخیر دارند – مدت زمانی که از تغییر در ورودی برای ایجاد جلوه بصری طول می‌کشد.[26]
اگر سیستم آنقدر کند باشد که به حرکت سر واکنش نشان ندهد، می‌تواند باعث شود که کاربر بیماری واقعیت مجازی، نوعی بیماری حرکتی را تجربه کند.[27]
به گفته یک مهندس Valve، تأخیر ایده آل 7-15 میلی ثانیه خواهد بود.[28]
واحد پردازش گرافیکی (GPU) نیز باید به اندازه کافی قدرتمند باشد تا بتواند مقدار مورد نیاز فریم را ارائه دهد.
Oculus قدرت پردازش محدود Xbox One و PlayStation 4 را دلیلی برای هدف قرار دادن بازار بازی رایانه های شخصی با اولین دستگاه های خود ذکر کرد.[29]
رندر Foveated یک تکنیک جدید برای کاهش حجم کار رندر است.
از سخت افزار ردیابی چشم برای تعیین اینکه کاربر در چه نقطه ای نگاه می کند استفاده می کند و وضوح تصویر را دورتر از نگاه کاربر کاهش می دهد.
این می تواند برای کاربر غیر قابل توجه باشد زیرا بینایی محیطی انسان بسیار کمتر از فووآ حساس است.[30]
وضوح و کیفیت نمایش
اپتیک ها و کیفیت های بصری مختلفی وجود دارد که بر نحوه درک فرد از کیفیت تصویر و نحوه تجربه دنیای مجازی تأثیر می گذارد.
وضوح تصویر به وضوح صفحه نمایش، کیفیت نوری، نرخ تازه سازی و میدان دید بستگی دارد.[31]
از آنجایی که هدست‌های واقعیت مجازی یک نمایشگر را در یک میدان دید وسیع (تا 110 درجه برای برخی دستگاه‌ها طبق گفته سازندگان) کشیده می‌شوند، ضریب بزرگ‌نمایی نقص‌های فناوری نمایشگر را بسیار آشکارتر می‌کند.
یک موضوع به اصطلاح اثر درب صفحه است، که در آن شکاف‌های بین ردیف‌ها و ستون‌های پیکسل‌ها نمایان می‌شوند، مانند نگاه کردن از طریق درب صفحه.[32]
این امر به ویژه در نمونه‌های اولیه و کیت‌های توسعه قابل توجه بود، [9] که وضوح کمتری نسبت به نسخه‌های خرده‌فروشی داشتند.
لنزها
لنزهای هدست وظیفه نگاشت نمایشگر از نزدیک به یک میدان دید وسیع را دارند، [33] [34] در حالی که نقطه فوکوس دوردست راحت تری را نیز فراهم می کنند. یکی از چالش‌های این امر ایجاد ثبات تمرکز است: از آنجایی که چشم‌ها می‌توانند در داخل هدست بچرخند، مهم است که برای جلوگیری از خستگی چشم از تمرکز مجدد خودداری کنید.
لنزهای فرنل به دلیل فشرده بودن و ساختار سبک وزن معمولاً در هدست های واقعیت مجازی استفاده می شوند.[35][36]
لنزها مانند سایر لنزها از چندین قطعه مواد در لنزهای خود استفاده نمی کنند، اما لنز به بخش هایی تقسیم می شود و به فرد امکان می دهد دامنه دید وسیع تری داشته باشد. مشکلی که با لنز دیده می‌شود شامل دیدن برجستگی‌های لنز زمانی است که هدست به درستی روی سر قرار ندارد.[31][36]
عدسی‌ها اعوجاج و انحراف رنگی را معرفی می‌کنند که معمولاً در نرم‌افزار اصلاح می‌شوند.[33][36]
لنزها همچنین می توانند به صورت پویا تنظیم شوند تا نسخه عینک کاربر را در نظر بگیرند تا کاربر بتواند از هدست بدون عینک اصلاحی استفاده کند.[37]
کنترل کننده ها
واقعیت مجازی توسط کنسول بازی Wii نینتندو استفاده می‌شد، زیرا بازیکن از کنترلر برای تعامل با بازی انتخابی خود استفاده می‌کرد که اغلب بازی‌های ورزشی هستند.
بلافاصله پس از انتشار Wii نینتندو، ایکس باکس مایکروسافت یک سیستم خواندن کامل بدن به نام کینکت دریافت کرد و پلی استیشن سونی نیز یک دستگاه واقعیت مجازی مشابه به نام PlayStation Move دریافت کرد.
این دستگاه های بازی از واقعیت مجازی برای کنترل آواتارها در یک بازی استفاده می کنند، جایی که حرکات بازیکن توسط آواتار برای تکمیل بازی کپی می شود.
این بدان معناست که بازیکن واقعاً درگیر دنیای واقعیت مجازی نیست.[38]
کاربرد های هدست واقعیت مجازی
آموزش پزشکی
هدست های واقعیت مجازی در حال حاضر به عنوان وسیله ای برای آموزش دانشجویان پزشکی برای جراحی استفاده می شوند.
این به آنها اجازه می دهد تا رویه های ضروری را در یک محیط مجازی و کنترل شده انجام دهند.
دانش‌آموزان جراحی‌ها را بر روی بیماران مجازی انجام می‌دهند، که به آنها امکان می‌دهد مهارت‌های لازم برای انجام جراحی‌ها بر روی بیماران واقعی را کسب کنند.
به طور سنتی، دانش‌آموزان مجبور بودند در جراحی‌ها شرکت کنند و اغلب قسمت‌های ضروری را از دست می‌دادند.
اکنون با استفاده از هدست‌های واقعیت مجازی، دانش‌آموزان می‌توانند بدون از دست دادن بخش‌های ضروری، عمل‌های جراحی را از دیدگاه جراح اصلی تماشا کنند.
دانش‌آموزان همچنین می‌توانند جراحی‌ها را متوقف کنند، به عقب برگردانند و سریع به جلو بروند.
آنها همچنین می توانند تکنیک های خود را در یک شبیه سازی بلادرنگ در یک محیط بدون ریسک کامل کنند.[نیازمند منبع]
علاوه بر اهداف آموزشی، هدست های واقعیت افزوده در حال حاضر برای جراحی هدایت تصویر نیز استفاده می شوند.
آموزش نظامی
هدست های واقعیت مجازی توسط نیروهای مسلح ایالات متحده استفاده شده است.
این ابزار به ویژه برای آموزش پرسنل نظامی بدون آسیب رساندن به آنها است.[39]
هدست واقعیت مجازی به پرسنل نظامی اجازه می دهد تا با افراد واقعیت مجازی تعامل داشته باشند تا آن را واقعی کنند.
آنها می توانند با یکدیگر صحبت کنند و اقدامات مختلفی انجام دهند تا دنیای واقعیت مجازی احساس کند که واقعاً در آن موقعیت هستند.
هنگامی که پرسنل نظامی از هدست استفاده می کنند، معایب و مزایایی نیز وجود دارد. نقطه ضعف آن این است که هدست برای یک منطقه داخلی، با محیطی خنک و به دور از هرگونه گرما ساخته شده است، بنابراین وقتی پرسنل نظامی فقط هدست را روی آن دارند و تجهیزات نظامی ندارند، مانند آموزش اولیه آنها نیست.
مزایای آن عبارت است از تکرار چندین بار موقعیت ها و هزینه کمتر داشتن هدست به دلیل عدم نیاز به تجهیزات نظامی.[40]
نقد ها
هدست های واقعیت مجازی با افزایش موارد بثورات، تورم، سوزش، خارش، کهیر، و برآمدگی مرتبط است.[41]
در 27 ژوئیه 2021، کمیسیون ایمنی محصولات مصرفی ایالات متحده (CPSC) و بهداشت کانادا، پس از گزارش 5716 گزارش از تحریک پوست صورت که 45 مورد نیاز به مراقبت پزشکی داشتند، فراخوانی Oculus Quest 2 فیس بوک را هماهنگ کردند.[42][43]
علیرغم شکایات صادر شده توسط مصرف کنندگان مانند تورم چشم های خارش دردناک که در اوایل اکتبر 2020 گزارش شده بود، این فراخوان تنها در ژوئیه 2021 رخ داد.[44][45]
فیس‌بوک فروش Oculus را فوراً متوقف نکرد و به داده‌هایی اشاره کرد که فقط «۰.۰۱ درصد از افرادی که از Quest 2 استفاده می‌کنند» واکنش‌های آلرژیک جدی داشتند و گزارش‌های پوستی و سم‌شناسی برای آلاینده‌هایی که می‌توانند باعث ایجاد جوش‌های دردناک متورم در هنگام تماس با پوست شوند، منفی بود. فیس بوک منشا این واکنش را نمی داند و به جای آن یک پوشش سیلیکونی رایگان برای پوشاندن صورت کاربر آلرژیک فرستاد.[46][44]
بیش از چهار میلیون هد Oculus فراخوانی شده است.[41]
هدست‌های واقعیت مجازی فیس‌بوک نیز در سپتامبر 2020 پس از اینکه با انتقاد دفتر کارتل فدرال آلمان (Bundeskartellamt) به دلیل الزام کاربرانش به داشتن حساب‌های معتبر فیس‌بوک قبل از پوشاندن سر خود با Oculus مواجه شد، در آلمان ممنوع شد. آلمان یکی از آژانس‌های ضد انحصار پیشرو در جهان را دارد و حکم فیس‌بوک نگرانی‌هایی را در مورد مقررات و انحصارات ضدانحصار ایجاد کرد.[47][48]