الدليل الكامل للواقع الافتراضي - كل ما تحتاجه للبدء

الواقع الافتراضي (VR) هو بيئة يتم إنشاؤها بواسطة الكمبيوتر مع مشاهد وأشياء تبدو حقيقية ، مما يمنح المستخدم انطباعًا بأنه منغمس في محيطه. يتم إدراك هذه البيئة عن طريق جهاز يسمى سماعة رأس الواقع الافتراضي. يتيح لنا الواقع الافتراضي الانغماس في ألعاب الفيديو كما لو كنا أحد الشخصيات ، أو نتعلم إجراء جراحة القلب ، أو تحسين جودة التدريب الرياضي لتحقيق أقصى قدر من الأداء.

في حين أنه قد يبدو مستقبليًا للغاية ، إلا أن أصوله ليست حديثة كما قد تعتقد. في الواقع ، يعتقد الكثير من الناس أن أحد أجهزة الواقع الافتراضي الأولى كان يسمى Sensorama ، وهي آلة ذات مقعد مدمج تشغل أفلامًا ثلاثية الأبعاد ، وتنبعث منها الروائح وتولد الاهتزازات لجعل التجربة حية بقدر الإمكان. يعود تاريخ الاختراع إلى منتصف الخمسينيات من القرن الماضي ، وأدت التطورات التكنولوجية والبرمجية التي تلت ذلك في السنوات التالية إلى تطور تدريجي في كل من الأجهزة وتصميم الواجهات.

الفرق بين الواقع الافتراضي والواقع المعزز

على الرغم من أن هذه تقنية ولدت منذ عقود ، لا يزال الكثير من الناس غير ملمين بمفهوم الواقع الافتراضي. من الشائع أيضًا الخلط بين مصطلح "الواقع الافتراضي" والواقع المعزز.

الفرق الرئيسي بين الاثنين هو أن الواقع الافتراضي يبني العالم الذي ننغمس فيه بفضل سماعة رأس معينة. إنها غامرة تمامًا وكل ما نراه هو جزء من بيئة تم إنشاؤها بشكل مصطنع بواسطة المشاهد والأصوات وما إلى ذلك. في المقابل ، في الواقع المعزز (AR) ، يصبح عالمنا هو الإطار الذي توضع فيه الأشياء أو الصور أو ما شابه ذلك. كل ما نراه موجود في بيئة حقيقية وقد لا يكون من الضروري ارتداء خوذة. المثال الأوضح والأكثر شيوعًا لهذا المفهوم هو Pokémon Go.

ومع ذلك ، هناك أيضًا مزيج من الواقعتين تسمى الحقيقة المختلطة. تتيح هذه التقنية الهجينة ، على سبيل المثال ، رؤية الأشياء الافتراضية في العالم الحقيقي وبناء تجربة لا يمكن فيها تمييز المادي والرقمي عمليًا.

التطبيقات الرئيسية للواقع الافتراضي

كفى عن هذه النظرية التي تأخذنا إلى المستقبل. في أي قطاعات يتم استخدام الواقع الافتراضي اليوم؟ الطب والثقافة والتعليم والهندسة المعمارية هي بعض المجالات التي استفادت بالفعل من هذه التكنولوجيا. من الجولات المصحوبة بمرشدين في المتاحف إلى تشريح العضلات ، يتيح لنا الواقع الافتراضي عبور الحدود التي لا يمكن تصورها لولا ذلك.

المصطلحات والمفاهيم الأساسية للواقع الافتراضي

إذاً أنت تعرف أساسيات الواقع الافتراضي ، ولكن لا يزال لديك بعض المصطلحات أو المفاهيم لتوضيحها.

فوف (مجال الرؤية)

FOV هو اختصار لـ "مجال الرؤية". في سياق أعيننا ، مجال رؤيتنا هو كل ما يمكنك رؤيته في أي وقت.

في سياق سماعات الرأس VR ، مجال الرؤية هو أي شيء يمكنك رؤيته في العالم الافتراضي في أي وقت عند استخدام سماعة الرأس. تتمتع أنواع سماعات الرأس VR المتاحة للمستهلكين في وقت كتابة هذا التقرير بمجال رؤية أصغر مما تراه بعيونك ، مما يعني أن بيئة VR لا تملأ أو تتطابق مع مجال رؤية عينيك عندما باستخدام سماعة الرأس.

هذا هو سبب وجود "حد" أسود حول العدسات التي تنظر إليها عند استخدام الواقع الافتراضي. إنها ببساطة المساحة المحيطة بالعدسات داخل الخوذة. ومع ذلك ، إذا كان مجال رؤية سماعة الرأس عريضًا بدرجة كافية ، يمكن أن تجعلها الحافة تبدو كما لو كنت تنظر إلى العالم الافتراضي من خلال زوج من النظارات ، مما يجعل من السهل نسيان وجود الحد الأقصى. يمكن قياس مجال الرؤية بعدة طرق ، وقد لا يمثل مصنعو الأجهزة بدقة مقدار الرؤية التي يمكنك الحصول عليها مقارنة بالخوذات الأخرى.

درجات الحرية

عندما نتحدث عن الحركة والتتبع في الواقع الافتراضي ، فإننا غالبًا ما نشير إلى "درجات الحرية" ، أو DoF. كلما زاد عدد درجات الحرية ، زاد عدد حركاتك الجسدية التي تتبعها الخوذة ويتم إنتاجها في التمثيل المحاكي.

المصطلحان الأكثر شيوعًا لدرجات الحرية هما 3DoF و 6DoF (3 و 6 درجات من الحرية ، على التوالي). الخوذات التي تقدم فقط 3DoF تتعقب حركات رأسك فقط (التدحرج ، الملعب ، الانعراج) ولكن ليس موقعها في الفضاء (إحداثيات x ، y ، z). يتيح 6DoF متابعة حركات الرأس وإحداثياتها في مساحة فعلية.

توفر معظم سماعات الرأس VR الحالية تتبعًا كاملاً لموقع 6DoF. تستخدم العديد من سماعات الرأس المحمولة والمستقلة القديمة ، والتي لم يعد يتم تصنيعها أو يتم التخلص منها تدريجياً ، 3DoF ، مثل Google Cardboard و Google Daydream و Gear VR و Oculus Go.

أنواع التعقب

تحتاج كل سماعة رأس VR إلى طريقة لتتبع حركات الشخص الذي يرتديها.

يُطلق على الشكل الأكثر شيوعًا للتتبع حاليًا اسم التتبع "من الداخل إلى الخارج". يعتمد هذا النظام بشكل عام على الكاميرات المدمجة في الخوذة لتتبع الحركات من داخل الخوذة إلى الخارج. تراقب خوارزميات تحديد الموقع ورسم الخرائط المتزامنة المتقدمة ("SLAM") خصائص البيئة المادية المحيطة بالشخص الذي يرتدي الخوذة. تعد Oculus Quest و Oculus Rift S و HTC Vive Cosmos وجميع سماعات الواقع المختلطة التي تعمل بنظام Windows (مثل Samsung Odyssey و Lenovo Explorer و Acer HMD وما إلى ذلك) أمثلة على سماعات الرأس التي تستخدم ما يلي من الداخل إلى الخارج.

هناك أيضًا مفهوم التتبع "الخارج للداخل". يمكن أن تتخذ أشكالًا مختلفة ، ولكنها تتضمن أجهزة خارج المساحة المتعقبة ولا يتم دمجها في الخوذة نفسها. بالنسبة لمؤشر HTC Vive and Valve الأصلي ، يشار إلى هذه المادة أحيانًا باسم "المنارات" ، وهي عبارة عن صناديق سوداء صغيرة مثبتة في زوايا الغرفة. استخدمت الأنظمة القديمة ، مثل Rift الأصلية التي تم إصدارها في عام 2016 ، كاميرات معدلة موضوعة في غرفتك للتتبع في الهواء الطلق.

هناك مزايا وعيوب لكل نوع من أنواع التتبع. يمكن أن يعمل التتبع الداخلي والخارجي بسهولة أكبر بدون تركيب أو تركيب الأجهزة. من ناحية أخرى ، يمكن أن يكون التتبع من الخارج إلى الداخل ممتدًا أحيانًا لملء الفجوات عندما لا تتمكن الأجهزة المثبتة على الرأس من "رؤية" حركة الجسم العرضية. يشير مصطلح "انسداد" بشكل عام إلى حجب رؤية شيء ما ، وعندما يتعلق الأمر بتتبع الحركة ، تحتاج الأنظمة الشائعة إلى وجود خط رؤية مباشر "لرؤية" ما تتبعه. يمكن إخفاء أنظمة التتبع من الداخل إلى الخارج ومن الخارج إلى الداخل بطرق مختلفة ، حيث تمتلك أجسامنا العديد من الطرق المختلفة للتحرك. ومع ذلك ، اعتمادًا على حالة الاستخدام ، قد يُفضل نظام من النوع "من الداخل إلى الخارج" أو "من الخارج إلى الداخل".

تحكم

هناك عدة طرق مختلفة للتفاعل مع المحتوى المحاكى.

تأتي سماعات الرأس مثل Oculus Quest 2 و HP Reverb G2 و HTC Vive Cosmos مع جهازي تحكم ، واحدة لكل يد ، والتي يتم تعقبها أيضًا في 6DoF مع نظام التتبع الداخلي.

يقدم PlayStation VR العديد من أنظمة الإدخال. في معظم الحالات ، يكون الخيار الأفضل هو استخدام زوج من وحدات تحكم PlayStation Move. تتطلب بعض محتويات PSVR وحدات تحكم في الحركة ، ولكن ليس كلها. بالنسبة للألعاب التي لا تتطلب وحدات تحكم في الحركة ، يمكنك استخدام وحدة التحكم PS4 DualShock القياسية التي تأتي مع وحدة التحكم.

تعلق رافعات مؤشر الصمام حول المفاصل وراحة اليد وتسمح بالإفراج الكامل. منطقة قبضة وحدات التحكم هذه واسعة جدًا وتكتشف كل حركة إصبع بالإضافة إلى بعض الضغط الذي تمارسه قبضتك ، مما يميزها عن وحدات التحكم الأخرى المتاحة حاليًا. وحدات التحكم هذه متبوعة بمصابيح أمامية خارجية ويمكن شراؤها باستخدام سماعة الرأس Index. يمكن أيضًا شراؤها بشكل منفصل ودمجها مع سماعات رأس أخرى غير مؤشر تستخدم نظام تتبع المصابيح الأمامية ، مثل HTC Vive أو Pimax.

يتضمن كل من Quest 2 و Quest الأصلي على Facebook نظام تتبع يدويًا لا يحتوي على وحدة تحكم ، مما يلغي الحاجة إلى استخدام لوحات اللمس في مواقف معينة. تتبع بعض سماعات الرأس الأخرى حركات اليد أيضًا ، لكن Quest هو نظام شائع ويسمح التحديث للكاميرات المدمجة بالتتبع الكامل لحركات اليد والأصابع بدقة عالية إلى حد ما. من غير المحتمل أن يحل تتبع اليد والأصابع محل وحدات التحكم التي تعمل باللمس لجميع الألعاب والتجارب ، ومع ذلك ، يمكن أن تحدث ردود الفعل اللمسية والأزرار المادية وتتبع وحدة التحكم الأسرع فرقًا كبيرًا في العديد من الألعاب والتطبيقات.

وضع الفضاء والجلوس والوقوف.

يوجد بشكل عام ثلاثة أنواع من وحدات التخزين يتم مراقبتها ، ويتم تكييف بعض البرامج وفقًا لحجم كل منطقة لعب: المساحة والجلوس والوقوف.

تدور لعبة الواقع الافتراضي على نطاق الفضاء حول وضع حدود أو منطقة لعب والقدرة على التحرك بحرية وجسديًا حول تلك المنطقة في اللعبة. تتمثل فكرة الألعاب على نطاق الغرفة في أن تكون قادرًا على التحرك جسديًا في جميع أنحاء مساحتك للتفاعل مع البيئة المحاكية والأشياء الموجودة فيه. يبدو أن الحدود التي يطلق عليها "الأوصياء" أو "المرافقون" تكشف عن اقتراب العالم المادي.

تتشابه أوضاع الجلوس والوقوف تمامًا من حيث أنه من المتوقع أن يظل المستخدم في نفس المكان تقريبًا ويستخدم خيارات حركة مختلفة لمحاكاة الحركة بدلاً من التحرك نفسياً حول الفضاء. يصمم بعض مطوري البرامج عوالمهم الافتراضية للعمل بعدة طرق ، لكن مجموعة فرعية صغيرة من التجارب قد تعمل فقط في وضع الفضاء أو الجلوس أو الوقوف.

الحركة في VR

هناك عدة أنواع من خيارات محاكاة الحركة لبرنامج الواقع الافتراضي. يمكن أن تكون محاكاة حركات الأشخاص الذين يرتدون سماعات رأس الواقع الافتراضي تسبب الغثيان في بعض الأحيان.

النقل عن بعد هو وسيلة شائعة للحركة وغالبًا ما يكون الخيار الأكثر راحة لأكبر عدد من الأشخاص. عادة ، يتم استدعاء النقل الآني عن طريق الضغط على زر وحدة التحكم ، ثم يختار اللاعب موقعًا حيث يمكنه الانتقال الفوري على الفور. عند استخدامه جنبًا إلى جنب مع تتبع الغرفة ، يتيح لك خيار الحركة هذا عادةً التنقل عبر الأحجام الكبيرة المحاكية بطريقة مريحة. ومع ذلك ، يشتكي بعض المستخدمين من أن النقل الآني أقل قابلية للتصديق و "يكسر الانغماس" لأننا لا نستطيع الانتقال الفوري إلى العالم الحقيقي. رداً على ذلك ، يتدافع بعض مطوري برامج الواقع الافتراضي لشرح سبب كون النقل الآني جزءًا من روايتهم للعالم الافتراضي ، مثل المعالج الذي يستخدم تعويذة في الصورة أعلاه.

الحركة الناعمة هي نوع الحركة المشابهة لتلك الموجودة في ألعاب الفيديو التقليدية حيث تضغط لأسفل على عصا و "تتحرك" في الاتجاه الذي دفعت فيه العصا. قد يكون هذا النوع من الحركة مزعجًا لبعض الأشخاص ويمكن أن يجعل الآخرين يشعرون بالغثيان في غضون ثوانٍ أو دقائق.

لمكافحة مشاعر الانزعاج التي تسببها محاكاة الحركة في عالم افتراضي ، يسعى مطورو البرامج باستمرار إلى ابتكار مجموعات من الأنظمة الحالية أو إعدادات الراحة التي تسمح للاعبين في الواقع الافتراضي بتخصيص التجربة حسب ذوقهم. أحد خيارات الراحة الشائعة التي يمكن أن تساعد في تقليل الانزعاج هو تقييد مجال الرؤية في العالم الافتراضي أثناء السفر ، وبالتالي إنشاء نوع من "رؤية النفق" ، أو زيادة التسارع وتقليله تدريجياً أثناء السفر.

الغثيان وعدم الراحة بالحركة

يمكن للأشخاص الذين يرتدون سماعات رأس الواقع الافتراضي أن يشعروا أحيانًا بتوعك. قد يشعرون بالغثيان. في معظم الحالات ، يمكن أن يحدث الغثيان أثناء ارتداء الخوذة أثناء الجلوس أو الوقوف ، عندما لا تتطابق حركات اللعبة مع حركات جسدك المادي.

يمكن لبعض الأشخاص تطوير المقاومة ومستوى أعلى من التسامح لتجارب أكثر كثافة - يشار إليها أحيانًا باسم "أرجل VR" - ولكن بعض مطوري VR والمتحمسين الذين يقضون مئات الساعات في سماعات رأس VR يكونون دائمًا عرضة تمامًا للانزعاج بسبب عدم التوافق بين حركة السوائل وحواس الجسم.

هناك العديد من العوامل التي يمكن أن تؤثر على حساسيتك للانزعاج في سماعة رأس الواقع الافتراضي ، مثل مجال الرؤية ، ومعدل إطار الشاشة والبرامج ، ووزن سماعة الرأس ، وحتى نوعية نومك. ماذا وكم أكلت.

IPD

IPD هو مصطلح شائع إلى حد ما ستصادفه إذا كنت تبحث عن سماعات رأس VR وتقرأها. إنه اختصار يعني "المسافة بين الحدقتين" ، أي المسافة بين مركز تلميذك.

اعتمادًا على التصميم البصري للخوذة ، يمكن أن تؤثر الاختلافات في IPD بين الأشخاص على شعور بعض الخوذات عند ارتدائها. إذا لم تتم محاذاة العدسات والشاشات بشكل صحيح أمام تلميذ الشخص ، فقد تظهر الصور ضبابية. في أسوأ الحالات ، يمكن أن يزيد من فرص الإصابة بالصداع أو الغثيان.

توفر بعض الخوذات تعديلًا ماديًا لـ IPD. يسمح ذلك بتحريك العدسات ولوحات العرض بحيث تكون مباشرة أمام تلاميذ عدد كبير من الأشخاص. لا تسمح سماعات الرأس الأخرى بالتعديل المادي لـ IPD ، ولكنها قد توفر ضبطًا للبرامج للتعويض عن هذا التباين.

اعتمادًا على المسافة بين تلاميذك ، قد يكون من الضروري ارتداء خوذة مع تعديل مادي. غالبًا ما تكون الخوذات بدون تعديل جسدي مناسبة للمسافات المتوسطة بين مقل العيون ، وبالتالي ، قد لا يحتاج الكثير من الناس إلى خوذة مع تعديل جسدي.

أنواع الواقع الافتراضي

هناك عدة أنواع من أجهزة الواقع الافتراضي التي تستهدف المستهلكين. يمكن تجميعها في ثلاث فئات: VR مستقل و PC VR و VR وحدة التحكم.

الواقع الافتراضي المستقل

تعد Autonomous VR سماعة رأس VR تعمل بشكل مستقل تمامًا ، دون الحاجة إلى معدات أو تقنية أخرى موجودة مسبقًا. تحدث التجربة بأكملها من المواد التي ترتديها على رأسك ولا تتطلب منك أن تكون متصلاً بأجهزة خارجية أخرى.

أفضل مثال على ذلك هو Oculus Quest 2 ، الذي يقدم إصدارات مصغرة من ألعاب الواقع الافتراضي للكمبيوتر الشخصي في جهاز محمول قائم بذاته لا يتطلب أي معدات أخرى. مع نظام VR مستقل مثل Quest ، كل ما تحتاجه لتجربة تجربة الواقع الافتراضي يأتي مع الجهاز نفسه - على الرغم من أن بعض الألعاب تتطلب أن تكون وحدات تحكم Oculus Touch بين يديك للتفاعل.

كمبيوتر VR

يشير PC VR إلى أي سماعة رأس تتطلب اتصالاً ثابتًا بجهاز كمبيوتر قريب. يجب أن يتمتع الكمبيوتر الشخصي المعني أيضًا بمواصفات عالية تلبي متطلبات VR. تشمل الأمثلة على سماعات رأس الكمبيوتر VR نظارات Oculus Rift S و Valve Index و HTC Vive و Pimax و Windows Mixed Reality مثل HP Reverb G2 و Samsung Odyssey +.

تتمثل ميزة PC VR في أن مواصفات الكمبيوتر الشخصي يمكن أن توفر دقة رسومات عالية ، تفوق بكثير تلك الخاصة بـ VR المستقل. ومع ذلك ، غالبًا ما يعني الاتصال المستمر بجهاز كمبيوتر أن سماعات الرأس الخاصة بك بحاجة إلى البقاء متصلة بجهاز الكمبيوتر في جميع الأوقات. توجد خيارات لاسلكية للكمبيوتر الشخصي VR ، ولكنها تتطلب عادةً المزيد من الأجهزة المتصلة بجهاز الكمبيوتر الخاص بك وبطارية يتم ارتداؤها في مكان ما على جسمك. يتطلب جهاز VR PC السلكي من المشغل إدارة سلك معلق بين سماعات الرأس والكمبيوتر الشخصي. قد يوفر هذا حرية أقل من سماعات الرأس اللاسلكية المستقلة ، حيث يذكرك السلك بشكل متكرر أنك قد تتشابك إذا قمت بالتدوير كثيرًا.

إذا لم يكن لديك بالفعل جهاز كمبيوتر للألعاب يلبي المواصفات المطلوبة ، فيمكن أن يصبح PC VR سريعًا خيارًا مكلفًا للغاية.

وحدة تحكم VR

تشتمل وحدة التحكم في الواقع الافتراضي حاليًا على سماعتين فقط: PlayStation VR و Nintendo Labo VR لجهاز Nintendo Switch.

PlayStation VR هو نظام VR إضافي لجهاز PlayStation 4 أو PlayStation 5. إن سماعة PSVR هي عملية شراء إضافية تتصل بجهاز PlayStation 4 الخاص بك ، مثل PC VR ، تتطلب اتصالاً دائمًا بوحدة التحكم حتى تعمل . يستخدم كاميرا PlayStation ، التي تُباع مع سماعة الرأس ويتم توصيلها بوحدة التحكم للتتبع. بفضل التوافق مع الإصدارات السابقة ، يعمل النظام أيضًا على PS5 وحتى يواجه بعض التحسينات المرئية والأداء عليه. تتطلب بعض ألعاب PlayStation VR أيضًا شراء وحدات تحكم PlayStation Move إضافية.

Nintendo Labo VR لجهاز Nintendo Switch عبارة عن هيكل خوذة من الورق المقوى قابل للبناء يمكنك تحريك Nintendo Switch بالحجم الكامل الأصلي إليه ، مما يسمح لك بلعب بعض الألعاب في وضع VR. لا يحتوي على حزام خوذة ، لذلك يجب عليك تثبيت الخوذة على وجهك.

مستقبل الواقع الافتراضي

الواقع الافتراضي هو أحد التقنيات التي تتمتع بأعلى إمكانات نمو متوقعة. وفقًا لأحدث التوقعات الصادرة عن IDC Research ، ستتضاعف الاستثمارات في VR و AR لتصل إلى 15.5 مليار يورو في عام 2022. بالإضافة إلى ذلك ، ستكون هاتان التقنيتان ضروريتين لخطط التحول الرقمي للشركات.

اليوم ، يتطلب السوق تطبيقات تتجاوز الترفيه أو السياحة أو التسويق وتكون في متناول المستخدمين. تحتاج الواجهات الافتراضية أيضًا إلى التحسين لتجنب العيوب مثل القص ، مما يعطي الانطباع بأن بعض الأشياء الصلبة يمكن أن تمر من خلالها. أو لتقليل التأثيرات التي ينتجها الواقع الافتراضي على الناس ، أحدها هو دوار الحركة ، والذي يتكون من الدوخة الناتجة عن عدم التوافق بين حركة الجسم وما نراه في العالم الافتراضي.

تعمل شركات التكنولوجيا الكبرى على سماعات رأس لا تتطلب كبلات وتسمح بمشاهدة صور عالية الدقة. إنهم يطورون سماعات رأس للواقع الافتراضي بدقة 8K ومعالجات أكثر قوة. حتى أن هناك حديثًا عن إمكانية دمج الذكاء الاصطناعي في السنوات القادمة. يمكن أن يوفر أحدث معيار 5G أيضًا بعض السيناريوهات المثيرة جدًا لتطور الواقع الافتراضي. سيقوم هذا المعيار بتوصيل المزيد من الأجهزة ومجتمعات المستخدمين الكبيرة. بالإضافة إلى ذلك ، سيسمح وقت الاستجابة غير المحسوس تقريبًا للمستهلكين بتلقي الصور في الوقت الفعلي ، كما لو كانوا يرونها بأعينهم.

كل هذا يعني أن الواقع الافتراضي لم يعد خيالًا علميًا. إنه جزء لا يتجزأ من حياتنا اليومية ، وسيؤدي في السنوات القادمة إلى التقدم الذي سيشكل المستقبل.