آشنایی با طراحی و مکانیزم هدست‌های واقعیت مجازی

ترکیب دنیای واقعی و مجازی! تصور برقراری ارتباط کامل با دنیای خیالی بعد از چندین دهه تلاش و کوشش به حقیقت پیوست و به مرحله تولید و اجرا رسید. واقعیت مجازی، واقعیت افزوده و یا هر چیز دیگری که امروزه دور محور Virtual Reality از آن نام برده می‌شود، تجربه شگفت‌انگیز و سرگرم کننده‌ای را برای کاربران دنیای تکنولوژی رقم زده است. بدون شک کاربردهای فراوان هدست واقعیت مجازی در زمینه بازی‌های کامپیوتری، پزشکی و ابزارهای آموزشی تاثیر زیادی بر پیشرفت فناوری داشته است اما پیچیدگی و نحوه عملکرد هدست واقعیت مجازی سبب شده تا پرسش‌هایی فکر و ذهن کاربران را به خود مشغول سازد. سوالاتی از این قبیل که هدست واقعیت مجازی یا VR چگونه کار می‌کند؟ چگونه باعث می‌شود تا فرد خود را در یک سیاره فضایی احساس کند، در حالی که در دنیای واقعی ممکن است در حال برخورد کردن با دیوار باشد؟ در ادامه این مطلب بلاگ فروشگاه اینترنتی استایل آپ به نحوه کار هدست‌های واقعیت مجازی خواهیم پرداخت.

ساز و کار هدست‌های واقعیت مجازی

هدست‌های Oculus Rift و Play Station به عنوان HMD شناخته می‌شوند. مفهوم این جمله به این معنا است که صفحه نمایش این هدست‌ها بدون استفاده از صدا و ردیابی دست‌ها به‌وسیله گوگل کاردبورد (Google Cardboard) بر روی سر کاربر نصب می‌شوند و می‌توانند به تنهایی کاربر را غرق در دنیای مجازی کنند. هدف این سخت‌افزار این است که ارتباطی بین دنیای واقعی و مجازی بدون در نظر گرفتن حد و مرزهای بینشان به‌وجود آورد. بنابراین کاربر به هر سمتی که نگاه کند هدست واقعیت مجازی مسیر نگاه کاربر را دنبال خواهد کرد. در هدست‌هایی مانند HTC Vive یا Oculus Rift ویدئوی مورد نظر از طریق کنسول یا کامپیوتر، از طریق کابل HDMI به هدست منتقل می‌شود. در هدست‌های Google Daydream و Samsung Gear VR فایل ویدئوی مورد نظر روی گوشی‌ای که به هدست متصل گردیده وجود دارد. هدست واقعیت مجازی از دو فیلد ویدئویی که به یک صفحه نمایش متصل می‌شود استفاده می‌کند و یا از دو صفحه نمایش جداگانه برای چشم‌ها بهره می‌برد. همچنین برای ایجاد فاصله بین چشم‌ها و صفحه نمایش، از لنزهایی در مکانیزم آن‌ها استفاده شده است. از این رو در بعضی از مواقع این هدست‌ها با عنوان Goggles (عینک ایمنی) نیز یاد می‌شوند. این لنزها به‌صورت مجزا برای هر چشم تعبیه شده‌اند که با متمرکز کردن تصویر بر روی چشم و با استفاده از تصاویر دو بعدی، یک تصویر سه بعدی ارائه می‌دهند. برای درک بهتر این موضوع کاربر می‌تواند یکی از چشم‌های خود را بسته و پس از مدت زمانی آن را باز کند، در این صورت متوجه تفاوت بین تصویر دریافتی از دو چشم خود خواهد شد.

افزایش زاویه دید یکی از روش‌هایی است که هدست واقعیت مجازی می‌تواند با به‌ کارگیری آن به میزان بیشتری کاربر را در دنیای مجازی غوطه‌ور سازد. زاویه 360 درجه برای یک هدست بسیار بزرگ و غیرضروری است. اغلب این هدست‌ها از زاویه 100 تا 110 درجه برای نمایش تصاویر استفاده می‌کنند. برای اینکه تصویر دریافت شده مورد قبول واقع شود، سرعت فریمی معادل با 60 فریم بر ثانیه نیاز است، به این ترتیب از تکه تکه شدن تصویر و ایجاد احساس ناخوشایند برای کاربر جلوگیری می‌شود. هدست‌های واقعیت مجازی فعلی سرعتی فراتر از 60 فریم دارند، برای مثال هدست Oculus با سرعتی حدود 90 و هدست PlayStation VR با سرعتی حدود 120 فریم بر ثانیه تصاویر را در معرض نمایش قرار می‌دهند.

تشخیص حرکت سر:

هدست واقعیت مجازی سونی Playstation VR

ردیابی سر در هدست واقعیت مجازی به این معنا است که وقتی کاربر هدست را بر روی چشمان خود قرار می‌دهد، با حرکت دادن سر خود تصویر روی نمایشگر نیز تغییر می‌کند. برای مثال با تکان دادن سر به سمت بالا و پایین، تصویر هم در این جهات تغییر خواهد کرد. سیستمی به اسم 6DoF حرکات سر را در محورهای y، z و x تحت کنترل خود قرار می‌دهد، تا از این طریق بتواند حرکاتی از جمله جلو و عقب رفتن سر و از سمتی به سمت دیگر یا از شانه‌ای به شانه‌ی دیگر رفتن را تشخیص دهد.

در هدست‌های واقعیت مجازی برای تشخیص دادن حرکات سر قطعات دیگری نیز به‌ کار گرفته می‌شود که سنسورهای تشخیص چرخش، شتاب و میدان مغناطیسی از جمله این قطعات می‌باشند. تکنولوژی تشخیص حرکت برای تاثیرگذاری بیشتر باید سرعت زیاد و قابل قبولی داشته باشد، یعنی تاخیر آن کمتر از 50 فریم بر ثانیه باشد. در صورتی که سرعت تشخیص حرکت پایین باشد سیستم کارایی مقبولی نخواهد داشت. هدست Oculus Rift این تاخیر را به 30 فریم بر ثانیه کاهش داده است.

برای اینکه کاربر خود را بیشتر در دنیای مجازی احساس کند از صداهای سه بعدی در بازی‌های واقعیت مجازی استفاده می‌شود و با تشخیص حرکت سر صدا نیز تغییر می‌کند، بنابراین کاربر احساس می‌کند که صدایی در نزدیکی به گوشش می‌رسد.

تشخیص حرکت:

تشخیص حرکات سر یکی از برتری‌هایی است که هدست‌های واقعیت مجازی حرفه‌ای در مقایسه با هدست‌های موبایلی دارا می‌باشند. گفتنی است شرکت‌هایی که در حال تولید هدست‌های واقعیت مجازی حرفه‌ای هستند نیز همواره به دنبال روش‌های پیشرفت و ارتقا در این زمینه می‌باشند. کاربر هنگامی که هدست را بر روی چشم خود قرار می‎‌دهد اولین چیزی که انتظار مشاهده آن را دارد این است که دستان خود را در یک فضای مجازی مشاهده کند. برای مدتی Leap Motion وجود داشت که با استفاده از سنسور Infrared حرکات دست را تشخیص می‌داد. همچنین در این زمینه با انجام آزمایش‌هایی دوربین Kinect 2 مورد امتحان قرار گرفت که البته امروزه با ظهور Oculus، Valve و Sony انتخاب‌های هیجان‌انگیزتری پیش روی کاربران است.

Oculus Touch مجموعه‌ای از کنترلرهای بی‌سیم است که به کاربر این امکان را می‌دهد که از دستان خود در محیط مجازی استفاده کند. کاربر قادر خواهد بود از طریق دکمه‌ها و دیگر اجزای روی کنترلر، با دنیای مجازی ارتباط برقرار کند. به عنوان مثال اگر کاربر در حال انجام یک بازی واقعیت مجازی باشد، می‌تواند برای شلیک کردن با تفنگ از دکمه‌های روی کنترلر استفاده نماید. همچنین ماتریسی از سنسورها روی کنترلرها وجود دارد که حرکاتی مثل اشاره و دست تکان دادن را تشخیص می‌دهد.

این سیستم بسیار شبیه به سیستم فانوس دریایی (Valve’s Lighthouse) است، که کنترلرهای Vive برای حرکات دست روی آن تعبیه شده‌اند. چنین سیستمی قادر است محل دقیق سر و دست را بر اساس موقعیت زمانی توسط فوتوسل‌های موجود در هر کنترلر تشخیص دهد. Oculus Touch از دکمه‌های فیزیکی‌ای استفاده می‌کند که به طور باور نکردنی می‌تواند حرکات چندین کاربر را در یک محیط ردیابی کند. از دیگر روش‌های برقراری ارتباط با محیط مجازی می‌توان به کنترلرهای Xbox، فرمان‌های صوتی و دست‌کش‌های هوشمند اشاره کرد. همچنین زمانی که شخص روی تردمیل قرار می‌گیرد، سیستم Virtuix Omni با شبیه‌سازی محیطی که کاربر در حال انجام ورزش در آن است، نوعی دیگری از ارتباط را با فضای مجازی ایجاد می‌کند.

تشخیص حرکت چشم:

احتمالا ردیابی چشم آخرین قطعه از پازل VR است. سیستم تشخیص حرکت چشم در هدست‌های واقعیت مجازی Rift، Vive یا PS VR وجود ندارد، اما انتظار می‌رود که درآینده هدست FOVE از این قابلیت بهره‌مند گردد. سوالی که مطرح می‌شود این است که سیستم تشخیص حرکت چشم چگونه کار می‌کند؟

سنسورهای Infrared موجود در مانیتور، حرکت چشم کاربر را تعقیب می‌کنند، به این ترتیب از جهت نگاه کاربر به هر سمتی از محیط مجازی آگاه می‌شوند. اصلی‌ترین مزیت این سیستم این است که علاوه بر اجازه دادن به شخصیت‌های درون بازی برای واکنش نشان دادن به جهت نگاه کاربر، عمق دید را هم بهتر تشخیص می‌دهد.

در هدست‌های واقعیت مجازی استاندارد همه چیز متمرکز شده‌اند، البته در دنیای واقعی این روشی نیست که ما آن را تجربه می‌کنیم. در دنیای واقعی اگر جسمی در فاصله‌ی دوری مشاهده شود، اشیای نزدیک‌تر تار به نظر می‌رسند و بر عکس. با دنبال کردن حرکات چشم، سیستم FOVE می‌تواند چنین چیزی را در دنیای مجازی خود شبیه‌سازی کند. هدست‌ها به یک صفحه نمایشی با وضوح تصویری بهتر نیاز دارند تا زمانی که کاربر آن را مورد استفاده قرار می‌دهد با مجموعه‌ای از پیکسل‌ها مواجه نشود. تمام توضیحات فوق دید روشن‌تری به هنگام خرید هدست‌ واقعیت مجازی به شما می‌دهد.

0 دیدگاه برای آشنایی با طراحی و مکانیزم هدست‌های واقعیت مجازی

0 دیدگاه برای این محصول

اولین نفری باشید که دیدگاهی را ارسال می کنید برای “آشنایی با طراحی و مکانیزم هدست‌های واقعیت مجازی”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

captcha

هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.