آشنایی با واقعیت مجازی، واقعیت افزوده و واقعیت ترکیبی

تفاوت بین واقعیت مجازی، واقعیت افزوده و واقعیت ترکیبی چیست؟ با وجود این‌‌که تمامی این عبارات به اشکال مختلفی در دنیای بازی‌ها به کار برده می‌شوند، هر کدام از آن‌ها ویژگی‌های خاصی دارند و برای اهداف متفاوتی استفاده می‌شوند. در این مطلب تفاوت‌ها اساسی بین این سه فناوری را برای شما توضیح خواهیم داد.

در ابتدا این سه فناوری را به اختصار تعریف می‌کنیم:

واقعیت مجازی (Virtual reality) به معنای این است که به طور کامل در یک دنیای مجازی غرق شوید.

واقعیت افزوده (Augmented reality) شامل اضافه شدن تصاویر مجازی به دنیای واقعی است.

واقعیت ترکیبی (Mixed reality) اشیا مجازی و واقعی را با هم ترکیب می‌کند تا دنیایی ترکیبی، یا مخلوطی از فناوری واقعیت مجازی و واقعیت ترکیبی تولید کند.

همچنان سردرگمید؟ در ادامه هر کدام از این فناوری‌ها را با جزئیات بررسی می‌کنیم و توضیح می‌دهیم که به چه شکل در دنیای بازی‌ها به کار گرفته می‌شوند.

واقعیت مجازی (VR)

عینک‌های واقعیت مجازی The Vive و Oculus (از جمله هدست واقعیت Quest Oculus)، با بهره بردن از رویکردی هوشمندانه به شما اجازه می‌دهند که بدون خطر در سراسر دنیای واقعیت مجازی حرکت کنید. این دستگاه‌ها با استفاده از ایستگاه‌های پایه‌ فروسرخ یا مسیریابی درونی-بیرونی و از طریق دوربین‌های روی هدست که موقعیت مکانی شما در اتاق را دنبال می‌کنند، ابعاد فضای امن بازی را مشخص می‌کنند. سپس، هنگامی که شما در حال خارج شدن از آن منطقه امن باشید، این هدست با به نمایش در آوردن یک کادر محدودکننده به شما اخطار می‌دهد. به‌این شکل پیش از این‌که پای خود را به لبه مبل بکوبید، هدست واقعیت مجازی با ملایمت دنیای واقعی را به شما یادآوری می‌کند، برای این یک‌پارچه‌سازی دنیای واقعی با دنیای مجازی از ایده‌هایی از فناوری واقعیت افزوده استفاده شده است.

احتمالا واقعیت مجازی مفهومی است که بازیکنان رایانه شخصی بیشترین آشنایی را با آن دارند، چرا که برای استفاده از بسیاری از هدست‌های واقعیت مجازی فعلی به رایانه‌ای با سیستمی قدرتمند احتیاج دارید.

مفهوم فناوری واقعیت مجازی ساده است. شما محوطه‌‌ای مجازی را با دنیای بازی پر کرده و آن را از طریق هدستی تماشا می‌‌کنید که حرکات شما را دنبال می‌کند و میدان دید شما را به طور کامل با صفحه‌ای می‌پوشاند. اگر فناوری باکیفیت واقعیت مجازی با هدفون همراه شود، می‌تواند کاری کند که به طور کامل از مکان فیزیکی واقعی خود احساس جدایی کنید.

واقعیت مجازی از گذشته چیزی بوده است که بازیکنان و بازی‌سازان به دنبال آن بوده‌اند؛ غرق شدن کامل در بازی‌ها بدون هیچ حواس‌پرتی‌. اما پیاده کردن فناوری آن بسیار سخت است. شرکت نینتندو در سال 1995 اقدام به ساخت یک هدست واقعیت مجازی با نام Virtual Boy کرد، این هدست نه تنها به عنوان انقلابی در دنیای بازی‌ها شناخته نمی‌شود، بلکه یکی از بزرگترین شکست‌های این فضا به شما می‌رود.

واقعیت مجازی به تازگی و در سال 2016 با معرفی سه هدست واقعیت مجازی شناخته‌شده، به دنیای بازی‌سازی بازگشت: هدست Oculus Rift، هدست HTC Vive و هدست PlayStation VR. این سه برند باعث شدند که شناخت مخاطبان از فناوری واقعیت مجازی به شدت افزایش پیدا کند، هدست‌های این شرکت‌ها از کیفیت بصری بالا، تاخیر کم و رهگیری حرکتی تحسین‌برانگیزی بهره می‌بردند و قیمت آن‌ها به اندازه‌ای پایین بود که بازیکنان مشتاق بتوانند به آن‌ها دست پیدا کنند.

در هدست‌های واقعیت مجازی نسل جدید شاهد قیمت و کیفیت‌های متفاوتی هستیم، هدست PSVR گزینه‌ای ارزان برای کاربران کنسولی محسوب می‌شود و کیت‌های واقعیت مجازی قدرتمند Vive Pro قیمتی بیش از 2000 دلار دارند (و برای بهره بردن از آن‌ها به یک کامپیوتر قدرتمند هم احتیاج دارید). اما، بیشتر این هدست‌ها از تکنولوژی یکسانی برای ارائه این تجربه مجازی بهره می‌برند.

هدست‌های واقعیت مجازی، یا نمایشگرهای روی‌سر (HMDها)، از تصویرسازی برجسته‌ استفاده می‌کنند تا با گول زدن مغز کاری کنند که مخاطبان با نگاه کردن به تصاویر دو بعدی روی صفحه، تصاویری سه‌بعدی ببینند. برای انجام این کار، هدست‌ها یا برای هر چشم یک نمایشگر با تصویری به نمایش درمی‌آورند که با تصویر نمایشگر چشم دیگر کمی متفاوت است یا از یک نمایشگر با دو تصویر متفاوت استفاده می‌کنند. هدست‌ها برای جلوگیری از حالت تهوع مخاطبان ( که هنگام فریز شدن و یا گیر کردن تصاویر بدتر می‌شود) و بالا بردن میزان غوطه‌وری مخاطبان در تجربه واقعیت مجازی به نرخ تازه‌سازی (Refresh Rate) بالا تکیه می‌کنند.

فناوری واقعیت مجازی علاوه بر نمایشگرهای هدست‌ها، از چندین سنسور هم بهره می‌برد؛ این سنسورها هم در هدست‌‌ها و کنترلرها قرار می‌گیرند و هم در خود فضای بازی مستقر می‌شوند. فناوری فانوس دریایی (The Lighthouse) که در هدست‌ Index شرکت Valve و نمایشگرهای روی‌سر Vive شرکت HTC به کار گرفته شده است، از ایستگاه‌های پایه برای بررسی یک اتاق با لیزرهای نامرئی استفاده می‌کند، این لیزرها موقعیت و حرکات هدست‌ها و کنترلرها را تشخیص می‌دهند. از طرفی دیگر، سنسورهایی که به همراه هدست Oculus Rift فروخته می‌شوند، در واقع وبکم‌هایی هستند که پرتو فروسرخی که از هدست Rift و کنترلرهای Touch خارج می‌شود را تشخیص می‌دهند تا موقعیت ‌آن‌ها را در فضای سه‌بعدی پیدا کنند.

هدست‌های واقعیت مجازی مستقل، از فناوری‌ای که طی چندین سال توسط صنعت ساخت تلفن‌های همراه تکمیل شده و در تلفن‌های همراه هوشمند استفاده می‌شود، نیز بهره می‌برند. این دستگاه‌ها برای تشخیص چرخش کاربر از دوربین‌ها و ژریسکوپ‌هایی استفاده می‌کنند که در هدست قرار گرفته است، همچنین از سنسورهای مغناطیس‌سنج برای تشخیص جهت شمال جغرافیایی استفاده می‌شود تا مشخص شود که دستگاه رو به چه سمتی قرار گرفته است و برای تشخیص کشش جاذبه از سنسورهای شتاب‌سنج استفاده می‌شود تا جهت دستگاه و سرعت آن شناسایی شود. دوربین‌ها، سنسورها و یا ترکیبی از هر دوی آن‌ها، باعث می‌شوند که این دستگاه‌ها از توانایی مسیریابی درونی-بیرونی بهره برده و نیاز به سنسورهای اضافی خارجی نداشته باشند.

علی‌رغم فناوری پیشرفته‌ای که در صفحه نمایش‌ها استفاده می‌شود، واقعیت مجازی همچنان با مشکلات قابل‌توجهی روبه‌رو است. به عنوان مثال، نسخه واقعیت مجازی بازی Skyrim نشان می‌دهد که پیمایش مشکل بسیار بزرگی در فناوری واقعیت مجازی به حساب می‌آید. این بازی از بازیکنان می‌خواهد که با استفاده از عملکرد ناخوشایند تلپورت پیش‌فرض این بازی، برای حرکت در دنیای بازی به آرامی پرش کنند، این روش حرکت کردن برای بررسی دنیا بازی بسیار ناخوشایند بوده و استفاده از آن در مبارزه حتی سخت‌تر است. تعجبی ندارد که بیشتر بازیکنان به استفاده از این روش حرکتی برای بازی‌های خود علاقه‌ای ندارند و ترجیح می‌دهند که برای حرکت از یک کنترلر استفاده کنند. شاید استفاده از کنترلر روش آشناتری برای حرکت در بازی محسوب شود ولی بازیکنان که از این روش استفاده می‌کنند هم مستعد حالت تهوع هستند.

واقعیت افزوده (AR)

اگر هدف فناوری واقعیت مجازی وارد کردن شما به دنیای بازی باشد، فناوری واقعیت افزوده بازی را به دنیای شما وارد می‌کند. با وجود این‌که فناوری واقعیت افزوده حضور چندانی در بازی‌های رایانه شخصی ندارد، مدت‌هاست که این فناوری در بازی‌ها استفاده می‌شود و اکثر سخت‌افزار و بازی‌های آن برای کنسول‌ها، دستگاه‌های همراه و تلفن‌های همراه منتشر شده‌اند.

می‌توان گفت که واقعیت افزوده ساده‌ترین نوع از فناوری واقعیت مجازی محسوب می‌شود، اغلب در این فناوری شاهد چیزی بیشتر از به نمایش درآمدن یک تصویر مجازی روی تصاویر ویدئویی دنیای واقعی نیستیم.

در حالی که بسیاری از مخاطبان با شنیدن اسم فناوری واقعیت افزوده یاد بازی Pokemon Go می‌افتند، بازی‌های واقعیت افزوده سابقه بسیار بیشتری دارند. واقعیت افزوده اولین بار در اوایل دهه 2000 تا 2010 میلادی به فناوری‌ای شناخته‌شده‌ تبدیل شد، هنگامی که دستگاه PlayStation EyeToy از تصاویر بازیکنان در مینی‌گیم‌ها استفاده می‌کرد. دستگاه Kinect چند سال بعد همین کار را در ایکس باکس 360 انجام داد، و نینتندو هم کمی بعد با انتشار کنسول 3DS به همراه کارت‌های واقعیت افزوده به این دو شرکت پیوست. کنسول 3DS می‌توانست با استفاده از این کارت‌ها تصاویر شخصیت‌های نینتندو را در حال نشستن روی مبل شما نشان دهد یا مینی‌گیم‌هایی را روی سطوح مختلف خانه شما اجرا کند.

واقعیت افزوده با انتشار بازی Pokemon GO در سال 2016 باری دیگر توجه مخاطبان را جلب کرد، با وجود این‌که در نهایت مشخص شد که عناصر واقعیت افزوده این بازی کاملا انتخابی بوده و در واقع هسته مرکزی گیم‌پلی آن محسوب نشده و صرفا حقه‌ای جالب بودند. از زمان انتشار بازی Pokemon GO، به‌روزرسانی‌هایی برای این بازی منتشر شده‌اند تا پشتیبانی از فناوری واقعیت افزوده + (AR+) را به آن اضافه کنند، این قابلیت باعث می‌شود که تصاویر پوکیمون‌های بازی صرفا روی تصویر دوربین شما قرار نگرفته و به طور ثابت روی نقطه خاصی در دنیای واقعی قرار گیرند.

بازی Pokemon GO اولیه به ساده‌ترین شکل ممکن از فناوری واقعیت افزوده استفاده می‌کرد؛ عناصر بازی و تصاویر آن روی تصاویر زنده دوربین شما قرار می‌گرفتند. با اضافه شدن فناوری تشخیص تصویر، ردیابی حرکت و عناصری مانند سنسورهای نوری برای قرار دادن واقع‌گرایانه‌تر اجسام و عکس‌ها روی تصاویر زنده دوربین، یک لایه به میزان پیچیدگی فناوری این بازی اضافه شد.

پیچیده‌ترین فناوری واقعیت مجازی شامل عینک‌هایی مانند عینک Hololens شرکت مایکروسافت هستند، این عینک، تصویری را به طور مستقیم به دنیای واقعی اضافه می‌کند. آخرین نسخه‌های دستگاه Hololens لیزرهایی را به آینه‌هایی شلیک می‌کنند که با سرعت در حال نوسان هستند، سپس این آینه‌ها با بازتاب پرتوی لیزرها روی نمایشگرهایی که با نام موج‌بر (Waveguide) شناخته می‌شوند هولوگرام‌هایی را ایجاد می‌کنند. طی چند ماه گذشته، دستگاه‌هایی که به حل مشکلات و پیشرفت فناوری واقعیت افزوده اختصاص پیدا کرده‌اند، بیشتر برای شرکت‌ها و تجارت‌های بزرگ منتشر شده و در اختیار گیمرها و کاربران ساده قرار نگرفته‌اند (و چندین شرکت که از این فناوری برای ساخت دستگاه‌هایی برای کاربران عادی استفاده می‌کردند به کار خود پایان داده‌اند).

بر خلاف فناوری واقعیت مجازی، بزرگترین نقطه ضعف فناوری واقعیت افزوده این است که این فناوری مخاطبان را به طور کامل غرق خود نمی‌کند. به طور معمول ویژگی‌های واقعیت افزوده صرفا گزینه جالب و اختیاری‌ای هستند و به عنوان عنصری مرکزی در گیم‌پلی بازی معرفی نمی‌شوند. به طور مثال عکس گرفتن از شخصیت‌های مجازی در کنار حیوان خانگی شما جالب است، اما استفاده کردن از این فناوری هنوز آن‌قدر پرمشکل است که باعث می‌شود تجربه‌ای لذت‌بخش یا پرمعنی در اختیار مخاطبان قرار نگیرد.

البته که شاید در نسل بعدی فناوری واقعیت افزوده شاهد اتفاق‌های خوبی برای بازیکنان باشیم، نسل بعد این فناوری معمولا با نام واقعیت ترکیبی شناخته می‌شود.

واقعیت ترکیبی (MR)

اگر از افراد مختلفی بپرسید که آیا فناوری‌های واقعیت افزوده و واقعیت ترکیبی واقعا با هم تفاوت دارند یا خیر، پاسخ‌های مختلفی دریافت خواهید کرد. بسیاری از مخاطبان همچنان این عبارت‌ها را به جای هم به کار می‌برند. شرکت مایکروسافت به شدت در گیج کردن مخاطبان نقش داشته است، این شرکت نمایشگرهای روی‌سر(HMD) که واقعیت مجازی را با واقعیت افزوده ترکیب می‌کردند را با نام «واقعیت ترکیبی ویندوز» معرفی کرده است و در همین حین از عبارت هدست‌های واقعیت ترکیبی برای توصیف هدست Hololones استفاده کرده است.

برای مقاصد این مطلب، واقعیت ترکیبی را به عنوان فناوری‌ای تعریف می‌کنیم که از یکپارچه‌سازی پیچیده‌تر اشیا و موجودیت‌های مجازی در محیط دنیای واقعی استفاده می‌کند. به عنوان مثال، شاید واقعیت افزوده شامل چسباندن تصویری از شخصیت پیکاچو به میز شما باشد، اما واقعیت ترکیبی آن‌قدر پیچیده است که اگر دوربین را حرکت دهید یا مانعی جلوی آن بیاورید پیکاچو ناپدید می‌شود.

البته که واقعیت ترکیبی در بازی‌های ویدیویی هنوز بیشتر در حد فرض و گمان است. در حالی که برخی از نسخه‌های دمو و برنامه‌های وعده‌ داده شده آخرین نسل از دستگاه Hololens به تجربه واقعی واقعیت ترکیبی نزدیک‌تر از تجربه واقعیت افزوده هستند، هنوز شاهد به کارگیری آن‌ها در دنیای بازی‌ها نبوده‌ایم. مایکروسافت طی مراسم E3 2015 از دستگاه HoloLens رونمایی کرد و قول داد که این دستگاه «دنیای بازی‌ها را تغییر خواهد داد.»، اما HoloLens هیچ‌گاه برای بازی‌ها در حد انتظار ظاهر نشد. اگر اکنون برای خرید دستگاه Hololens به سایت مایکروسافت مراجعه کنید، این دستگاه به وضوح با برچسب «فناوری واقعیت ترکیبی برای بیزینس‌ها» معرفی شده است، با وجود این‌که چند بازی محدود هم به همراه این هدست‌های نسخه سازمانی به مخاطبان تحویل داده می‌شوند.

در حال حاضر، بزرگترین مشکل واقعیت ترکیبی مربوط به فناوری آن است، از آن‌جایی‌که این فناوری به‌نسبت جدید است، محدودیت‌های زیادی در عملکرد و توان‌مندی‌های آن وجود دارند. بزرگترین مشکل‌های هدست HoloLens میدان دید کوچک و کیفیت دید به‌نسبت پایین آن هستند، اما با پیشرفت این فناوری این مشکلات بدون شک بهبود پیدا خواهند کرد. نسخه جدید هدست HoloLens 2 از همین الان پیشرفت‌های گسترده‌ای در برخی ابعاد کرده است.

واقعیت مجازی، واقعیت افزوده و واقعیت ترکیبی فناوری‌های متمایزی هستند که در دسته‌بندی گسترده‌تر واقعیت‌های مجازی جا می‌گیرند. هر سه فناوری دارای نقاط ضعف و قوت خاص خود هستند. از آنجایی‌که این فناوری‌ها هنوز به‌نسبت جدید هستند، در حالی که توسعه‌دهندگان در حال بررسی محدودیت‌ها و گذر از آن‌ها هستند، مشکلاتی در زمینه واژه‌شناسی وجود دارد. از بین این سه فناوری، واقعیت مجازی بیشترین سلطه در دنیای بازی‌ها را دارد، ولی ممکن است طی سالیان آتی شاهد ورود فناوری واقعیت ترکیبی هم به این فضا باشیم.