واقعیت مجازی غوطه ور و ابعاد مختلف آن

سه نوع واقعیت مجازی

واقعیت مجازی (Virtual Reality) یا VR، یک محیط تجربی کاملاً دیجیتال، کامپیوتری و سه بعدی است. برخلاف رابط‌های کاربری سنتی که فقط به کاربران اجازه مشاهده صفحه نمایش را می‌دهند، VR به کاربر اجازه می‌دهد تا در یک تجربه قدم بگذارد، در یک دنیای سه بعدی غرق شود و با آن تعامل داشته باشد به گونه ای که این دنیا می‌تواند دنیای واقعی را شبیه‌ سازی کند یا کاملاً با آن متفاوت باشد.
برای غوطه وری، محیط های VR باید بتوانند موقعیت طبیعی صداها را نسبت به افراد و اشیاء در محیط و موقعیت سرِ کاربر، تکرار کنند.یک کامپیوتر با شبیه سازی هر چه بیشتر حواس - مانند بینایی، شنوایی و گاهی اوقات لامسه - به دروازه بان دنیایی جدید تبدیل می شود. تنها محدودیت های یک تجربه VR، عبارت است از در دسترس بودن محتوا و قدرت محاسباتی.
 
امروزه از 3 دسته اصلی شبیه سازی واقعیت مجازی استفاده می شود: شبیه سازی های غیر غوطه ور، نیمه غوطه ور و کاملاً غوطه ور.  

واقعیت مجازی غیر غوطه ور

به تجربه‌های مجازی غیر غوطه ور، اغلب به عنوان یک مقوله از واقعیت مجازی نگریسته نمی شود، زیرا در حال حاضر از آنها به نحوی بسیار رایج در زندگی روزمره استفاده می‌شود. این فناوری یک محیط کامپیوتری را فراهم می کند، اما به کاربر اجازه می دهد تا از محیط فیزیکی خود آگاه بماند و کنترل آن را حفظ کند. سیستم‌های واقعیت مجازی غیر غوطه ور، به رایانه یا کنسول بازی ویدیویی، نمایشگر و دستگاه‌های ورودی مانند صفحه کلید، موس و کنترلر متکی هستند. یک بازی ویدیویی یک نمونه عالی از یک تجربه VR غیر غوطه ور است.
دستکش‌های داده می‌توانند به کاربر اجازه دهند تا حرکاتی مانند فشار دادن یا چرخش را برای تعامل با اشیاء به روشی طبیعی انجام دهد

واقعیت مجازی نیمه غوطه ور

تجربیات مجازی نیمه غوطه ور، یک محیط نیمه مجازی را در اختیار کاربران قرار می دهد. این محیط، هنگامی که آنها بر روی تصویر دیجیتال تمرکز می کنند، همچنان به کاربران این درک را خواهد داد که در واقعیتی متفاوت هستند، اما همچنین به کاربران اجازه می دهد تا با محیط فیزیکی خود در ارتباط باقی بمانند. فناوری نیمه غوطه‌ ور، واقع‌ گرایی را از طریق گرافیک سه ‌بعدی ارائه می‌کند، اصطلاحی که به عنوان عمق واقعیت عمودی شناخته می‌شود. گرافیک جزئی تر منجر به  ایجاد یک حس غوطه ورتر می شود. از این دسته از VR اغلب برای مقاصد تحصیلی یا آموزشی استفاده می شود و به نمایشگرهای با وضوح بالا، رایانه های قدرتمند، پروژکتورها یا شبیه سازهای سخت که تا حدی طراحی و عملکرد مکانیسم های کاربردی دنیای واقعی را تکرار می کنند، متکی است.
 

واقعیت مجازی کاملاً غوطه ور

شبیه ‌سازی‌های کاملاً غوطه ‌ور، واقعی‌ترین تجربه شبیه ‌سازی را به کاربران ارائه می‌دهند که با دید و صدا کامل می‌شود. برای تجربه و تعامل با واقعیت مجازی کاملاً غوطه ور، کاربر به عینک VR مناسب یا نمایشگر نصب روی سر (head mount display) (HMD) نیاز دارد. هدست های واقعیت مجازی محتوایی با وضوح بالا و میدان دیدی وسیع را ارائه می دهند. نمایشگر معمولاً بین چشم‌های کاربر تقسیم می‌شود و یک جلوه‌ی سه ‌بعدی استریوسکوپی ایجاد می‌کند و با ردیابی ورودی ترکیب می‌شود تا تجربه‌ای همه ‌جانبه و باور پذیر ایجاد کند. از این نوع VR معمولاً برای بازی و سایر اهداف سرگرمی استفاده می شود، اما استفاده از آن در بخش‌های دیگر، به ویژه در آموزش، در حال حاضر در حال افزایش است. امکانات برای استفاده از VR بی پایان است.
   واقعیت مجازی همه جانبه یا غوطه ور (Immersive VR) ارائه یک محیط مصنوعی است که به طور قانع کننده ای جایگزین محیط واقعی کاربران می شود تا بتوانند محیطی ناباورانه را تجربه و کاملاً باور کنند و به طور کامل با محیط ایجاد شده درگیر شوند.

چرا اجساد مجازی، سرمایه گذاری عاقلانه ای برای دانشکده های پزشکی هستند؟

درک کامل از آناتومی انسان، اساس موفقیت پزشکی است. کالبد شکافی جسد از دیر باز برای همه دانشجویان پزشکی سال اول و دوم مرسوم بوده است، اما صنعت پزشکی به سمت استفاده از فناوری در برنامه‌های درسی آموزش آناتومی خود حرکت کرده است. ابزارهایی مانند آموزش آناتومی واقعیت مجازی (جسدهای مجازی) در حال افزایش محبوبیت هستند و تاکنون ثابت کرده اند که ابزار ارزشمندی در کلاس هستند.
 
در حالی که بسیاری از پزشکان به سرعت به این نکته اشاره می‌کنند که نقش VR باید تکمیل کننده جسدهای سنتی باشد، نه جایگزینی کامل آنها، جسد انسان در بر دارنده مجموعه‌ای از چالش‌ها روی میز است که می‌توان با استفاده از جسد مجازی (به طور جزئی یا کامل)، آن چالش ها را حل کرد. هدف، ایجاد تعادل بین سنت و فناوری است، و به این وسیله، ابزار دیگری را برای کمک به نجات جان ها برای پزشکان مشتاق فراهم می آورد.
 

با کمبود اجساد مواجه هستیم

تعداد دانشجویان ثبت نام کننده در دانشکده های پزشکی در حال افزایش است. انجمن کالج های پزشکی آمریکا گزارش داد که ثبت نام برای سال تحصیلی 20-2019، 52 درصد بیشتر از سال تحصیلی 03-2002 بوده است. این چیزی سوای برنامه‌های دستیار پزشک و متخصص پرستار است که تعداد ثبت‌نام‌ها در آنها نیز در حال افزایش است. به منظور یادگیری عملی مؤثر، اکثر دانشکده های پزشکی به هر چهار تا شش دانشجو یک جسد اختصاص می دهند. و در حالی که دولت فدرال بر اهدای کل بدن در ایالات متحده نظارت نمی کند، توسط محققان تخمین زده می شود که تنها کمتر از 20000 آمریکایی هر ساله بدن خود را به تحقیقات و آموزش پزشکی اهدا می کنند. و ایالات متحده در این کمبود منحصر به فرد نیست. بر اساس مجله انجمن کالج های پزشکی آمریکا، تنها 32 درصد از کشورهایی که از جسد در آموزش آناتومی پزشکی خود استفاده می کنند، منحصراً از اجساد اهدایی استفاده می کنند. 66 درصد کشورها نیز در برنامه های آموزشی خود مجبور به تهیه اجساد بی صاحب هستند.
قبل از این که وارد فضای مجازی شوید، با عینک خود در فضای فیزیکی قدم بزنید تا مرزهای خود را کالیبره کنید. بسیاری از سیستم‌های واقعیت مجازی زمانی که به دیوار نزدیک می‌شوید به شما هشدار می‌دهند، اما مهم است که از فضای فیزیکی خود آگاه باشید و صرفاً به این هشدارها وابسته نباشید.

اجساد گران هستند

تهیه اجساد، هزینه فوق العاده ای را به دانشکده های پزشکی تحمیل می کند. آزمایشگاه‌های جسد دارای استانداردهای نظارتی دولتی و بهداشتی گسترده‌ای هستند که باید رعایت شوند. ساخت یک آزمایشگاه جدید جسد که این الزامات را برآورده می کند، می تواند ده ها میلیون دلار برای دانشکده های پزشکی هزینه در بر داشته باشد. و هزینه خرید جسد تازه نیز هر ساله افزایش می یابد. اگر چه اجساد، با هدیه کردن سخاوتمندانه اهداکنندگان بدن تأمین می شوند، دانشکده های پزشکی هزینه حمل و نقل، مومیایی کردن و نگهداری اجساد را پرداخت می کنند. خرید هر جسد کامل بین 2000 تا 3000 دلار هزینه در بر دارد. هزینه ساخت یک آزمایشگاه مجازی جسد، تنها کسری از قیمت یک آزمایشگاه معمولی در می آید، و مجوزهای سالانه دانشجویی برای برنامه درسی آناتومی VR، به طور قابل توجهی کمتر از خرید اجساد کامل در می آید.
 

اجساد، قابل استفاده مجدد نیستند

وقتی هم کمبود و هم قیمت جسد سنتی را در نظر می گیریم، ویژگی "بازسازی" جسد مجازی به یک عامل مهم در تصمیم گیری برای ترکیب فناوری در فرآیند آموزش آناتومی تبدیل می شود. ساعت‌ها طول می‌کشد تا بافت پوشاننده از ساختار جسد انسان پاک شود. یک لغزش سریع یا برش اشتباه می تواند منجر به تخریب اندام یا سیستم شود که مانع از آموزش همه دانشجویانی می شود که برای یادگیری مطالب به آن جسد متکی هستند. با یک جسد مجازی، بازگشت از اشتباهات و جلوگیری از اتلاف ساعت ها کار، آسان است. وقتی ترس از اشتباه کردن از فرآیند یادگیری حذف می شود، دانشجویان تمایل دارند زمان بیشتری را صرف کاوش و یادگیری کنند.  با یک جسد مجازی، بازگشت از اشتباهات و جلوگیری از اتلاف ساعت ها کار، آسان است. وقتی ترس از اشتباه کردن از فرآیند یادگیری حذف می شود، دانشجویان تمایل دارند زمان بیشتری را صرف کاوش و یادگیری کنند.

سه نکته برای کمک به ایمن ماندن در واقعیت مجازی

زیبایی واقعیت مجازی، و همچنین نفرین آن، این است که پس از غوطه ور شدن، فوراً وجود دنیای فیزیکی را فراموش می کنید. عینک واقعیت مجازی حواس کاربر را پرت می کند و دید محیط واقعی او را کاملا مسدود می کند. این برای ذهن عالی است، اما می تواند برای بدن خطرناک باشد. هنگامی که کاربران  VRدر مورد ایمنی خود فعال نباشند، آسیب های جدی ممکن است رخ دهد. ما در این جا سه پیشنهاد برای کمک به ایمن نگه داشتن خودتان در واقعیت مجازی بیان می کنیم.
 

فضای فیزیکی را تمیز کنید

انتخاب دقیق فضای فیزیکی که در آن وارد دنیای واقعیت مجازی می شوید بسیار مهم است. حتی اگر تصمیم داشته باشید که در تجربه واقعیت مجازی خود بنشینید، توجه داشته باشید که خم شدن، تکان خوردن، دست دراز کردن، واکنش‌های رایج در تجربه واقعیت مجازی هستند. فضایی را انتخاب کنید که نزدیک پله ها، بالکن ها یا پنجره ها نباشد. اثاثیه و خرت و پرت ها را از سر راه خود بردارید تا به چیزی برخورد نکنید و زمین نخورید (گوشه های میز، لبه های فرش و گیاهان، بزرگ ترین موانع در این رابطه هستند). حیوانات خانگی خود را در اتاق دیگری نگه دارید تا در فضای شما پرسه نزنند و پا روی آنها نگذارید یا روی آنها سکندری نخورید. نزدیک کسی نایستید وگرنه ممکن است با او برخورد کنید یا به صورت او ضربه بزنید. یک فضای وسیع و تمیز، امن ترین گزینه برای جلوگیری از وارد آوردن آسیب جدی به خود و دیگران است.
 

مرزهای VR را تنظیم کنید

فضاهای مجازی بی حد و مرز هستند. اتاق نشیمن و کلاس درس اما این گونه نیست. قبل از این که وارد فضای مجازی شوید، با عینک خود در فضای فیزیکی قدم بزنید تا مرزهای خود را کالیبره کنید. بسیاری از سیستم‌های واقعیت مجازی زمانی که به دیوار نزدیک می‌شوید به شما هشدار می‌دهند، اما مهم است که از فضای فیزیکی خود آگاه باشید و صرفاً به این هشدارها وابسته نباشید. نقص سخت‌افزار یا نرم‌افزار ممکن است از دقیق بودن این هشدارها جلوگیری کند، یا ممکن است یک جسم فیزیکی که پس از ورود شما به داخل جابه‌جا شده باشد، از قابل اعتماد بودن بی‌قید و شرط این هشدارها جلوگیری کند.
 

در حالت نشسته باقی بمانید

همواره بنشینید، مگر این که پیاده رَوی، بخشی جدایی ناپذیر از فضای VR باشد که در آن مشغول هستید. نشستن بهترین راه برای جلوگیری از برخورد است. حتی اگر قبل از قرار دادن عینک واقعیت مجازی، خود را با فضای فیزیکی اطرف خود میزان و مرزهای VR خود را تعیین کرده باشید، هنگامی که فضای واقعیت مجازی، شما را در بر می گیرد، اگر در حال راه رفتن یا حرکت باشید، فراموش کردن اشیاء یا مرزهای فیزیکی دور و بر، خیلی راحت صورت می گیرد. برخورد به دیوار، تصادف با مبلمان یا زمین خوردن روی سیم هدست راهی مطمئن برای از بین بردن تجربه واقعیت مجازی شما است و احتمال دارد آسیب زیادی به خود وارد کنید.
هزینه ساخت یک آزمایشگاه مجازی جسد، تنها کسری از قیمت یک آزمایشگاه معمولی در می آید، و مجوزهای سالانه دانشجویی برای برنامه درسی آناتومی VR، به طور قابل توجهی کمتر از خرید اجساد کامل در می آید.  

تعریفی نهایی از واقعیت مجازی همه جانبه یا غوطه ور

به این ترتیب در یک تعریف می توان گفت واقعیت مجازی همه جانبه یا غوطه ور (Immersive VR) ارائه یک محیط مصنوعی است که به طور قانع کننده ای جایگزین محیط واقعی کاربران می شود تا بتوانند محیطی ناباورانه را تجربه و کاملاً باور کنند و به طور کامل با محیط ایجاد شده درگیر شوند. غوطه وری یک عنصر مهم از برنامه های کاربردی واقعیت مجازی است، مثلاً در بازی های VR و درمان با واقعیت مجازی.
 ابزارهایی مانند آموزش آناتومی واقعیت مجازی (جسدهای مجازی) در حال افزایش محبوبیت هستند و تاکنون ثابت کرده اند که ابزار ارزشمندی در کلاس هستند.غوطه وری معمولاً در یک مقیاس یا در امتداد یک پیوستار در نظر گرفته می شود، از حداقل غوطه ور شدن تا کاملاً غوطه ور شدن. به طور معمول، تعامل کاربر بر این اساس متفاوت است، اگرچه تا حدی به تفاوت های فردی نیز بستگی دارد. یک محیط غوطه ور ناکافی کاربر را درگیر نمی کند، در حالی که محیطی که به طور کامل دنیای واقعی را تکرار می کند می تواند اثرات روانی غیرقابل پیش بینی داشته باشد. تا به امروز، سناریوی دوم مشکلی ایجاد نکرده است زیرا آن سطح از غوطه وری هنوز به دست نیامده است.
 

عناصری از محیط های مجازی که غوطه وری را در تجربه افزایش می دهند:

 
* تداوم محیط: کاربر باید بتواند از همه جهت به اطراف نگاه کند و تداوم محیط را داشته باشد.
 
* انطباق با دید انسان: محتوای بصری باید با عناصری مطابقت داشته باشد که به انسان اجازه می دهد محیط خود را درک کند، به طوری که برای مثال، اجسام در دوردست به اندازه درک ما از اندازه و فاصله آنها از ما اندازه گیری می شوند. اختلاف منظر حرکت تضمین می کند که با تغییر دیدگاه ما، دید ما از اشیاء به طور مناسب تغییر کند.
 برخلاف رابط‌های کاربری سنتی که فقط به کاربران اجازه مشاهده صفحه نمایش را می‌دهند، VR به کاربر اجازه می‌دهد تا در یک تجربه قدم بگذارد، در یک دنیای سه بعدی غرق شود و با آن تعامل داشته باشد به گونه ای که این دنیا می‌تواند دنیای واقعی را شبیه‌ سازی کند یا کاملاً با آن متفاوت باشد.* آزادی حرکت: مهم است که کاربر بتواند به طور معمول در محدوده محیط حرکت کند. این ظرفیت را می‌توان در  VR  مقیاس-اتاق و اتاق‌های VR اختصاصی به دست آورد، اما برای VR ایستا به سخت‌ افزار پیچیده نیاز دارد و برای VR مستقر شده غیرممکن است.
 
* تعامل فیزیکی: یک کاربر باید بتواند با اشیاء موجود در محیط مجازی به همان روشی که در زندگی واقعی انجام می دهد، تعامل داشته باشد. برای مثال، دستکش‌های داده می‌توانند به کاربر اجازه دهند تا حرکاتی مانند فشار دادن یا چرخش را برای تعامل با اشیاء به روشی طبیعی انجام دهد – کارهایی مثل چرخاندن دستگیره در یا برداشتن کتاب.
 
* بازخورد فیزیکی: کاربر باید بازخورد لمسی دریافت کند تا احساس تعامل در دنیای واقعی را تکرار کند. بنابراین، به عنوان مثال، هنگامی که یک کاربر دستگیره در را می چرخاند، نه تنها حرکت را تکرار می کند، بلکه احساس داشتن آن شیء را در دست خود تجربه می کند.
 
* تعامل روایت: کاربر باید توانایی تصمیم گیری در مورد جریان روایت یا داستان را داشته باشد. محیط باید شامل نشانه هایی باشد که کاربر را به سمت ایجاد تحولات جالب سوق دهد.
 
* صدای سه بعدی: برای غوطه وری، محیط های VR باید بتوانند موقعیت طبیعی صداها را نسبت به افراد و اشیاء در محیط و موقعیت سرِ کاربر، تکرار کنند.
 فناوری نیمه غوطه‌ ور، واقع‌ گرایی را از طریق گرافیک سه ‌بعدی ارائه می‌کند، اصطلاحی که به عنوان عمق واقعیت عمودی شناخته می‌شود. گرافیک جزئی تر منجر به  ایجاد یک حس غوطه ورتر می شود. از این دسته از VR اغلب برای مقاصد تحصیلی یا آموزشی استفاده می شود.
منبع:
آیوی ویگمور، heizenrader