واقعیت افزوده چگونه کار می کند؟

تصویر: بازدیدکنندگان یک هدست واقعیت مجازی مایکروسافت هولولنز را در نمایشگاه Viva Technology در پاریس، فرانسه امتحان می کنند.
 
با هر قدم به جلو در انقلاب دیجیتال، «ماتریکس» کمتر شبیه داستان و بیشتر شبیه واقعیت می شود. این تا حدی به این دلیل است که مهندسان سخت‌افزار و توسعه‌دهندگان نرم‌افزار همچنان به اصلاح فناوری‌های واقعیت افزوده خود ادامه می‌دهند و مرز بین زندگی واقعی و مجازی را همیشه مبهم‌تر می‌کنند، مهم نیست که کیانو ریوز چقدر در تلاش برای متمایز کردن این دو چشم دوخته است. به نظر می رسد واقعیت افزوده (Augmented reality (AR))، به زودی ممکن است واقعیت واقعی برای همه ما باشد.
 
واقعیت افزوده ترکیبی از عناصر دیجیتال تعاملی - مانند پوشش های بصری خیره کننده، بازخورد لمسی وزوز، یا سایر پیش بینی های حسی - در محیط های دنیای واقعی ما است. اگر بازی پوکمون گو را تجربه کرده باشید، شاهد واقعیت افزوده در عمل بوده اید. این بازی موبایلی (که زمانی بسیار محبوب بود) به کاربران این امکان را می‌داد تا دنیای اطراف خود را از طریق دوربین گوشی‌های هوشمند خود مشاهده کنند در حالی که آیتم‌های بازی، از جمله نمادهای روی صفحه، امتیازات و موجودات همیشه گریزان پوکمون را به نمایش می‌گذارند، به‌صورت پوشش‌هایی که باعث می‌شد آن‌ها به نظر، در محله واقعی شما، درست باشند. طراحی بازی به قدری غوطه‌ورانه بود که میلیون‌ها کودک و بزرگسال را به طور یکسان در حیاط خلوت‌های دنیای واقعی خود به راه رفتن (و تلوتلو خوردن غافلانه) در جستجوی جوایز مجازی وامی داشت.

Google SkyMap یکی دیگر از برنامه های شناخته شده AR است. هنگامی که دوربین تلفن هوشمند یا رایانه لوحی خود را به سمت آسمان ها می گیرید، اطلاعات مربوط به صورت های فلکی، سیارات و موارد دیگر را پوشش می دهد. Wikitude  برنامه‌ای است که اطلاعات مربوط به یک نقطه عطف یا شیء را با استفاده از دوربین تلفن هوشمندتان، و به سادگی با اشاره به آن، جستجو می‌کند. برای تجسم مبلمان جدید در اتاق نشیمن خود به کمک نیاز دارید؟ برنامه IKEA Place قبل از خرید یک کاناپه جدید، برای آن فضا پوشش ایجاد می کند تا بتوانید از تناسب آن مطمئن شوید.
 
اما AR چیزی بیش از سرگرمی در گوشی های هوشمند است. این فناوری‌ای است که در موارد جدی‌تر، از تجارت گرفته تا جنگ و دارو، کاربرد پیدا می‌کند.
 
برای مثال، ارتش ایالات متحده از ابزارهای واقعیت افزوده برای ایجاد مأموریت های آموزشی دیجیتالی پیشرفته برای سربازان استفاده می کند. این آن چنان به مفهومی رایج تبدیل شده است که به یک برنامه ارتش یک نام رسمی در تین رابطه داده شده است: محیط آموزشی مصنوعی، یا STE (Synthetic Training Environment). عینک‌ها و هدست‌های AR پوشیدنی ممکن است به ارتش‌های آینده‌نگر کمک کنند تا با سرعت‌های باورنکردنی بیش از حد، داده‌ها را پردازش کنند و به فرماندهان کمک می‌کنند تا تصمیمات بهتری در میدان نبرد، در پرواز بگیرند. مزایای تجاری شگفت انگیزی نیز وجود دارد. به عنوان مثال، برنامه مسافربری Gatwick به مسافران کمک می کند تا با استفاده از برنامه واقعیت افزوده خود، از جنون فرودگاهی پرجمعیت عبور کنند.
 
امکانات فناوری AR نامحدود است. تنها ابهام این است که توسعه‌دهندگان چقدر راحت و سریع این قابلیت‌ها را در دستگاه‌هایی که روزانه از آن‌ها استفاده خواهیم کرد، ادغام خواهند کرد.
 

افزایش دنیایمان

 تصویر: پراناو میستری دوربین جدید پروژه SixthSense را نشان می دهد که در آن کاربر می تواند با استفاده از ژست کادربندی عکس بگیرد.
 
ایده اصلی واقعیت افزوده، قرار دادن گرافیک، صدا و سایر پیشرفت‌های حسی بر روی یک محیط واقعی به صورت بلادرنگ یا در لحظه است. خیلی ساده به نظر می رسد. علاوه بر این، آیا شبکه های تلویزیونی دهه هاست که این کار را با گرافیک انجام نمی دهند؟ با این حال، واقعیت افزوده از هر فناوری دیگری که در پخش‌های تلویزیونی دیده‌اید، پیشرفته‌تر است، اگرچه برخی از جلوه‌های تلویزیونی جدید مانند RACEf/x و اولین خط پایین سوار شده در بازی‌های تلویزیونی فوتبال ایالات متحده، که هر دو توسط Sportvision ایجاد شده‌اند، به آن نزدیک هستند. اما این سیستم ها گرافیک را تنها برای یک دیدگاه نمایش می دهند. نسل بعدی سیستم های واقعیت افزوده، گرافیک را برای دیدگاه هر بیننده‌ای نمایش می دهند.
 
برخی از هیجان‌انگیزترین کارهای واقعیت افزوده در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی در دانشگاه‌های سراسر جهان شروع شد. در فوریه 2009، فن‌دوستان در کنفرانس TED  همگی در توییتر بودند، زیرا پتی ماس و پراناو میستری یک سیستم واقعیت افزوده پیشگامانه را ارائه کردند که آن‌ها به عنوان بخشی از گروه واسط‌های سیال آزمایشگاه رسانه MIT آن را توسعه دادند. آن‌ها آن را SixthSense نامیدند، و اگرچه این پروژه متوقف شده است، اما نمای کلی خوبی از نحوه یافتن اجزای اساسی است که در بسیاری از سیستم‌های واقعیت افزوده یافت می‌شوند:
 
* دوربین
* پروژکتور کوچک
* گوشی های هوشمند
* آینه
 
 این اجزا در یک دستگاه بندبند مانند که کاربر آن را به دور گردن خود می‌بست، به هم متصل می‌شدند. کاربر همچنین چهار کلاهک رنگی روی انگشتان می‌گذاشت و از این کلاه‌کها برای دستکاری تصاویری که پروژکتور منتشر می‌کرد استفاده می‌شد .
 
SixthSense قابل توجه بود زیرا تنها از این اجزای ساده و آماده استفاده کرد که حدود 350 دلار قیمت داشتند. همچنین قابل توجه بود زیرا پروژکتور اساساً هر سطحی را به یک صفحه نمایش تعاملی تبدیل می کرد. اساساً، دستگاه با استفاده از دوربین و آینه برای بررسی دنیای اطراف کار می‌کرد، آن تصویر را به تلفن می‌خوراند (که تصویر را پردازش می‌کرد، مختصات GPS را جمع‌آوری می‌کرد و داده‌ها را از اینترنت می‌کشید)، و سپس اطلاعات را از پروژکتور بر روی سطح مقابل کاربر، خواه مچ دست، دیوار یا حتی یک شخص، پخش می‌کرد. از آن جایی که کاربر دوربین را روی قفسه سینه خود قرار داده بود، SixthSense هر چیزی را که به آن نگاه می کرد، تقویت می کرد. به عنوان مثال، اگر او یک قوطی سوپ را در یک فروشگاه مواد غذایی برمی داشت، SixthSense اطلاعاتی در مورد مواد تشکیل دهنده، قیمت، ارزش غذایی سوپ - حتی نظرات مشتریان - پیدا می کرد و روی آن قرار می داد.
 

واقعیت افزوده در گوشی های هوشمند

 تصویر: پوکمون گو. توریستی بازی واقعیت افزوده Pokemon Go شرکت نینتندو را در تروکادرو مقابل برج ایفل در ۸ سپتامبر ۲۰۱۶ در پاریس بازی می‌کند. این بازی به بازیکنان این امکان را می دهد تا موجودات مجازی پراکنده در فضاهای عمومی را در گوشی هوشمند یا تبلت خود شکار کنند.
 
در هلند، دارندگان تلفن های همراه می توانند اپلیکیشنی به نام Layar را دانلود کنند که از دوربین و قابلیت های GPS گوشی برای جمع آوری اطلاعات در مورد مناطق اطراف استفاده می کند. سپس Layar اطلاعاتی در مورد رستوران ها یا سایت های دیگر در آن منطقه نشان می دهد و این اطلاعات را روی صفحه نمایش تلفن قرار می دهد. حتی می‌توانید تلفن را به سمت یک ساختمان بگیرید و Layar به شما می‌گوید که آیا شرکت‌هایی در آن ساختمان استخدام می‌کنند، یا ممکن است بتواند عکس‌های ساختمان را در فلیکر پیدا کند یا تاریخچه آن را در ویکی‌پدیا بیابد.
 
Layar تنها کاربرد در نوع خود نیست. در اکتبر 2018، سازمانی به نام Mural Arts Philadelphia یک نقاشی دیواری تعاملی غول پیکر در فضای باز ایجاد کرد. بینندگان گوشی های هوشمند خود را به سمت قسمت هایی از نقاشی دیواری نشانه می رفتند و سپس هولوگرام های مختلف را مشاهده می کردند و به موسیقی های همنوا با آنها گوش میدادند تا یک تجربه هنری کاملاً فراگیر را تجربه کنند. و در یک رؤیای علمی-تخیلی محقق شده، طرفداران فیلم‌ها اکنون می‌توانند Holochess «جنگ ستارگان» را مستقیماً با گرافیک و صداهای آینده‌نگر کامل روی تلفن‌های خود اجرا کنند.
 
متخصصان مراقبت های بهداشتی ممکن است به زودی به AR مجهز به گوشی هوشمند تکیه کنند. شرکتی به نام Tissue Analytics در حال توسعه اپلیکیشنی است که به پزشکان و پرستاران کمک می‌کند از تلفن‌های خود برای شناسایی سریع انواع زخم‌ها برای تشخیص سریع‌تر و مراقبت کارآمدتر استفاده کنند.
 
اپلیکیشنی که Augment  نام دارد تقریباً هر محصول جدیدی را در محیطی واقعی پخش می کند. خواه یک تکیه گاه جدید باشد یا یک لامپ، خریداران بالقوه می توانند محصول را در خانه خود "نظاره" کنند و قبل از خرید، تمام اطلاعات و نظرات را مطالعه کنند. AR Compass Map 3D مانند یک برنامه نقشه برداری روی استروئیدها است. قطب نما و پوشش های نقشه را با دوربین شما ترکیب می کند تا یک نقشه سه بعدی کاملاً غوطه ور ایجاد کند که شما را به هر کجا که می خواهید بروید راهنمایی می کند.
 
به طور مشابه، شرکتی به نام Total Immersion برنامه های متنوعی را برای تجارت و سرگرمی ایجاد می کند. آیا می‌خواهید بدانید که قاب‌های عینک جدید قبل از خرید آنلاین روی صورت شما چگونه به نظر می‌رسند؟ از برنامه استفاده کنید تا آن فریم ها را روی چهره مجازی خود بکشید و فوراً متوجه خواهید شد که لبه‌های شاخدار واقعاً به شما نمی آید.
 
سپس برنامه هایی مشابه Pokemon Go که قبلاً در مورد آن گفته شد وجود دارد، مثل بازی ای که در سال 2016 بسیار محبوب بود و به بازیکنان این امکان را می داد تا موجودات مجازی پراکنده در مکان های عمومی را در تلفن هوشمند یا تبلت خود شکار کنند.
 

واقعیت افزوده در ارتش

 تصویر: بازی ویدیویی کنترل کننده تفنگ تهاجمی. Jakub Ginda از یک کنترلر تفنگ تهاجمی نیروی نخبگان ارتش ایالات متحده برای انجام یک بازی ویدیویی استفاده می کند. کاربردهای نظامی زیادی برای بازی های ویدئویی تیراندازی اول شخص پیدا شده است.
 
نظامیان برخی از اولین پذیرندگان فناوری بازی بودند که آموزش سربازان برای جنگ را به صورت واقع بینانه اما در محیط های امن را امکان پذیر می دیدند. و ارتش نیز احتمالاً همین کار را با AR انجام خواهد داد.
 
سربازان در یک محیط میدان جنگ غوطه‌ورتر که با نمایشگرهای نصب‌شده روی کلاه ایمنی، عینک‌های هوشمند و موارد دیگر برجسته شده است، فرو می‌روند.
 
یک شرکت کانادایی، دستگاه های واقعیت افزوده را به ارتش ایالات متحده فروخته است. این شرکت یک نمایشگر روی سر تولید می کند - نوعی دستگاه که قرار بود واقعیت مجازی را برای ما به ارمغان بیاورد - که اطلاعات را بر روی دنیای شما قرار می دهد. گروهی از سربازان را در نظر بگیرید که در یک مخفیگاه مخالفانT عملیات شناسایی انجام می دهند. یک نمایشگر روی سر مجهز به واقعیت افزوده می‌تواند نقشه‌ها یا نمایی از ماهواره یا پهپاد را مستقیماً روی میدان دید سربازان پوشش دهد.
 
اکنون که برخی از بسیاری از کاربردهای فعلی و رو به رشد واقعیت افزوده را مشخص کرده‌ایم، اجازه دهید نگاهی به محدودیت‌های این فناوری و آنچه در آینده خواهد داشت بیندازیم.
 

انقلاب AR موبایل

ما می‌توانیم با نمونه‌هایی از برنامه‌های واقعیت افزوده مبتنی بر گوشی‌های هوشمند ادامه دهیم، اما این برنامه‌ها به سرعت می‌آیند و محو می‌شوند. شاید ذکر این نکته قابل توجه تر باشد که سازندگان آنقدر از موفقیت AR مطمئن هستند که در واقع در حال ساخت دستگاه هایی برای برجسته کردن تجربه AR هستند.
 
دو رهبر قدرتمند فناوری - اپل و گوگل - همچنان به اصلاح دستگاه های تلفن همراه خود برای رسیدگی به نیازهای نرم افزارهای خاص AR ادامه می دهند. این رایانه‌های جیبی با پردازنده‌های سریع‌تر برای آیفون، آی‌پد و کل کهکشان گوشی‌های هوشمند مبتنی بر اندروید، اکنون به اندازه‌ای قدرتمند هستند که می‌توانند انواع برنامه‌های فشرده داده را اجرا کنند، از جمله برنامه‌هایی که دارای AR هستند. همراه با گسترش اجتناب‌ناپذیر شبکه‌های داده 5G سریع‌تر، این دستگاه‌ها می‌توانند مقادیر شگفت‌انگیزی از داده‌ها را ارسال و دریافت کنند که AR را سریع‌تر و بهتر از همیشه می‌کند.
 

محدودیت ها و آینده واقعیت افزوده

 تصویر: مسافران لندن با تجربه واقعیت افزوده التون جان در ایستگاه کینگز کراس در 23 ژانویه 2018 به لس‌آنجلس دهه 1970 برمی‌گردند. این نصب دارای یک پیانوی خودنواز و صفحه‌ای است که با نگاه کردن به آن، التون مجازی در حال نواختن است.
 
واقعیت افزوده هنوز چند چالش برای غلبه بر آنها دارد. به عنوان مثال، افراد ممکن است نخواهند به تلفن های هوشمند خود تکیه کنند، گوشی هایی که اغلب دارای صفحه نمایش های کوچکی هستند که اطلاعات را روی آن قرار می دهند. به همین دلیل، دستگاه‌های پوشیدنی مانند لنزها و عینک‌های تماسی با قابلیت واقعیت افزوده، دید راحت‌تر و گسترده‌تری از دنیای اطراف را در اختیار کاربران قرار می‌دهند. در آینده نزدیک، ممکن است بتوانید یک بازی استراتژیک بی‌درنگ را روی رایانه خود انجام دهید، یا می‌توانید یک دوست را به آنجا دعوت کنید، عینک واقعیت افزوده خود را بزنید و روی میز جلوی خود بازی کنید.

چیزی به نام اطلاعات بیش از حد وجود دارد. همان طور که اعتیاد به گوشی‌های هوشمند و اینترنت نگران‌کننده است، اتکای بیش از حد به واقعیت افزوده می‌تواند به این معنی باشد که مردم آن چه را که درست در مقابلشان است از دست می‌دهند. برخی از افراد ممکن است ترجیح دهند از برنامه های آیفون AR خود به جای یک راهنمای تور باتجربه استفاده کنند، حتی اگر راهنمای تور بتواند سطحی از تعامل، تجربه و لمس شخصی را ارائه دهد که در یک برنامه کامپیوتری در دسترس نیست. و مواقعی وجود دارد که یک پلاک واقعی روی یک ساختمان به یک پلاک مجازی ترجیح داده می شود که فقط برای افرادی با فناوری های خاص قابل دسترسی است.
 
نگرانی های مربوط به حریم خصوصی نیز وجود دارد. نرم افزار تشخیص تصویر همراه با AR به زودی به ما این امکان را می دهد که تلفن هایمان را به سمت افراد، حتی غریبه ها بگیریم و فوراً اطلاعات فیس بوک، توییتر، آمازون، لینکدین یا سایر پروفایل های آنلاین آنها را ببینیم. با بسیاری از این خدمات، مردم می توانند با میل خود اطلاعاتشان را به صورت آنلاین قرار دهند، اما ممکن است ملاقات با کسی که فوراً اطلاعات زیادی در مورد زندگی و پیشینه شما داشته باشد یک شوک ناخواسته باشد.
 
علی‌رغم این نگرانی‌ها، احتمالات را تصور کنید: ممکن است چیزهایی در مورد شهری که سال‌ها در آن زندگی کرده‌اید یاد بگیرید فقط با نشان دادن تلفن دارای AR خود به سمت پارک یا ساختمانی در نزدیکی آن‌ها. اگر در ساخت‌وساز کار می‌کنید، می‌توانید با استفاده از نشانگرهای مجازی برای تعیین این که تیر باید کجا گذاشته شود یا کدام تکیه‌گاه سازه را باید بررسی کنید، در مصالح صرفه‌جویی کنید. دیرینه شناسانی که به صورت شیفتی برای جمع آوری اسکلت دایناسور کار می کنند، می توانند «یادداشت» مجازی را برای اعضای تیم روی استخوان ها بگذارند، هنرمندان می توانند گرافیتی مجازی تولید کنند و پزشکان می توانند برای واقع گرایی بیشتر، تصویر دیجیتالی از اشعه ایکس یک بیمار را روی یک مانکن بپوشانند.
 
و ما همچنان شاهد ترکیبی از برنامه های کاربردی با قابلیت AR خواهیم بود. به عنوان مثال، شرکت‌ها بدون شک به راه‌اندازی ابزارهای اساسی مانند یک بازی مسواک‌زنی واقعیت افزوده از Dixie Cups ادامه می‌دهند که هدف آن آموزش مهارت‌های اولیه مسواک زدن به بچه‌ها است. و در همین راستا، تولیدکنندگان، تأسیسات تحقیقاتی و غیره راه‌های جدیدی برای بهره‌وری بیشتر و بیشتر مردم در مواجهه با جمعیت سالخورده پیدا خواهند کرد. همه این ابزارها به پذیرش و قابلیت‌های AR در این مسیر فناوری نامکشوف کمک می‌کنند.
 
در طی چند سال آینده، احتمالاً شاهد جهش هایی در تکامل مفهوم AR از نظر نرم افزار، سخت افزار و تعداد زیادی از برنامه های کاربردی جدید خواهیم بود. ممکن است بگوییم که آینده واقعیت افزوده آن قدر روشن است که به سایه‌ها و عینک‌های AR نیز نیاز خواهیم داشت.
 
منبع: کوین بونسور و ناتان چندلر، howstuffworks