( Augmented Reality )يا واقعيت افزوده

Augmented Reality) AR )يا واقعيت افزوده، محيطي ديداري وشنيداري است که اطلاعاتي افزون برآنچه از محيط پيرامون خود توسط حواس پنجگانه دريافت مي کنيم دراختيار ما قرار مي د هد.
درآينده اي نزديک با يک جفت صفحه شيشه اي، مانند عينک که روي چشمانتان قرار مي گيرد نگاه و نگرش شما به محيط اطراف دگرگون خواهد شد. واقعيت افزوده، بينش شما را نسبت به دنياي اطراف تغيير خواهد داد .با اين سيستم شما با انبوهي از اطلاعات مواجه مي شويد که هم به صورت گرافيکي مي توانيد آنها را ببينيد وهم آنها را بشنويد. اطلاعاتي که به سهولت به دست خواهيد آورد وتاکنون امکان دسترسي به آنها را نداشته ايد.
ايده اوليه واقعيت افزوده اولين بار توسط Thomas Caudell ،کارمند شرکت بوئينگ درسال 1990 ارائه شد. امروزه پژوهشگران وطراحان اين سيستم معتقدند که تا پايان اين دهه ابزار و وسايل آن براي عرضه عمومي وارد بازار خواهد شد.
با واقعيت افزوده افراد مي توانند تصاويري از خودشان را درشرايط گوناگون مانند پياده روي يا رانندگي در خيابان ببينند. در واقع با اين سيستم افراد بطور هم زمان اطلاعاتي وسيع و متنوع را از طريق گوش و چشم دريافت مي کنند .اطلاعات و داده ها با حرکت سر به اطراف تغيير مي کند. به عبارتي، متناسب با محيط پيرامون و زاويه ديد فرد مي گردد.
تعريف و چگونگي عملکرد اين تکنولوژي، از مواردي است که امروزه بسياري از شرکت هاي مهم دنيا به آن پرداخته اند.بديهي است که کاربرد آن درگوشي هاي تلفن همراه نويدي است به رشد سريع اين تکنولوژي وتحول گسترده اي که در انتقال اطلاعات خواهد گذاشت.
آنچه واقعيت افزوده در اختيار افراد قرار مي دهد، دنيايي واقعي در زمان و مکاني واقعي است که حواس پنجگانه ما از دريافت تمامي آنها عاجز است .تکنولوژي گرافيکي به کار رفته در واقعيت افزوده از تکنولوژي مورد استفاده در شبکه هاي تلويزيوني پيشرفته تر است.
نسخه هايي از واقعيت افزوده آماده شده است تا در قالب برنامه هاي سرگرم کننده تلويزيوني، براي ديد عموم به اجرا گذاشته شود. به عنوان نمونه مسابقات ورزشي و نيز برنامه هايي که درآنها گروه هاي مختلف باهم رقابت مي کنند، در قالب واقعيت افزوده قابل اجراست.
سيستم هاي واقعيت افزوده امروزي اطلاعاتي از محدوده ديد کاربر را به صورت گرافيکي نمايش مي دهند. ولي در سيستم هاي جديد که درحال تکميل شدن است، علاوه بر اينکه محدوده ديد کاربر به صورت سه بعدي قابل ديدن است، اطلاعاتي از محيط پيرامون که در شعاع ديد کاربر نيست (پشت سر کاربر)، قابل دريافت مي باشد.
کنترل و ارسال فرمان به اين سيستم، از طريق حرکات سر و چشم انجام مي گردد. اين سيستم قادر به انجام عمل هم پوشاني است. يعني قادر است تصوير فيلم و عکس را به گونه اي روي هم تطبيق دهد که قابل ديدن و فهميدن توسط کاربر باشد. بدين ترتيب احساسي واقعي از مکان و زمان به کاربر القا مي شود. اطلاعات گرافيکي که در مقابل چشمان قرار مي گيرد به صورت سه بعدي است که باعث مي شود تداعي کننده محيط واقعي باشد وکاربر هنگام استفاده از اين وسيله نه تنها احساس ناراحتي نمي کند بلکه موجب خرسندي او نيز مي گردد.
سه بخش سيستم واقعيت افزوده عبارت است از:
*صفحه نمايشگري که روي سر درمقابل چشمان قرار مي گيرد.
*سيستم UCR که لرزش تصاوير را مي گيرد و نيز موج راديويي را رديابي کرده و تصاوير را صاف و قابل ديدن مي کند.
*قابليت محاسبه در حين حرکت.
اين سيستم فضاي کوچکي مانند يک کمربند را اشغال مي کند و اطلاعات از طريق Wireless يا بي سيم به نمايشگري که شبيه عينک است و روي صورت قرار مي گيرد، منتقل مي شود.
صفحه نمايشگر (Head-Mounted Display) (HMDs اين سيستم به کاربر اين اجازه را مي دهد که تصاوير و متن هاي توليد شده را به وضوح ببيند. صفحه هاي نمايشگري که تاکنون توليد شده اند، قابليت کنترل از طريق افکار انساني را نداشته اند ولي سيستم هاي جديد قادر به دريافت افکار کاربر خواهند بود. بسياري از نمايشگرهاي توليد شده شباهت زيادي به عينک هاي اسکي دارند و عموماً با هدف واقعيت مجازي توليد شده اند.
دو نوع عمده HMDs که تاکنون توليد شده است :
*نمايشگر ويدئويي نازک
*نمايشگر نوري نازک
نمايشگر ويدئويي نازک تمامي محيط پيرامون کاربر را پوشش مي دهد. اين نمايشگر مجهز به دوربين ويدئويي کوچکي است که به قسمت بيروني عينک متصل مي شود تا تصاوير محيط اطراف را ذخيره کند و در قسمت داخلي نمايشگر، تصاوير ذخيره شده همراه با اطلاعات جانبي ،براي کاربر پخش مي شود .به عبارتي تصاوير محيط با اطلاعات گرافيکي مرتبط با آن منطبق شده و در برابر ديدگاه قرار مي گيرد. اين مسئله تا هنگامي که کاربر به جهت و مسير مشخصي نگاه مي کند مشکلي ندارد ولي در صورتي که کاربرسرخود را به اطراف تکان دهد، عمل انطباق تصاوير با اطلاعات، با تأخيري کوتاه انجام مي شود که اين خود از معضلاتي ست که کارشناسان در حال بررسي درجهت رفع آن هستند.
نمايشگر نوري نازک توسط برخي از شرکت هاي معتبر ساخته شده است به عنوان نمونه شرکت Sony نمايشگر نوري خود را با نام Glasstron توليد کرده است .
کارشناسان معتقدند که نمايشگر نوري يا شبکيه مجازي توليد شده توسط شرکت Microvision بهترين مورد براي سيستم واقعيت افزوده است. اين وسيله، با سرعت نور، طيف رنگ هاي گوناگون تصاوير را به شبکيه منتقل مي کند. چنين سرعتي در انتقال تصاوير از محاسن بزرگ اين وسيله محسوب مي شود. ولي تنها مشکل براي توليد گسترده، قيمت بالاي آن است اين شرکت مبلغ 10000 دلار براي اين عينک تعيين کرده است . افراد، تصوري عادي و طبيعي هنگام استفاده از اين وسيله دارند؛ به گونه اي که نور از منبع نور که جسم باشد وارد هر دو شيشه عينک شده و سپس تصاوير ايجاد شده بطور واضح به شبکيه چشم منتقل مي شود.
يکي از معضلات پيش روي کارشناسان در اين زمينه ، تصابق تصاوير و متن در هنگام حرکت سر يا چشم است. در واقع دراين سيستم عمل تطابق مي بايست هم زمان با حرکت در جهات مختلف و همچنين در مدت زمان کوتاهي انجام شود و نيز اطلاعات محيط با تصاوير مربوطه منطبق گردد. درحال حاضر هم نمايشگر ويدئويي و هم نمايشگرهاي نوري با اندکي تأخير عمل تطابق را انجام مي دهند. درحال حاضر (Global positioning System)GPS بهترين تکنولوژي تطابق براي شعاع ديد تقريباً10 الي 30 متراست که البته اين شعاع ديد براي سيستم واقعيت افزوده چندان مناسب نيست؛ زيرا آنچه در اين سيستم مورد نياز است، دقت و پيمايش فضايي در محدوده وسيعي اعم از محيط جلو، عقب ، چپ و راست کاربر مي باشد و نيز مي بايست اين سيستم داراي دقتي در اندازه هاي سانتيمتري يا حتي ميليمتر باشد و بطور حتم پوشش محدوده اي بيش از 30 متر مورد نظر کاربران خواهد بود.
پژوهشگران درکاروليناي شمالي توانسته اند محدوده ديد اين سيستم را تا 500 فوت مربع افزايش دهند. به عبارتي کاربر با استفاده از واقعيت افزوده تمامي اطلاعات مربوطه در مساحتي با اين وسعت را، دريافت خواهد کرد. به اين سيستم شش سنسور نوري در جهات مختلف اضافه شده است. از طرفي افزودن (Light -Emitting Diodes) LED به منظور ساطع کردن اشعه مادون قرمز از ديگر موارديست که باعث تقويت آن خواهد شد. استفاده از LED باعث مي شود موقعيت يابي با دقت بالاتري صورت گيرد. بدين ترتيب اين سيستم داراي دقت تشخيص و مکان يابي تا شعاع 2 ميليمتر و چرخش درحد 3./. درجه است .سرعت به روز رساني آن 1500 هرتز در يک هزارم ثانيه است .
محققان معتقدند که بعد ازحل شدن معضلات و مشکلات موجود در پياده سازي واقعيت افزوده شاهد خواهيم بود که اين سيستم در تمامي شئون زندگي بشر وارد مي شود و تحولاتي گسترده را موجب خواهد شد. برخي از اين موارد عبارتند از:
تعمير ونگهداري؛ يکي از کاربردهاي ساده و قابل دسترس از واقعيت افزوده تعمير و نگهداري ابزار و وسايل است .کاربران مي توانند از جزئيات و اجزاء غير قابل ديدن وسايلي که استفاده مي کنند آگاهي کامل داشته باشند. در واقع اين سيستم، نمايي سه بعدي همراه با انواع اطلاعات کلي يا جزئي از ابزار و وسايل در اختيار قرار مي دهد. اين مسئله باعث مي شود تا تعمير و حفظ اين وسايل با سهولت بيشتري امکان پذير باشد.
نظامي، يکي از مجريان طراحي و پياده سازي واقعيت افزوده نيروي دريايي امريکاست. از ده سال گذشته ارتش هاي پيشرفته دنيا از اين سيستم استفاده مي کردند و با گذشت زمان پيشرفت هاي زيادي در اين عرصه به وجود آمده است. HMD HUD از انواع کلاه ها و عينک هايي است که اطلاعات زيادي در آنها ذخيره مي شود. در نيروي هوايي نيز اين سيستم کاربرد فراوان دارد. در هواپيماي F-35 کلاه HUD(Head-up Display وجود ندارد زيرا تمامي جهت يابي ها، توسط دستگاهي که متشکل از موقعيت ياب هواپيما و تعدادي سنسور است، انجام مي گيرد بعد از انجام محاسبات، تصاوير در قالب واقعيت افزوده به کلاه خلبان منتقل مي شود. اين سيستم با دقتي بالا به خلبان اجازه مي دهد تا تمامي قسمت هاي هواپيما را زير نظر داشته باشد.
سربازان با استفاده از سيستم واقعيت افزوده قادرند به اطلاعات مفيدي از قبيل محيط اطراف مانند ورودي ها ،محل هاي عبور، خروجي ها و مشخصات ديگري دسترسي داشته باشند. سربازاني که مجهز به چنين ابزاري هستند مي توانند تمامي حرکات دشمن را بدون آنکه ديده شوند زير نظر بگيرند.
جهانگردي؛ واقعيت افزوده به کاربران اين امکان را مي دهد که با قرارگرفتن در هر مکان ، اطلاعات کاملي اعم از تاريخي، اجتماعي ،فرهنگي يا حتي سياسي به دست آوردند .کاربرد اين وسيله براي جهانگردان ، دانش آموزان و دانشجوياني که علاقه مند به دانستن اطلاعات مبسوطي از مکان هايي خاص هستند، بسيار مفيد مي باشد.
بازي هاي کامپيوتري؛ با اين سيستم بازي هاي کامپيوتري در دنياي واقعي برنامه ريزي و يپاده سازي مي شوند. يک پژوهشگر استراليايي بازي کامپيوتري ابداع کرده که ترکيبي از يک بازي معروف و شبيه سازي زمين لرزه در دنياي واقعي است. او در مدل خود محوطه دانشگاه را محيط بازي قرار داده که بازيگران در اين محيط به کار و فعاليت مشغولند. اين سيستم در بسياري از بازي هاي شبيه ساز کامپيوتري، کاربرد فراوان دارد.
در اين بازي ها، کاربر بيش از پيش خود را در محيط واقعي احساس مي کند. به عنوان نمونه بازي شبيه سازي تيراندازي که با واقعيت افزوده همراه باشد، اطلاعاتي مبسوط از حريف مقابل محيط پيرامون و نيز وضعيت و امکانات خود کاربر را به نمايش مي گذارد. اين مسئله در رابطه با بازي هاي اتومبيل راني و خلباني نيز صادق است .
اين سيستم نقاط قوت بسيار بالايي دارد. پياده سازي آن در سطحي گسترده باعث مي شود کاربردهاي وسيع و همه جانبه آن براي تمامي گروه هاي کاري و سني بيشتر مشخص شود. واقعيت افزوده به همه افراد اين امکان را مي دهد تا در زماني کوتاه بدون نياز به ابزار و وسايل خاص ،اطلاعات مفيدي به دست آورند.
منبع: نشريه دنياي کامپيوتر و ارتباطات شماره 83