تاریخچه‌ی واقعیت مجازی

به قلم : علی خانعلی‌لو

“این مقاله در راستای سلسله همکاری‌های پردیس‌گیم و مجله بازینامه منتشر می‌شود”

بسیاری از مردم گمان می‌کنند که شرکت‌هایی نظیر Oculus خالق واقعیت مجازی هستند اما این تکنولوژی از دهه‌ها پیش راه خود را آغاز کرده بود. در این مقاله ما به‌طور مختصر به نحوه‌ی تکامل واقعیت مجازی و اینکه پیشگامان آن چگونه راه را برای تکامل آن هموار کرده‌اند می‌پردازیم.

نقاشی‌های پانراما

اگر ما بیشتر تمرکز خود را روی این موضوع بگذاریم که واقعیت مجازی به معنی حضور در مکان‌هایی است که ما در حال حاضر در آنجا حضور نداریم، پس می‌توان گفت اولین تلاش‌ها برای واقعیت مجازی مربوط به نقاشی‌های دیواری ۳۶۰ درجه (یا نقاشی‌های پانوراما) در قرن نوزدهم میلادی می‌شود. این نقاشی‌ها کشیده می‌شدند تا تمام دید بینندگان را پر کنند و در آن‌ها حس حضور در یک صحنه یا رخداد تاریخی را القا کنند.

۱۸۳۸-عکس‌های برجسته و بینندگان

در سال ۱۸۳۸ تحقیقات CHARLES WHEATSTON نشان داد که مغز انسان تصاویر دو بعدی هر چشم را متفاوت از دیگری پردازش کرده و سپس به یک تصویر سه بعدی تبدیل می‌کند. مشاهده‌ی دو عکس برجسته‌ی کنار هم یا مشاهده‌ی عکس‌ها در برجسته بین به کاربر حس عمق و غوطه‌وری می‌دهد. نسخه‌ی توسعه یافته‌ی بعدی دستگاه برجسته بین یا استروسکوپ (ثبت در سال ۱۳۳۹)، برای “توریسم مجازی” به کار برده شد. اصول طراحی استروسکوپ امروزه در سیستم معروف گوگل کارد بورد و هدست‌های واقعیت مجازی ارزان قیمت موبایلی استفاده می‌شود.

●۱۸۳۸ :استراسکوپ (CHARLES WHEATSTON)

●۱۸۴۹ :استراسکوپ عدسی‌دار (DAVID BREWSTER )

●۱۹۳۹ :THE VIEW MASTER (از WILLIAM GRUBER)

قطعا با گذشت زمان انسان‌ها به آرامی راه‌های بهتری را برای شبیه‌سازی احساسات ایجاد خواهند کرد.

۱۹۲۹-Link Trainer اولین شبیه‌ساز پرواز

در سال ۱۹۲۹، Edward Link دستگاه link trainer را ساخت (پتنت سال ۱۹۳۱) که احتمالا نخستین نمونه از یک ماشین پرواز تجاری بود و کاملا الکترومکانیکی هم بود. این دستگاه با موتورهایی که به سکان وصل بودند کنترل می‌شد و ستون فرمان به منظور تنظیم چرخش و ارتفاع داشت. در حقیقت این شبیه‌ساز یک وسیله‌ی موتوری کوچک بود که مشکلات و ترس‌های معمول پرواز را برای کارآموزان خلبانی نداشت. پس این وسیله راه حل ارتش ایالات متحده آمریکا برای تربیت ایمن‌تر خلبانان بود؛ در نتیجه شش عدد از این وسایل توسط ارتش ایالات متحده به قیمت ۳۵۰۰ دلار خریداری شد. که با احتساب تورم در سال ۲۰۱۵ کمی پایین‌تر از ۵۰۰۰۰ دلار می‌شود. در طول جنگ جهانی دوم بیش از ۱۰۰۰۰ “از دستگاه‌های لینک ترینر توسط بیش از ۵۰۰۰۰۰ خلبان برای آموزش‌های اولیه و بالا بردن مهارت‌هایشان استفاده شد.

دهه‌ی ۱۹۳۰-پیشبینی VR در یک داستان علمی تخیلی

در دهه‌ی ۱۹۳۰ بود که نویسنده‌ی داستان‌های علمی تخیلی آقای Stanly g. Weinbaum عینکی را در کتاب Pygmalion’s Spectacles به پرده‌ی توصیف درآورد که با به چشم زدن آن عینک تجربه‌ای متفاوت از یک دنیای تخیلی به استفاده کننده از طریق تصاویر هولوگرافیک، بوها، مزه‌ها و حتی لمس کردن داده می‌شد. در حقیقت تجربه‌ای که آقای Weinbaum در کتابش با به چشم زدن آن عینک به تصویر می‌کشد به طرز عجیبی مانند تجربه‌ی جدید و در حال ظهور واقعیت مجازی است و او یک رؤیای حقیقی را به تصویر کشیده بود.

دهه‌ی ۱۹۵۰ –دستگاه Sensorama توسط Morton Heilig اختراع شد

در اواسط دهه‌ی ۱۹۵۰ میلادی بود که یک فیلم‌بردار به نام  Morton Heilig دستگاه Ssensorama را توسعه داد (پتنت شده به سال ۱۹۶۲) که یک دستگاه شبیه دستگاه‌های Arcade بود و وقتی روی صندلی آن می‌نشستید مانند این بود که داخل یک کابینت دارید فیلم می‌بینید؛ ولی این دستگاه می‌توانست تمام احساسات انسانی را تحریک کند نه فقط بینایی و شنوایی. دستگاه مذکور به بلندگوهای استریو، یک نمایشگر سه بعدی برجسته بین، خنک‌کننده‌ها، تولید کننده‌های بو و یک صندلی ارتعاشی مجهز شده بود. سنسوراما به منظور فرو بردن هرچه بیشتر فرد در فیلم ساخته شده بود. آقای Morton Heilig همچنین شش فیلم کوتاه را برای اختراع خود ساخت که تمام صحنه‌های گرفته شده، توسط خودش آماده و ویرایش شده بود. فیلم‌های ساخته شده برای سنسوراما این‌ها بودند: موتور سیکلت، رقصنده‌ی شکمی، ماشین شن رو، بالگرد، یک روز با سابینا و من یک بطری کوکا کولا هستم.

سال ۱۹۶۰ اولین نمایشگر متصل به سر واقعیت مجازی

اختراع بعدی Morton Heilig، دستگاه Telesphere Mask نام داشت (ثبت شده به تاریخ ۱۹۶۰) و اولین نمونه‌ی نمایشگر سربند (HEAD MOUNTED DISPLAY OR HMD ) بود که البته برای فیلم‌های غیر تعاملیِ معمولی بود و بدون هیچ ردیابی حرکتی کار می‌کرد. این هدست دارای نمایشگر پخش سه بعدی برجسته بین و با دید وسیع با بلندگو‌های استریو بود.

سال ۱۹۶۱ – HEADSIGHT -نخستین ردیاب حرکتی یا HMD

در سال ۱۹۶۱، دو تا از مهندسان شرکت Comeau & Bryan نخستین نمونه از نمایشگرهای سر بندی که ما امروزه می‌شناسیم را ساختند که HEADSIGHT نام داشت. این وسیله برای هر چشم یک صفحه‌ی نمایش داشت و یک سیستم ردیابی مغناطیسی که به یک دوربین مدار بسته متصل بود. HEADSIGHT در حقیقت برای برنامه‌های هدست‌های واقعیت مجازی توسعه نیافته بود (در آن زمان چنین واژه‌ایی وجود نداشت) اما به ارتش اجازه‌ی مشاهده‌ی کامل موقعیت‌های خطرناک را با کنترل همه جانبه می‌داد. حرکات سر منجر به حرکات یک دوربین در فاصله‌ی دور می‌شد و به کاربران اجازه می‌داد تا به‌طور طبیعی نگاهی به محیط اطرافشان بیندازند.HEADSIGHT اولین قدم در توسعه‌ی هدست‌های واقعیت مجازی متصل به سر بود ولی از کامپیوتر یکپارچه و تولید عکس بی‌بهره بود.

۱۹۶۵- The Ultimate Display ساخته‌ی Ivan Sutherland

Ivan Sutherland طرح مفهومی را با عنوان “The Ultimate Display”مطرح کرد که می‌توانست واقعیت را شبیه‌سازی کند به گونه‌ای که هیچکس نمی‌توانست تفاوت آن را با دنیای واقعی متوجه شود. طرح او شامل موارد زیر می‌شود:

۱ . یک دنیای حقیقی که توسط یک HMD مشاهده می‌شود و با تکامل پیدا کردن با صدای سه بعدی و بازخوردهای قابل لمس واقعی بنظر می‌رسد.

۲ . سخت‌افزار کامپیوتری که یک دنیای مجازی بسازد و  هم زمان آن را حفظ و نگه داری کند.

۳ . قابلیتی که به کاربران امکان تعامل با اشیا مجازی را با یک راه واقع بینانه بدهد.

The Ultimate Display، البته، یک اتاق است که در داخلش یک کامپیوتر دارد که می‌تواند وجود ماده را کنترل کند. یک صندلی که در چنین اتاقی نمایش داده شده باید به قدری خوب باشد که بشود روی آن نشست. دستبندی که در چنین اتاقی نمایش داده می‌شود محدود کننده باشد ،و یک گلوله که نمایش داده می‌شود مرگبار باشد. با یک برنامه‌نویسی مناسب چنین صفحه‌ی نمایشی می‌تواند درست مانند همان سرزمین عجایبی باشد که آلیس در آن گام برمی‌داشت. این‌ها صحبت‌های Ivan Sutherland در رابطه با این وسیله بود.

این برگه‌ی کاغذ تبدیل به هسته‌ی اصلی برای مفاهیمی شده که واقعیت مجازی امروزی را در بر گرفته است.

۱۹۶۸ – Sword of Damocles

در سال ۱۹۶۸، Ivan Sutherland و دانشجوی او Bob Sproull اولین هدست‌های VR/AR را با نام Sword of Damocles ساختند که به جای یک دوربین به کامپیوتر متصل می‌شد. آن یک اختراع بزرگ و ترسناک بود که بسیار سنگین‌تر از اختراعات قبلی بود که یک کاربر بتواند آن را به راحتی بپوشد. همچنین این هدست باید از سقف درست مانند نامش آویزان می‌شد. از طرف دیگر کاربر باید خود را در داخل وسیله محدود می‌کرد. مولدهای گرافیکی در پردازش اشیا و اتاق‌ها بسیار ابتدایی عمل می‌کردند.

۱۹۶۹ – Artificial Reality

در سال ۱۹۶۹، Myron Kruegere یک هنرمند کامپیوتری واقعیت مجازی مجموعه‌ای از تجارب را توسعه داد که خودش آن را Artificial Reality نامید که در آن محیط‌های کامپیوتری را تولید کرد که به مردمی که در آن بودند واکنش نشان می‌داد. این پروژه‌ها GLOWFLOW ،Metaplay و Psychic Space  نامگذاری شدند و توسعه‌ی آن‌ها نهایتا منجر شد به تکنولوژی VIDEOPLACE.

این تکنولوژی به مردم این امکان را می‌دهد تا با یکدیگر در یک محیط کامپیوتری ارتباط برقرار کنند در حالی‌که کیلومترها از هم دور هستند.

۱۹۸۷ – واقعیت مجازی نامی که متولد شد

 حتی پس از تمام این اختراعات در واقعیت مجازی، یک کلمه‌ی همه جانبه وجود نداشت که این عرصه را توصیف کند. تمام این‌ها در سال ۱۹۸۷ زمانی تغییر کرد که آقای Jaron Lanier، مؤسس شرکت Visual Programming Lab واژه‌ی واقعیت مجازی یا Virtual Reality را ابداع کرد. منطقه‌ی تحقیقاتی هم اکنون یک نام برای خودش دارد. همچنین کمپانی VPL طیفی از لوازم واقعیت مجازی را توسعه داد که DATAGLOVE و هدست EYEPHONE شامل آن می‌شوند. آن‌ها اولین شرکت واقعیت مجازی هستند که عینک‌های واقعیت مجازی را می‌فروختند.

۱۹۹۱ – Virtuality Group Arcade Machines

در این سال ما شروع کردیم به دیدن وسایل واقعیت مجازی که در مکان‌های عمومی در دسترس بودند و  Virtuality Group Arcade Machines (گروه ماشین‌های آرکید مجازی) نام داشتند، دستگاه‌هایی که طیف وسیعی از بازی‌ها را اجرا می‌کردند و حتماً در فیلم‌های متعلق به این دهه آن‌ها را در شهر بازی‌ها و کلوب‌ها دیده‌اید. بازیکن‌ها یک ست از پوشیدنی‌های واقعیت مجازی را می‌پوشند و در ماشین‌های مخصوص بازی با جلوه‌های بصری سه بعدی  هم زمان (تاخیر کمتر از ۵۰ میلی ثانیه)  بازی می‌کردند. همچنین تعدادی از دستگاه‌ها به هم دیگر متصل شده و تشکیل شبکه داده بودند تا بتوان به‌صورت چند نفره بازی کردن را تجربه کرد.

۱۹۹۲ – The Lawnmower Man  

فیلم The Lawnmower Man یا مرد چمن زن مفهوم واقعیت مجازی را به طیف گسترده‌تری از مخاطبان ارائه داد. این فیلم قسمتی از پروژه‌های مؤسس واقعیت مجازی آقای Jaron Lanier بود که درباره‌ی نخستین روزهای شروع کار آزمایشگاهش ساخته شده بود. Jaron در فیلم، هم بازی Pierce Brosnan است، او یک دانشمند است که سعی دارد از واقعیت مجازی برای درمان یک بیمار فلج مغزی استفاده کند. تجهیزات واقعیت مجازی واقعی از آزمایشگاه‌های تحقیقاتی VPL در فیلم استفاده شده بود و کارگردانی آن را Brett Leonard برعهده داشت و تأیید کرده بود که از شرکت‌هایی نظیر VPL الهام گرفته است.

۱۹۹۳-شرکت سگا عینک واقعیت مجازی جدیدی را منتشر کرد

شرکت سگا هدست سگا وی آر را برای کنسول جدیدش سگا جنسیس در سال ۱۹۹۳ در نمایشگاه فروش قطعات الکترونیکی منتشر کرد. این عینک‌ها در نمونه‌های اولیه خود دارای ردیابی حرکات سر بودند، همچنین صدای استریو و صفحه‌ی نمایش ال سی دی در قسمت جلوی عینک قرار داشت. سگا در نظر داشت تا آن را با قیمتی حدود ۲۰۰ دلار عرضه کند که با احتساب نرخ تورم حدود ۳۲۲ دلار در سال ۲۰۱۵ می‌شود. با این حال دشواری‌های فنی توسعه موجب شد که این وسیله برای همیشه یک نمونه‌ی اولیه باقی بماند. با وجود اینکه ۴ بازی نیز برای این محصول ساخته شده بود؛ این یک شکست بزرگ برای سگا بود.

۱۹۹۵ – Nintendo Virtual Boy

کنسول Nintendo Virtual Boy (نام اصلی آن VR-32 است) یک کنسول بازی سه بعدی بود که به دفعات  نخستین کنسول قابل حملی معرفی شد که می‌تواند گرافیک سه بعدی را به درستی اجرا کند.

این کنسول در ابتدا در ژاپن و شمال آمریکا با قیمت حدود ۱۸۰ دلار عرضه شد اما حتی با وجود کاهش قیمت یک شکست تجاری بود. عواملی که برای این شکست عنوان شده‌اند یکی وجود نقص رنگ در گرافیک (بازی‌ها قرمز و سیاه بودند) و باعث چشم درد می‌شدند. وجود یک نقص در قسمت پشتیبانی نرم‌افزاری و در آخر اینکه این کنسول طوری ساخته شده بود که نمی‌توانستید در وضعیت مناسبی از آن استفاده کنید. در نتیجه آن‌ها سال بعد تولید و فروش آن را متوقف کردند.

۱۹۹۹ – The Matrix

در سال ۱۹۹۹ فیلم The Matrix ساخته‌ی Wachowski Siblings در سالن‌های نمایش خوش درخشید. شخصیت‌های فیلم در یک دنیای کاملا شبیه‌سازی شده زندگی می‌کردند. در حالی‌که تعداد زیادی از آن‌ها از اینکه در دنیای واقعی زنده نیستند غافل بودند. با اینکه چند فیلم تا پیش از آن تنها به طور سرسری واقعیت مجازی را به تصویر کشیده بودند مانند TRON در سال ۱۹۸۲ و مرد چمن زن در سال ۱۹۹۲. فیلم ماتریکس یک تأثیر عمده‌ی فرهنگی داشت و موضوع واقعیت شبیه‌سازی شده را به یک موضوع اصلی تبدیل کرد.

واقعیت مجازی در قرن ۲۱    

نیمه اول قرن بیست و یکم زمانی است که پیشرفت اصلی واقعیت مجازی در آن رخ داده است. توسعه‌ی واقعیت مجازی، فناوری‌های رایانه‌ای، مخصوصا فناوری‌های کوچک و قدرتمند قابل حمل که کاهش مداوم قیمت‌ها باعث رشد فزاینده‌ی استفاده از آن‌ها شده است با سرعت زیادی ادامه دارد. ظهور گوشی‌های تلفن هوشمند با صفحات نمایش با کیفیت که از گرافیک سه بعدی هم پشتیبانی می‌کنند باعث تولید نسل جدید وسایل واقعیت مجازی با وزن سبک و کاربردی شده است.

اخیرا شرکت‌هایی نظیر گوگل عینک‌های واقعیت مجازی مانند Google Cardboard را منتشر کرده‌اند. گوگل کاردبورد یک هدست واقعیت مجازی است که برای استفاده از آن باید از یک تلفن همراه هوشمند استفاده کنید. شرکت‌هایی نظیر سامسونگ نیز بعدها با استفاده از این ایده هدست‌هایی مانند Galaxy Gear را تولید کردند که به تولید انبوه رسیده و ویژگی‌های هوشمندی نظیر کنترل حرکت را شامل می‌شود.

 نسخه‌های توسعه یافته‌ی قابل فروش چند سالی است که در دسترس قرار گرفته‌اند و در حال حاضر پروژه‌های زیادی برای تولید محتوای نرم‌افزاری این دستگاه‌ها در حال انجام هستند تا بتوانند راه خود را به بازار جهانی واقعیت مجازی باز کنند.

به نظر می‌رسد که سال ۲۰۱۶ میلادی برای صنعت واقعیت مجازی یک نقطه‌ی عطف به حساب می‌آید، زیرا دستگاه‌های عرضه شده در این سال به خوبی توانسته‌اند از پس وعده‌های قول داده شده در سال ۱۹۹۰ برآیند. یکی از پیشتازترین شرکت‌ها در این زمینه شرکت Oculus VR بود که نامش را هم حتما خیلی شنیده‌اید. شرکتی که در سال ۲۰۱۴ با قیمتی معادل ۲ میلیارد دلار توسط Facebook خریداری شد خالق یکی از بهترین هدست‌های واقعیت مجازی یعنی Oculus Rift است که در سال ۲۰۱۶ به بازار عرضه شد. این هدست اما تنها هدست عرضه شده به بازار نیست؛ Play Station VR از شرکت سونی، HTC Vive از شرکت HTC،Day Dream  گوگل  که بر اساس طرح مفهومی گوگل کارد بورد طراحی شده است.

Holo Lenz  مایکروسافت و Gear VR سامسونگ از بهترین هدست‌های واقعیت افزوده و مجازی حال حاظر جهان هستند که البته ارزان‌ترین آن‌ها قیمتی معادل ۷۹ دلار دارد و گران‌ترین آن‌ها حدود هشتصد دلار می‌ارزد. در حال حاضر قیمت این دستگاه‌ها بالاست و شاید کمی هم لوکس و غیر ضروری  به نظر برسند ولی اگر نگاهی دوباره به راه دراز و پر پیچ و خمی که تکنولوژی واقعیت مجازی پیموده بیندازیم متوجه می‌شویم که این فناوری تازه به مرحله‌ی بلوغ خود و قابل استفاده شدن رسیده است.

در آینده‌ای نه چندان دور با پیشرفت هر چه بیشتر علم و فناوری استفاده از این دستگاه‌ها همه‌گیر شده و حتی بسیاری از آموزش‌های زندگی ما نیز به وسیله‌ی آن‌ها صورت خواهد گرفت سربازان با کمک این دستگاه‌ها و شبیه‌سازهای جانبی خواهند توانست شرایط دشوار نظامی را تجربه کرده و بدون حضور در یک جنگ واقعی همانند سربازان کهنه‌کار در شرایط سخت رفتار کنند. یا تصورش را بکنید دنیایی را که بچه‌ها برای یادگیری دیگر نیازی به رفتن به مدرسه و نشستن در یک کلاس خسته‌کننده را نداشته باشند و از راهی دور بتوانند هم کلاسی‌های خود را در یک دنیای دیگر و مکانی دیگر ملاقات کرده و از نزدیک چیزی شبیه کارتون سفرهای علمی بتوانند دایناسورها را ببینند یا هر چیز قابل یادگیری به این شیوه را یاد بگیرند یا اینکه بیمارانی که نیاز به فیزیوتراپی دارند با این وسایل با میل و رغبت بیشتری تمرین‌های خود را انجام می‌دهند یا بسیاری اتفاقات خوب دیگر که می‌تواند بیافتد. در حالی‌که من اصلا نمی‌توانم آن‌ها را تصور کنم. فقط باید منتظر بمانیم و ببینیم که چه پیش خواهد آمد.

پردیس گیم