ความจริงเสมือนทำงานอย่างไร

คุณคิดอย่างไรเมื่อได้ยินคำว่าVirtual Reality ( VR )? คุณนึกภาพใครซักคนสวมหมวกนิรภัยที่ติดมากับคอมพิวเตอร์ที่มีสายเคเบิลหนาๆ หรือไม่? นิมิตของ pterodactyls ที่แสดงผลอย่างคร่าวๆ หลอกหลอนคุณหรือไม่? คุณนึกถึงนีโอและมอร์เฟียสเกี่ยวกับเดอะเมทริกซ์หรือไม่? หรือคุณสะดุ้งที่เทอมอยากให้มันหายไป?

หากข้อสุดท้ายใช้ได้กับคุณ คุณน่าจะเป็นนักวิทยาศาสตร์หรือวิศวกรคอมพิวเตอร์ ซึ่งตอนนี้หลายคนหลีกเลี่ยงคำว่า Virtual Reality แม้ว่าพวกเขาจะทำงานกับเทคโนโลยีที่พวกเราส่วนใหญ่เชื่อมโยงกับ VR วันนี้ คุณมักจะได้ยินคนใช้คำว่าvirtual environment ( VE ) เพื่ออ้างถึงสิ่งที่สาธารณชนรู้จักว่าเป็น Virtual Reality เราจะใช้เงื่อนไขแทนกันได้ในบทความนี้

นอกเหนือจากความแตกต่างในการตั้งชื่อแล้ว แนวคิดยังคงเหมือนเดิม โดยใช้เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์เพื่อสร้างโลกสามมิติจำลองที่ผู้ใช้สามารถจัดการและสำรวจในขณะที่รู้สึกราวกับว่าเขาอยู่ในโลกนั้น นักวิทยาศาสตร์ นักทฤษฎี และวิศวกรได้ออกแบบอุปกรณ์และแอพพลิเคชั่นมากมายเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ ความคิดเห็นแตกต่างกันไปตามประสบการณ์ VR ที่แท้จริง แต่โดยทั่วไปแล้วควรรวมถึง:

ในบทความนี้ เราจะพิจารณาคุณลักษณะที่กำหนดของ VR เทคโนโลยีบางอย่างที่ใช้ในระบบ VR แอปพลิเคชันบางส่วน ข้อกังวลบางประการเกี่ยวกับความเป็นจริงเสมือน และประวัติโดยย่อของวินัย ในส่วนถัดไป เราจะมาดูกันว่าผู้เชี่ยวชาญกำหนดสภาพแวดล้อมเสมือนจริงอย่างไร โดยเริ่มจากการแช่

สารบัญ

1. ดื่มด่ำกับความเป็นจริงเสมือน
2. สภาพแวดล้อมเสมือนจริง
3. การโต้ตอบเสมือนจริง
4. ชุดหูฟังเสมือนจริง
5. เกมเสมือนจริง
6. แอปพลิเคชั่นเสมือนจริง
7. ความท้าทายและข้อกังวลเสมือนจริง
8. ประวัติความเป็นจริงเสมือน
9. การพัฒนาความเป็นจริงเสมือน

ในสภาพแวดล้อมเสมือนจริง ผู้ใช้จะได้สัมผัสกับประสบการณ์การดื่มด่ำหรือความรู้สึกของการอยู่ภายในและเป็นส่วนหนึ่งของโลกนั้น เขายังสามารถโต้ตอบกับสภาพแวดล้อมของเขาได้อย่างมีความหมาย การผสมผสานระหว่างความรู้สึกจดจ่อและการโต้ตอบเรียกว่า การแสดงตนทางไกล นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ Jonathan Steuer นิยามว่าเป็น "ขอบเขตที่คนเรารู้สึกว่ามีอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เป็นสื่อกลาง มากกว่าในสภาพแวดล้อมทางกายภาพในทันที" กล่าวอีกนัยหนึ่ง ประสบการณ์ VR ที่มีประสิทธิภาพจะทำให้คุณไม่รับรู้ถึงสภาพแวดล้อมที่แท้จริงของคุณและมุ่งเน้นไปที่การมีอยู่ของคุณในสภาพแวดล้อมเสมือนจริง

Jonathan Steuer เสนอองค์ประกอบหลักสองประการของการแช่: ความลึกของข้อมูลและความกว้างของข้อมูล ความลึกของข้อมูลหมายถึงปริมาณและคุณภาพของข้อมูลในสัญญาณที่ผู้ใช้ได้รับเมื่อโต้ตอบในสภาพแวดล้อมเสมือนจริง สำหรับผู้ใช้ อาจหมายถึงความละเอียดของจอแสดงผล ความซับซ้อนของกราฟิก ของสภาพแวดล้อม ความซับซ้อนของเอาต์พุตเสียงของระบบ และอื่นๆ Steuer กำหนดความกว้างของข้อมูลเป็น "จำนวนมิติทางประสาทสัมผัสที่นำเสนอพร้อมกัน" ประสบการณ์สภาพแวดล้อมเสมือนจริงมีข้อมูลมากมายหากมันกระตุ้นประสาทสัมผัสทั้งหมดของคุณ ประสบการณ์สภาพแวดล้อมเสมือนจริงส่วนใหญ่ให้ความสำคัญกับภาพและเสียงส่วนประกอบมากกว่าปัจจัยกระตุ้นประสาทสัมผัสอื่นๆ แต่นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ กำลังมองหาวิธีที่จะรวมเอาประสาทสัมผัสของผู้ใช้เข้าไว้ด้วยกัน ระบบที่ให้ผลป้อนกลับจากแรงของผู้ใช้และปฏิสัมพันธ์แบบสัมผัสเรียกว่าระบบสัมผัส

เพื่อให้การแช่มีประสิทธิภาพ ผู้ใช้จะต้องสามารถสำรวจสิ่งที่ดูเหมือนจะเป็นสภาพแวดล้อมเสมือนจริงขนาดเท่าของจริง และสามารถเปลี่ยนมุมมองได้อย่างราบรื่น หากสภาพแวดล้อมเสมือนประกอบด้วยแท่นเดียวกลางห้อง ผู้ใช้ควรสามารถดูแท่นจากมุมใดก็ได้ และมุมมองควรเปลี่ยนตามตำแหน่งที่ผู้ใช้มอง ดร.เฟรเดอริก บรู๊คส์ ผู้บุกเบิกเทคโนโลยี VR และทฤษฎี กล่าวว่าจอภาพต้องฉายภาพอัตราเฟรมอย่างน้อย 20 - 30 เฟรมต่อวินาที เพื่อสร้างประสบการณ์ผู้ใช้ที่น่าเชื่อ

มีอะไรในชื่อ?

ความจริงเสมือนได้ผ่านชื่ออื่น ๆ มากมายนอกเหนือจากสภาพแวดล้อมเสมือนจริง คำศัพท์อื่นๆ สำหรับความเป็นจริงเสมือน ได้แก่ ไซเบอร์สเปซ (คำที่คิดค้นโดยวิลเลียม กิ๊บสัน นักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์) ความเป็นจริงประดิษฐ์ ความจริงเสริมและการแสดงทางไกล

เอาต์พุตทางประสาทสัมผัสอื่นๆ จากระบบ VE ควรปรับตามเวลาจริงเมื่อผู้ใช้สำรวจสภาพแวดล้อม หากสภาพแวดล้อมมีเสียง 3 มิติ ผู้ใช้ต้องมั่นใจว่าทิศทางของเสียงจะเปลี่ยนไปอย่างเป็นธรรมชาติในขณะที่เขาเคลื่อนที่ผ่านสภาพแวดล้อม การกระตุ้นทางประสาทสัมผัสต้องสอดคล้องกันหากผู้ใช้รู้สึกว่าถูกแช่อยู่ใน VE หาก VE แสดงฉากที่นิ่งสนิท คุณจะไม่คาดหวังว่าจะได้สัมผัสกับลมพายุ ในทำนองเดียวกัน หาก VE ทำให้คุณอยู่ท่ามกลางพายุเฮอริเคนคุณจะไม่คาดหวังว่าจะได้สัมผัสกับสายลมที่พัดโชยหรือกลิ่นของดอกกุหลาบ

เวลาหน่วงระหว่างเวลาที่ผู้ใช้กระทำและเมื่อสภาพแวดล้อมเสมือนสะท้อนถึงการกระทำนั้นเรียกว่าเวลาแฝง เวลาแฝงมักจะหมายถึงการหน่วงเวลาระหว่างเวลาที่ผู้ใช้หันศีรษะหรือขยับตากับการเปลี่ยนแปลงในมุมมอง แม้ว่าคำนี้ยังสามารถใช้สำหรับการแสดงผลทางประสาทสัมผัสอื่นๆ ที่ล่าช้าได้อีกด้วย การศึกษากับเครื่องจำลองการบินแสดงให้เห็นว่ามนุษย์สามารถตรวจจับเวลาแฝงได้มากกว่า 50 มิลลิวินาที เมื่อผู้ใช้ตรวจพบเวลาแฝง ทำให้เขารู้ตัวว่าอยู่ในสภาพแวดล้อมที่ประดิษฐ์ขึ้นและทำลายความรู้สึกของการจมดิ่ง

ประสบการณ์ที่ดื่มด่ำจะต้องทนทุกข์ทรมานหากผู้ใช้ตระหนักถึงโลกแห่งความเป็นจริงรอบตัวเขา ประสบการณ์ที่ดื่มด่ำอย่างแท้จริงทำให้ผู้ใช้ลืมสภาพแวดล้อมที่แท้จริงของเขา ทำให้คอมพิวเตอร์กลายเป็นสิ่งที่ไม่ใช่ตัวตนได้ อย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อให้บรรลุเป้าหมายของการดื่มด่ำอย่างแท้จริง นักพัฒนาต้องหาวิธีป้อนข้อมูลที่เป็นธรรมชาติมากขึ้นสำหรับผู้ใช้ ตราบใดที่ผู้ใช้ตระหนักถึงอุปกรณ์โต้ตอบ เขาจะไม่ถูกแช่อย่างแท้จริง

ในส่วนถัดไป เราจะดูอีกแง่มุมหนึ่งของการสื่อสารทางไกล: การโต้ตอบ

วัตถุเสมือนจริงและการไปว่ายน้ำ

แฮบติคแบบพาสซีฟเป็นวิธีหนึ่งที่นักพัฒนา VE พยายามปรับปรุงการโต้ตอบ แฮบติคแบบพาสซีฟเป็นวัตถุจริงในพื้นที่ทางกายภาพที่แมปกับวัตถุเสมือนในพื้นที่เสมือน ผู้ใช้สวม HMD หรือจอแสดงผลแบบพกพาที่คล้ายกันในขณะที่อยู่ในพื้นที่ทางกายภาพ เมื่อพวกเขามองไปทางวัตถุจริง พวกเขาจะเห็นการแสดงเสมือนของวัตถุนั้นในจอแสดงผล เมื่อพวกเขาเข้าใกล้วัตถุและพยายามสัมผัสมัน พวกเขาพบวัตถุจริงในพื้นที่ทางกายภาพ สิ่งใดก็ตามที่ผู้ใช้ทำกับวัตถุนั้นในพื้นที่จริงจะปรากฏเป็นการกระทำที่สะท้อนกับวัตถุเสมือนในพื้นที่เสมือน

การว่ายน้ำในระบบ VR ไม่ได้หมายถึงการกระโดดลงไปในสระแต่เป็นการอธิบายถึงผลกระทบของเวลาแฝงภายในสภาพแวดล้อมเสมือนจริง หากคุณมองไปรอบๆ ใน VE และสังเกตเห็นว่าการเปลี่ยนแปลงในมุมมองไม่ได้เกิดขึ้นทันที คุณจะได้สัมผัสกับการว่ายน้ำ ผลกระทบดังกล่าวทำให้เสียสมาธิและยังสามารถทำให้คุณมีอาการเมารถเรียกว่า อาการ เมา รถ หรือ อาการป่วยใน โลกไซเบอร์ในแวดวง VR

การดื่มด่ำในสภาพแวดล้อมเสมือนจริงเป็นสิ่งหนึ่ง แต่สำหรับผู้ใช้ที่รู้สึกมีส่วนร่วมอย่างแท้จริง จะต้องมีองค์ประกอบของการโต้ตอบด้วย แอปพลิเคชั่นแรก ๆ ที่ใช้เทคโนโลยีทั่วไปในระบบ VE ในปัจจุบันทำให้ผู้ใช้ได้รับประสบการณ์ที่ค่อนข้างไม่โต้ตอบ ผู้ใช้สามารถชม ภาพยนตร์ ที่ บันทึกไว้ล่วงหน้าขณะสวม จอแสดงผลแบบสวม ศีรษะ ( HMD ) พวกเขาจะนั่งบนเก้าอี้เคลื่อนที่และชมภาพยนตร์ขณะที่ระบบรับสิ่งกระตุ้นต่างๆ เช่น การเป่าลมบนตัวพวกเขาเพื่อจำลองลม ในขณะที่ผู้ใช้รู้สึกถึงความลุ่มหลง การโต้ตอบถูกจำกัดให้เปลี่ยนมุมมองโดยการมองไปรอบๆ เส้นทางของพวกเขาถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าและไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้

วันนี้ คุณสามารถหา รถไฟเหาะเสมือนจริงที่ใช้เทคโนโลยีประเภทเดียวกันได้ DisneyQuest ในออร์แลนโด รัฐฟลอริดา มี CyberSpace Mountain ที่ลูกค้าสามารถออกแบบรถไฟเหาะของตัวเองได้ จากนั้นเข้าสู่เครื่องจำลองเพื่อขี่สิ่งสร้างสรรค์เสมือนจริง ระบบมีความสมจริงมาก แต่นอกเหนือจากขั้นตอนการออกแบบเบื้องต้นแล้ว ไม่มีการโต้ตอบใดๆ ดังนั้นจึงไม่ใช่ตัวอย่างของสภาพแวดล้อมเสมือนจริงที่แท้จริง

การโต้ตอบขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย Steuer แนะนำว่าปัจจัยสามประการเหล่านี้ ได้แก่ความเร็วระยะและการทำแผนที่ Steuer กำหนดความเร็วเป็นอัตราที่การกระทำของผู้ใช้ถูกรวมเข้ากับ โมเดล คอมพิวเตอร์และสะท้อนออกมาในลักษณะที่ผู้ใช้สามารถรับรู้ได้ ช่วงหมายถึงจำนวนผลลัพธ์ที่เป็นไปได้ที่อาจเป็นผลมาจากการกระทำของผู้ใช้โดยเฉพาะ การทำแผนที่คือความสามารถของระบบในการสร้างผลลัพธ์ที่เป็นธรรมชาติเพื่อตอบสนองต่อการกระทำของผู้ใช้

การนำทางภายในสภาพแวดล้อมเสมือนเป็นการโต้ตอบแบบหนึ่ง หากผู้ใช้สามารถกำหนดทิศทางการเคลื่อนไหวของตนเองภายในสภาพแวดล้อมได้ เรียกได้ว่าเป็นประสบการณ์เชิงโต้ตอบ สภาพแวดล้อมเสมือนจริงส่วนใหญ่รวมถึงการโต้ตอบในรูปแบบอื่นๆ เนื่องจากผู้ใช้อาจรู้สึกเบื่อได้ง่ายหลังจากสำรวจเพียงไม่กี่นาที นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ Mary Whitton ชี้ให้เห็นว่าการโต้ตอบที่ออกแบบมาไม่ดีสามารถลดความรู้สึกของการจมดิ่งลงได้อย่างมาก ในขณะที่ค้นหาวิธีที่จะมีส่วนร่วมกับผู้ใช้ก็สามารถเพิ่มได้ เมื่อสภาพแวดล้อมเสมือนจริงน่าสนใจและน่าดึงดูด ผู้ใช้ก็เต็มใจที่จะระงับความไม่เชื่อและจมดิ่งลงไป

True interactivity also includes being able to modify the environment. A good virtual environment will respond to the user's actions in a way that makes sense, even if it only makes sense within the realm of the virtual environment. If a virtual environment changes in outlandish and unpredictable ways, it risks disrupting the user's sense of telepresence.

In the next section, we'll look at some of the hardware used in VE systems.

Immersion vs. Interaction

Developers have discovered that users feel a stronger sense of telepresence when interaction is easy and interesting, even if the VE isn't photorealistic, whereas very realistic environments that lack opportunities for interaction cause users to lose interest relatively quickly.

Today, most VE systems are powered by normal personal computers . PCs are sophisticated enough to develop and run the software necessary to create virtual environments. Graphics are usually handled by powerful graphics cards originally designed with the video gaming community in mind. The same video card that lets you play World of Warcraft is probably powering the graphics for an advanced virtual environment.

VE systems need a way to display images to a user. Many systems use HMDs, which are headsets that contain two monitors , one for each eye . The images create a stereoscopic effect, giving the illusion of depth. Early HMDs used cathode ray tube (CRT) monitors, which were bulky but provided good resolution and quality, or liquid crystal display (LCD) monitors, which were much cheaper but were unable to compete with the quality of CRT displays. Today, LCD displays are much more advanced, with improved resolution and color saturation, and have become more common than CRT monitors.

Other VE systems project images on the walls, floor and ceiling of a room and are called Cave Automatic Virtual Environments (CAVE). The University of Illinois-Chicago designed the first CAVE display, using a rear projection technique to display images on the walls, floor and ceiling of a small room. Users can move around in a CAVE display, wearing special glasses to complete the illusion of moving through a virtual environment. CAVE displays give users a much wider field of view, which helps in immersion. They also allow a group of people to share the experience at the same time (though the display would track only one user’s point of view, meaning others in the room would be passive observers). CAVE displays are very expensive and require more space than other systems.

Closely related to display technology are tracking systems. Tracking systems analyze the orientation of a user’s point of view so that the computer system sends the right images to the visual display. Most systems require a user to be tethered with cables to a processing unit, limiting the range of motions available to him. Tracker technology developments tend to lag behind other VR technologies because the market for such technology is mainly VR-focused. Without the demands of other disciplines or applications, there isn’t as much interest in developing new ways to track user movements and point of view.

อุปกรณ์อินพุตก็มีความสำคัญในระบบ VR ด้วย ปัจจุบัน อุปกรณ์อินพุตมีตั้งแต่ตัวควบคุมที่มีปุ่มสองหรือสามปุ่ม ไปจนถึงถุงมืออิเล็กทรอนิกส์และซอฟต์แวร์จดจำเสียง ไม่มีระบบควบคุมมาตรฐานในสาขาวิชา นักวิทยาศาสตร์และวิศวกร VR กำลังสำรวจวิธีการอย่างต่อเนื่องในการป้อนข้อมูลของผู้ใช้ให้เป็นธรรมชาติมากที่สุดเพื่อเพิ่มความรู้สึกของการถ่ายทอดทางไกล อุปกรณ์อินพุตทั่วไปบางรูปแบบ ได้แก่:

นักวิทยาศาสตร์ยังสำรวจความเป็นไปได้ในการพัฒนาไบโอเซนเซอร์สำหรับการใช้งาน VR ไบโอเซนเซอร์สามารถตรวจจับและตีความการทำงานของเส้นประสาทและกล้ามเนื้อได้ ด้วยไบโอเซนเซอร์ที่ปรับเทียบอย่างเหมาะสม คอมพิวเตอร์สามารถตีความว่าผู้ใช้เคลื่อนที่อย่างไรในพื้นที่ทางกายภาพ และแปลสิ่งนั้นเป็นการเคลื่อนไหวที่สอดคล้องกันในพื้นที่เสมือน ไบโอเซนเซอร์อาจติดอยู่ที่ผิวหนังของผู้ใช้โดยตรง หรืออาจรวมเข้ากับถุงมือหรือชุดบอดี้สูท ข้อจำกัดประการหนึ่งสำหรับชุดไบโอเซนเซอร์คือต้องกำหนดเองสำหรับผู้ใช้แต่ละราย มิฉะนั้นเซนเซอร์จะไม่เข้าแถวบนร่างกายของผู้ใช้อย่างเหมาะสม

Mary Whitton จาก UNC-Chapel Hill เชื่อว่าวงการบันเทิงจะขับเคลื่อนการพัฒนาเทคโนโลยี VR ส่วนใหญ่ในอนาคต โดย เฉพาะอย่างยิ่ง อุตสาหกรรม วิดีโอเกมมีส่วนทำให้เกิดความก้าวหน้าในด้านความสามารถด้านกราฟิกและเสียง ซึ่งวิศวกรสามารถรวมเข้ากับการออกแบบของระบบความเป็นจริงเสมือนได้ ความก้าวหน้าอย่างหนึ่งที่ Whitton พบว่าน่าสนใจเป็นพิเศษคือตัวควบคุมไม้กายสิทธิ์ของ Nintendo Wii คอนโทรลเลอร์ไม่ได้เป็นเพียงอุปกรณ์ที่มีจำหน่ายทั่วไปพร้อมความสามารถในการติดตามบางอย่างเท่านั้น นอกจากนี้ยังมีราคาที่ไม่แพงและดึงดูดผู้ที่ปกติไม่เล่นวิดีโอเกม เนื่องจากอุปกรณ์ติดตามและป้อนข้อมูลเป็นสองส่วนที่อยู่เบื้องหลังเทคโนโลยี VR อื่นๆ ตามธรรมเนียม ตัวควบคุมนี้อาจเป็นคลื่นลูกใหม่ของความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่เป็นประโยชน์ต่อระบบ VR

โปรแกรมเมอร์บางคนจินตนาการว่าอินเทอร์เน็ตกำลังพัฒนาเป็นพื้นที่เสมือนสามมิติ ซึ่งคุณจะสำรวจผ่านภูมิประเทศเสมือนจริงเพื่อเข้าถึงข้อมูลและความบันเทิง เว็บไซต์สามารถมีรูปแบบเป็นตำแหน่งสามมิติ ทำให้ผู้ใช้สามารถสำรวจในรูปแบบตัวอักษรมากกว่าเมื่อก่อน โปรแกรมเมอร์ได้พัฒนาภาษาคอมพิวเตอร์และเว็บเบราว์เซอร์ต่างๆ มากมายเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ สิ่งเหล่านี้รวมถึง:

แน่นอน ผู้เชี่ยวชาญ VE หลายคนอาจโต้แย้งว่าหากไม่มี HMD ระบบบนอินเทอร์เน็ตก็ไม่ใช่สภาพแวดล้อมเสมือนจริง พวกเขาขาดองค์ประกอบที่สำคัญของการแช่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการติดตามและแสดงภาพในขนาดเท่าของจริง

 

ในช่วงต้นทศวรรษ 1990 การเปิดรับต่อสาธารณชนต่อความเป็นจริงเสมือนแทบจะทำได้มากกว่าการสาธิตในขั้นต้นของหุ่นบล็อกสองสามตัวที่ถูกไล่ตามกระดานหมากรุกโดย pterodactyl แบบหยาบ ในขณะที่อุตสาหกรรมบันเทิงยังคงสนใจแอปพลิเคชั่นเสมือนจริงในเกมและประสบการณ์ในโรงภาพยนตร์ การใช้งานระบบ VR ที่น่าสนใจจริงๆ นั้นอยู่ในด้านอื่นๆ

สถาปนิกบางคนสร้างแบบจำลองเสมือนจริงของแบบแปลนอาคารเพื่อให้ผู้คนเดินผ่านโครงสร้างได้ก่อนที่จะวางรากฐาน ลูกค้าสามารถย้ายไปรอบๆ ภายนอกและภายใน และถามคำถาม หรือแม้แต่แนะนำการปรับเปลี่ยนการออกแบบ โมเดลเสมือนจริงสามารถให้แนวคิดที่แม่นยำยิ่งขึ้นว่าการเคลื่อนที่ผ่านอาคารจะให้ความรู้สึกอย่างไรมากกว่าแบบจำลองขนาดเล็ก

บริษัท รถยนต์ได้ใช้เทคโนโลยี VR เพื่อสร้างต้นแบบเสมือนจริงของยานพาหนะใหม่ โดยทำการทดสอบอย่างละเอียดก่อนที่จะผลิตชิ้นส่วนจริงเพียงชิ้นเดียว นักออกแบบสามารถปรับเปลี่ยนได้โดยไม่ต้องทิ้งโมเดลทั้งหมด อย่างที่มักจะทำกับโมเดลจริง กระบวนการพัฒนาจะมีประสิทธิภาพมากขึ้นและราคาถูกลง

สภาพแวดล้อมเสมือนจริงใช้ในโปรแกรมการฝึกทหารโครงการอวกาศและแม้กระทั่งนักศึกษาแพทย์ กองทัพสนับสนุนเทคโนโลยี VR และการพัฒนามาอย่างยาวนาน โปรแกรมการฝึกอบรมสามารถรวมทุกอย่างตั้งแต่การจำลองยานพาหนะไปจนถึงการต่อสู้แบบหมู่ โดยรวมแล้ว ระบบ VR นั้นปลอดภัยกว่ามากและในระยะยาวจะมีราคาถูกกว่าวิธีการฝึกแบบอื่น ทหารที่ผ่านการฝึกอบรม VR อย่างกว้างขวางได้พิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพเท่ากับทหารที่ฝึกฝนภายใต้สภาพดั้งเดิม

ในด้านการแพทย์ พนักงานสามารถใช้สภาพแวดล้อมเสมือนจริงในการฝึกทุกอย่างตั้งแต่ขั้นตอนการผ่าตัดไปจนถึงการวินิจฉัยผู้ป่วย ศัลยแพทย์ใช้เทคโนโลยีเสมือนจริงเพื่อฝึกฝนและให้ความรู้ แต่ยังทำการผ่าตัดจากระยะไกลโดยใช้อุปกรณ์หุ่นยนต์ การ ผ่าตัดด้วยหุ่นยนต์ครั้งแรกดำเนินการในปี 2541 ที่โรงพยาบาลแห่งหนึ่งในปารีส ความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในการใช้เทคโนโลยี VR ในการผ่าตัดด้วยหุ่นยนต์คือความหน่วงแฝง เนื่องจากความล่าช้าใดๆ ในกระบวนการที่ละเอียดอ่อนดังกล่าวอาจทำให้ศัลยแพทย์รู้สึกไม่เป็นธรรมชาติ ระบบดังกล่าวยังต้องให้ผลตอบรับทางประสาทสัมผัสที่ปรับแต่งมาอย่างดีแก่ศัลยแพทย์

การใช้เทคโนโลยี VR ทางการแพทย์อีกอย่างหนึ่งคือการบำบัดทางจิต Dr. Barbara Rothbaum จาก Emory University และ Dr. Larry Hodges จากสถาบันเทคโนโลยีแห่งจอร์เจีย เป็นผู้บุกเบิกการใช้สภาพแวดล้อมเสมือนจริงในการรักษาผู้ที่เป็นโรคกลัวและภาวะทางจิตอื่นๆ พวกเขาใช้สภาพแวดล้อมเสมือนจริงเป็นรูปแบบหนึ่งของการบำบัดด้วยการสัมผัส โดยที่ผู้ป่วยต้องสัมผัสภายใต้สภาวะที่มีการควบคุม ต่อสิ่งเร้าที่ทำให้เขาทุกข์ใจ แอปพลิเคชั่นนี้มีข้อดีมากกว่าการบำบัดด้วยการสัมผัสจริงสองประการ: สะดวกกว่ามากและผู้ป่วยเต็มใจที่จะลองใช้การบำบัดมากกว่าเพราะพวกเขารู้ว่านี่ไม่ใช่โลกแห่งความเป็นจริง การวิจัยของพวกเขานำไปสู่การก่อตั้งบริษัท Virtually Better ซึ่งขายระบบบำบัดด้วย VR ให้กับแพทย์ใน 14 ประเทศ

ในหัวข้อถัดไป เราจะพูดถึงข้อกังวลและความท้าทายบางประการเกี่ยวกับเทคโนโลยีความเป็นจริงเสมือน

สิ่งที่ถูกต้อง

เครื่องจำลองการบินเป็นตัวอย่างที่ดีของระบบ VE ที่มีประสิทธิภาพภายในขอบเขตที่เข้มงวด ในเครื่องจำลองการบินที่ดี ผู้ใช้สามารถใช้เส้นทางการบินเดียวกันได้ภายใต้เงื่อนไขที่หลากหลาย ผู้ใช้สามารถสัมผัสได้ถึงความรู้สึกเหมือนบินผ่านพายุ หมอกหนา หรือลมสงบ เครื่องจำลองการบินที่สมจริงเป็นเครื่องมือฝึกที่มีประสิทธิภาพและปลอดภัย และแม้ว่าเครื่องจำลองที่มีความซับซ้อนอาจมีราคาหลายหมื่นดอลลาร์ แต่ก็มีราคาถูกกว่าเครื่องบิน จริง (และมันยากที่จะสร้างความเสียหายให้กับเครื่องหนึ่งจากอุบัติเหตุ) ข้อจำกัดของเครื่องจำลองการบินจากมุมมองของ VR คือออกแบบมาสำหรับงานเฉพาะอย่างใดอย่างหนึ่ง คุณไม่สามารถก้าวออกจากเครื่องจำลองการบินและอยู่ในสภาพแวดล้อมเสมือนจริง และไม่สามารถทำอะไรอื่นนอกจากขับเครื่องบินขณะอยู่ภายในได้

ความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ในด้านความเป็นจริงเสมือนกำลังพัฒนาระบบติดตามที่ดีขึ้น ค้นหาวิธีที่เป็นธรรมชาติมากขึ้นเพื่อให้ผู้ใช้โต้ตอบภายในสภาพแวดล้อมเสมือนจริง และลดเวลาที่ใช้ในการสร้างพื้นที่เสมือน แม้ว่าจะมีบริษัทระบบติดตามอยู่สองสามบริษัทที่ดำเนินกิจการมาตั้งแต่ยุคแรกสุดของความเป็นจริงเสมือน แต่บริษัทส่วนใหญ่มีขนาดเล็กและอยู่ได้ไม่นาน ในทำนองเดียวกัน มีบริษัทไม่กี่แห่งที่ทำงานเกี่ยวกับอุปกรณ์อินพุตสำหรับแอปพลิเคชัน VR โดยเฉพาะ นักพัฒนา VR ส่วนใหญ่ต้องพึ่งพาและปรับเทคโนโลยีที่เดิมมีไว้สำหรับวินัยอื่น และพวกเขาต้องหวังว่าบริษัทที่ผลิตเทคโนโลยีจะยังคงอยู่ในธุรกิจ สำหรับการสร้างโลกเสมือนจริง การสร้างสภาพแวดล้อมเสมือนจริงที่น่าเชื่ออาจใช้เวลานาน - สภาพแวดล้อมที่สมจริงมากขึ้น ใช้เวลาในการสร้างนานขึ้น

ความท้าทายอีกประการสำหรับนักพัฒนาระบบ VE คือการสร้างระบบที่หลีกเลี่ยงการยศาสตร์ที่ไม่ดี หลายระบบพึ่งพาฮาร์ดแวร์ที่ขัดขวางผู้ใช้หรือจำกัดตัวเลือกของเขาผ่านการผูกโยงทางกายภาพ หากไม่มีฮาร์ดแวร์ที่ออกแบบมาอย่างดี ผู้ใช้อาจมีปัญหากับความรู้สึกในการทรงตัวหรือความเฉื่อยที่ลดลงในความรู้สึกของการแสดงตนทางไกล หรือเขาอาจประสบกับอาการป่วยในโลกไซเบอร์ด้วยอาการที่อาจรวมถึงการเวียนศีรษะและคลื่นไส้ ดูเหมือนว่าผู้ใช้บางคนไม่เสี่ยงต่อการป่วยทางไซเบอร์ บางคนสามารถสำรวจสภาพแวดล้อมเสมือนจริงเป็นเวลาหลายชั่วโมงโดยไม่มีผลร้าย ในขณะที่คนอื่นๆ อาจรู้สึกไม่สบายใจหลังจากผ่านไปเพียงไม่กี่นาที

นักจิตวิทยาบางคนกังวลว่าการแช่ในสภาพแวดล้อมเสมือนจริงอาจส่งผลต่อจิตใจของผู้ใช้ พวกเขาแนะนำว่าระบบ VE ที่ทำให้ผู้ใช้อยู่ในสถานการณ์ที่มีความรุนแรง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในฐานะผู้ก่อความรุนแรง อาจส่งผลให้ผู้ใช้ไม่รู้สึกตัว ผลที่ตามมาก็คือ มีความหวาดกลัวว่าระบบความบันเทิงของ VE จะสร้างคนรุ่นใหม่ให้กลายเป็นคนจิตวิปริตได้ คนอื่นๆ ไม่ได้กังวลเกี่ยวกับการลดความไวต่อความรู้สึก แต่เตือนว่าประสบการณ์ VE ที่น่าเชื่ออาจนำไปสู่การเสพติดในโลกไซเบอร์ มีข่าวมากมายเกี่ยวกับเกมเมอร์ที่ละเลยชีวิตจริงของตนในการปรากฏตัวในเกมทางออนไลน์ การมีส่วนร่วมกับสภาพแวดล้อมเสมือนจริงอาจทำให้เสพติดมากขึ้น

ความกังวลที่เกิดขึ้นใหม่อีกประการหนึ่งเกี่ยวข้องกับ การกระทำ ทางอาญา ในโลกเสมือนจริง การกำหนดการกระทำเช่นการฆาตกรรมหรืออาชญากรรมทางเพศเป็นปัญหา เมื่อใดที่เจ้าหน้าที่สามารถตั้งข้อหาบุคคลที่มีความผิดทางอาญาจริงสำหรับการกระทำภายในสภาพแวดล้อมเสมือนจริง? การศึกษาระบุว่าผู้คนสามารถมีปฏิกิริยาตอบสนองทางร่างกายและอารมณ์ที่แท้จริงต่อสิ่งเร้าภายในสภาพแวดล้อมเสมือนจริง ดังนั้นจึงค่อนข้างเป็นไปได้ที่เหยื่อของการโจมตีเสมือนจริงจะรู้สึกเจ็บปวดทางอารมณ์อย่างแท้จริง ผู้โจมตีสามารถถูกลงโทษที่ก่อให้เกิดความทุกข์ในชีวิตจริงได้หรือไม่? เรายังไม่มีคำตอบสำหรับคำถามเหล่านี้

ในตอนต่อไป เราจะมาดูประวัติของ Virtual Reality

ฉันต้องการพลังมากกว่านี้กัปตัน!

Mary Whitton อธิบายว่าการเพิ่มความสามารถทางเทคโนโลยีและพลังการประมวลผลไม่จำเป็นต้องแปลเป็นเวลาการผลิตที่เร็วขึ้นหรือการเรนเดอร์ที่ราบรื่นยิ่งขึ้นเมื่อออกแบบสภาพแวดล้อมเสมือนจริง ประการหนึ่ง โปรแกรมเมอร์ต้องการใช้ประโยชน์จากพลังที่มากขึ้นโดยการสร้างสภาพแวดล้อมที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น ซึ่งจะทำให้ใช้เวลาในการเรนเดอร์นานขึ้น

แนวความคิดของความเป็นจริงเสมือนมีมานานหลายทศวรรษแล้ว ถึงแม้ว่าประชาชนทั่วไปจะตระหนักถึงเรื่องนี้ในช่วงต้นทศวรรษ 1990 เท่านั้น ในช่วงกลางทศวรรษ 1950 ผู้กำกับภาพชื่อมอร์ตัน ไฮลิก จินตนาการถึงประสบการณ์ในโรงละครที่จะกระตุ้นประสาทสัมผัสของผู้ชมทั้งหมดของเขา โดยดึงพวกเขาเข้าสู่เรื่องราวได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น เขาสร้างคอนโซลผู้ใช้เพียงเครื่องเดียวในปี 1960 ซึ่งเรียกว่าSensoramaที่มีจอแสดงผลสามมิติ พัดลม เครื่องส่งกลิ่นลำโพง สเตอริโอ และเก้าอี้เคลื่อนที่ นอกจากนี้ เขายังได้คิดค้นจอโทรทัศน์ แบบสวมศีรษะ ที่ออกแบบมาเพื่อให้ผู้ใช้ดูโทรทัศน์ในแบบ 3 มิติ ผู้ใช้เป็นผู้ชมที่ไม่โต้ตอบสำหรับภาพยนตร์ แต่แนวความคิดหลายอย่างของ Heilig จะหาทางเข้าสู่สนาม VR

วิศวกรของ Philco Corporation ได้พัฒนา HMD ตัวแรกในปี 1961 เรียกว่าHeadsight หมวกกันน็อคมีหน้าจอวิดีโอและระบบติดตาม ซึ่งวิศวกรเชื่อมโยงกับระบบกล้องวงจรปิด พวกเขาตั้งใจให้ HMD ใช้ในสถานการณ์อันตราย ผู้ใช้สามารถสังเกตสภาพแวดล้อมจริงจากระยะไกล ปรับมุมกล้องโดยหันศีรษะของเขา Bell Laboratories ใช้ HMD ที่คล้ายกันสำหรับนักบินเฮลิคอปเตอร์ พวกเขาเชื่อมโยง HMD กับกล้องอินฟราเรดที่ติดอยู่ที่ด้านล่างของเฮลิคอปเตอร์ ซึ่งช่วยให้นักบินมีมุมมองที่ชัดเจนขณะบินในความมืด

ในปี 1965 นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ชื่อ Ivan Sutherland ได้จินตนาการถึงสิ่งที่เขาเรียกว่า " Ultimate Display " การใช้จอแสดงผลนี้ บุคคลสามารถมองเข้าไปในโลกเสมือนจริงที่ดูเหมือนโลกจริงที่ผู้ใช้อาศัยอยู่ วิสัยทัศน์นี้ชี้นำการพัฒนาเกือบทั้งหมดในด้านความเป็นจริงเสมือน แนวคิดของ Sutherland ประกอบด้วย:

ในปี 1966 Sutherland ได้สร้าง HMD ที่เชื่อมต่อกับระบบคอมพิวเตอร์ คอมพิวเตอร์ได้จัดเตรียมกราฟิกทั้งหมดสำหรับการแสดงผล (จนถึงตอนนี้ HMD ได้เชื่อมโยงกับกล้องเท่านั้น) เขาใช้ระบบกันสะเทือนเพื่อจับ HMD เพราะมันหนักเกินไปสำหรับผู้ใช้ที่จะรองรับได้อย่างสบาย HMD สามารถแสดงภาพในรูปแบบสเตอริโอ ทำให้เกิดภาพลวงตาของความลึก และยังสามารถติดตามการเคลื่อนไหวของศีรษะของผู้ใช้เพื่อให้ขอบเขตการมองเห็นเปลี่ยนไปอย่างเหมาะสมเมื่อผู้ใช้มองไปรอบๆ

NASAกระทรวงกลาโหมและมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติให้ทุนสนับสนุนจำนวนมากในการวิจัยและพัฒนาสำหรับโครงการเสมือนจริง CIA บริจาค เงินวิจัย 80,000 ดอลลาร์ให้กับ Sutherland การใช้งานช่วงแรกๆ ส่วนใหญ่อยู่ในหมวดเครื่องจำลองยานพาหนะ และถูกนำมาใช้ในการฝึกซ้อม เนื่องจากประสบการณ์การบินในเครื่องจำลองมีความคล้ายคลึงกัน แต่ไม่เหมือนกันกับเที่ยวบินจริงกองทัพองค์การนาซ่า และสายการบินได้กำหนดนโยบายที่กำหนดให้นักบินต้องมีเวลาล่าช้าอย่างมาก (อย่างน้อยหนึ่งวัน) ระหว่างเที่ยวบินจำลองกับเที่ยวบินจริง ในกรณีที่ ประสิทธิภาพที่แท้จริงได้รับความเดือดร้อน

เป็นเวลาหลายปีที่เทคโนโลยี VR ยังคงไม่อยู่ในสายตาของ สาธารณชน การพัฒนาเกือบทั้งหมดมุ่งเน้นไปที่การจำลองยานพาหนะจนถึงปี 1980 จากนั้นในปี 1984 นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ชื่อ Michael McGreevy ได้เริ่มทดลองกับเทคโนโลยี VR เพื่อเป็นแนวทางในการพัฒนาส่วนต่อประสานระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ ( HCI ) HCI ยังคงมีบทบาทสำคัญในการวิจัย VR และยิ่งไปกว่านั้น ยังทำให้สื่อต่างๆ หันมาสนใจแนวคิดของ VR ในอีกไม่กี่ปีต่อมา

Jaron Lanier เป็นผู้คิดค้นคำว่า Virtual Reality ขึ้นในปี 1987 ในช่วงทศวรรษ 1990 สื่อต่างยึดถือแนวคิดของ Virtual Reality และดำเนินการตามนั้น โฆษณาที่เกิดขึ้นทำให้หลายคนมีความคาดหวังที่ไม่สมจริงว่าเทคโนโลยีเสมือนจริงจะทำอะไรได้บ้าง เมื่อสาธารณชนตระหนักว่าความเป็นจริงเสมือนยังไม่ซับซ้อนเท่าที่เคยถูกชักนำให้เชื่อ ความสนใจก็ลดลง คำว่าความจริงเสมือนเริ่มจางหายไปพร้อมกับความคาดหวังของสาธารณชน วันนี้ นักพัฒนา VE พยายามที่จะไม่พูดเกินความสามารถหรือแอปพลิเคชันของระบบ VE และพวกเขายังมักจะหลีกเลี่ยงคำว่าความจริงเสมือน

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ Virtual Reality และสภาพแวดล้อมเสมือนจริง โปรดดูลิงก์ในหน้าถัดไป

 

 

ขอบคุณ

ขอขอบคุณMary Whittonจาก University of North Carolina ที่ Chapel Hill สำหรับความช่วยเหลือของเธอในบทความนี้

บทความที่เกี่ยวข้อง

ลิงค์ที่ยอดเยี่ยมเพิ่มเติม

แหล่งที่มา