تاریخچه واقعیت مجازی و نحوه تکامل آن (بخش اول)

واقعیت مجازی یا وی آر

مقاله‌ای که در پیش روست درباره تاریخچه واقعیت مجازی از تعاریف حول آن گرفته تا گذشته‌اش می‌باشد. تاریخچه واقعیت مجازی بر خلاف تصوارت گذشته‌ای قدیمی دارد. تاریخچه‌ای شگفت انگبز و پر از جزییات و البته بسیار جذاب برای علاقمندانش…

تیم سایتک قصد دارد در تک ویژن با شما به صورت مختصر سیر تکامل این تکنولوژی را بررسی کند. در این مسیر با جهش تکنولوژی واقعیت مجازی و چگونکی رشد آن توسط پژوهشگران از یک ایده به چیزی که امروزه آن را وی آر می‌شناسیم خواهیم پرداخت.

قبل از هر چیز شاید برای شما جالب باشد که بدانید هدف اولیه کسانی که این تکنولوژی را توسعه دادند،« فریب دادن مغز و قبولاندن واقعی بودن چیزی به مغز است که اصلا واقعی نیست» بود. نمونه اولیه معروفی از پرده سینما وجود دارد که حرکت مستقیم یک قطار را به سمت دوربین نشان می‌دهد و حضاری که تا آن لحظه فیلم را ندیده بودند چنان واکنشی به فیلم بروز می‌دادند که ظاهرا قطار واقعی است، احتمالا فیلم‌های ساخته شده بر روی حس واقعیت سنجی ما تاثیر دارند اما ما این تاثیر را واقعیت مجازی نمی‌دانیم.

در حال حاضر چندین تعریف مختلف در مورد واقعیت مجازی موجود می‌باشد که همه آن‌ها در برخی از نقاط کلیدی با هم مشترک هستند اما در عصر حال وقتی از واقعیت مجازی یا وی آر صحبت می‌کنیم به صورت خاص در مورد وسایل فیزیکی (کامپیوتری) صحبت می‌کنیم که این وسایل صدا و تصویر کامپوتری را به ما عرضه می‌کنند و ما را در خود غرق می‌کنند.

اما در بحث بررسی تاریخچه واقعیت مجازی ما باید تعاریف حول واقعیت مجازی و چیزهایی که به آن مربوط می‌شود را گسترش بدهیم و در نظر داشته باشیم بعضی از دستاوردهایی که در راه واقعیت مجازی از آن‌ها صحبت خواهیم کرد، اولین پله‌های سیر تکامل این فناوری بوده‌اند.

اولین تلاش‌ها برای خلق وی آر چگونه صورت گرفت؟

تاریخچه واقعیت مجازی از چه زمانی شروع شد؟

اگر وی آر را وسیله‌ای برای ایجاد توهم و باوراندن مواردی که در واقع وجود ندارند، تعریف کنیم، می‌توانیم دیوارنماهای 360 درجه و نقاشی‌های چشم‌انداز در قرن 19 را اولین تجربه از وی آر به حساب بیاوریم. این نقاشی ها تمام میدان دید فرد را پوشش می داد و باعث می شد فرد احساس کند در آن لحظه خاص یا آن اتفاق تاریخی نقاشی شده قرار دارد.

تا 1939

عکس‌های برجسته بین یا استریو اسکوپیک و نمایشگرهای آن‌ها؛ در سال 1838 چارلز ویداستون طی تحقیقاتی نشان داد که مغز از هر یک از چشم‌هایمان یک تصویر دو بعدی را می‌گیرد و در واقع آن را به یک تصویر سه بعدی تبدیل می‌کند. نگاه کردن با استفاده از استریواسکوپ به دو عکس استریواسکوپیک کنار هم به بیننده حس عمق و محو شدن در عکس را می‌داد. این تحقیقات یک قرن بعد یعنی در سال 1939  هم منتهی به ساخت دوربین اسلاید معروف شد که از آن برای گردش‌های مجازی توریستی استفاده می‌شد. البته امروز هم در جعبه های مقوایی گوگل و هدست های ارزان وی آر روی گوشی های موبایل هم از پایه های طراحی استریواسکوپ استفاده می شود.

به طور کلی انسان‌ها طی سال توانستند به آرامی راه‌هایی برای تحریک حواس مختلف خود پیدا کنند و با پیدایش کامپیوتر در قرن بیستم بود این موضوع شتاب چشم‌گیری گرفت. به طور کلی خلاصه پیشرفت وی آر  تا سال 1940 به این شکل بود:

1837 – استریواسکوپ توسط چارز ویداستون

1849 – استریو اسکوپ عدسی وار توسط دیوید بروستر

1939 – دوربین اسلاید دستی توسط ویلیام کرامبر

سال 1929 ادوارد لینک اولین آموزش دهنده شبیه‌ساز پرواز را ساخت. این وسیله در سال 1931 ثبت شد که به احتمال خیلی زیاد اولین نمونه از یک شبیه ساز پرواز بود و کاملا الکترونیکی عمل می‌کرد. این وسیله که انقلابی در تاریخچه واقعیت مجازی بود، با کمک موتورهای متصل به سکان هواپیما کنترل می‌شد همچنین دارای میل فرمان‌هایی بود که چرخش‌های محوری عرضی و طولی را شبیه‌سازی می‌کرد. این شبیه‌ساز قادر بود همزمان آشفتگی‌ها، اغتشاشات و لرزش‌های هواپیما را شبیه‌سازی کند.

1950

سال 1950 سینماتوگراف مرتون هیلی «سنسوراما» را ساخت که در سال 1962 ثبت شد . این وسیله یک کابین تئاتر بود که تمام حواس را کنترل می‌کرد. سنسوراما دارای بلندگوها و نمایشگرهای استریو اسکوپیک سه‌بعدی، پنکه، تولید کننده بو و در نهایت صندلی لرزاننده بود. هدف از ساخت سنسوراما غرق کردن فرد در فیلمی که به نمایش گذاشته شده بود. مرتون هیلی حتی برای این دستگاه شش فیلم کوتاه نیز خلق کرد، او این فیلم ها را خودش فیلم برداری و تدوین کرد؛ نام برخی از این فیلم‌ها عبارت بودند از : موتور سیکلت، رقص شکم، هلیکوپتر، قرار با سابینا.

1960

ماسک تلسفییر در سال 1960 اولین هدست وی آر با نمایشگر اختراع کرد. این وسیله از اولین نمونه نمایشگرهایی بود که روی سر نصب می‌شدند و به آن‌ها اچ‌ام‌دی  که مخفف «Head Mounted Display» است گفته می‌شود این هدست دید عریض یا «Wide» تولید می‌کرد و تصاویر استریو اسکوپ سه بعدی همچنین صدای استریو داشت.

در سال 1968 دو مهندس شرکت فیلیکو به نام‌های برایان و کومه یک اچ‌ام‌دی به نام هد سایت تولید کردند. این وسیله شامل یک اسکرین برای هر یک از چشم‌ها و همینطور سیستمی برای ثبت حرکات سر به کمک وسایل مغناطیسی بود به این صورت که یک دوربین مدار بسته به آن متصل می‌شد و برای مشاهده و بررسی مکان‌های خطرناک توسط ارتش ساخته شد. حرکات سر، یک دوربین کنترل شونده از راه دور را  هدایت می کرد تا فرد اطراف را به صورت طبیعی ببیند. می‌توان گفت هدسایت اولین قدم برای تحول هدست‌های واقعیت مجازی بود.

1965

در سال 1965 ایوان سودرلند ایده‌ای را مطرح کرد به نام نمایش نهایی یا «Ultimate Display» که کاربرد آن چنین توصیف می‌شد: وسیله‌ای که می‌تواند واقعیت را طوری خوب شبیه‌سازی کند که کسی نتواند فرق بین واقعیت و مجاز را درک کند،

این ایده شامل این بخش‌ها می‌شد:

1. دنیای مجازی که توسط اچ‌ام‌دی دیده می‌شود به طوری که کاملا طبیعی و سه بعدی به نظر بیاید و توسط صدای سه‌بعدی و بهبود عملکرد وسایل دیگر توسعه یابد
2. سخت‌افزار کامپیوتر باید دنیای مجازی را خلق کند و به صورت زنده در همان زمان در جریان باشد
3. وجود امکان ارتباط کاربران با وسایل و اشیا موجود در دنیای مجازی به صورت واقع گرایانه

این ایده‌گرایی بعدها نقشه کلی مفهوم واقعیت مجازی را شامل می‌شد که تا امروز هم پایدار مانده است.

در سال 1968 سودرلند که پیشتر هم نامش آمد با شاگردش باب اسپرول اولین هدست «وی آر_ای آر» را ساختند اما ویژگی شاخصی که باعث شد این هدست از هدست های قبلی متمایز و یک دستاورد جدید محسوب شود قابلیت اتصال به کامپیوتر بود. این دستگاه نه تنها مجهز به یک نمایشگر دیجیتال شده بود که روی سر نصب می‌شد بلکه اولین دستگاهی بود که به جای اتصال به دوربین، به کامپیوتر متصل می‌شد و تصاویر را از کامپیوتر دریافت می‌کرد. این دستگاه به قدری بزرگ بود که کسی نمی‌توانست آن را روی سرش بگذارد و همزمان احساس راحتی هم داشته باشد؛ به همین دلیل توسط میله‌ای که از سقف آویزان بود نگه داشته می‌شد. به همین دلیل بود که به آن شمشیر داموکلس می‌گفتند.

سال 1969 مایرون کروگر یکی از هنرمندان رشته واقعیت مجازی کامپیوتر توانست تجارب خاصی را به وجود آورد و نام آن‌ها را «Virtual Truth» گذاشت. او در واقع چندین محیط رندر شده توسط کامپیوتر ساخت تا بتوانند نسبت به افراد درون خود عکس‌العمل نشان بدهند. پروژه هایی به نام «Glow Flow» ، «Metaplay» و «SciTech Spins» نتیجه پیشرفت تحقیقات مایرون بودند که سرانجام منجر به ساخت اتاقی به نام «Video Players» شدند.

1970

سال 1979 شرکت جنرال الکتریک یک شبیه‌ساز پرواز مجازی کامپیوتری تولید کرد که دارای سه نمایشگر بود این نمایشگرها به گونه‌ای در کابین تعبیه شده بودند که زاویه دید 180 درجه را پوشش می‌دادند این اتفاق به خلبانان در حال آموزش حس بهتری القا می‌کرد.

در سال 1975 کروگر ویدیو پلیس را ساخت که اکثر افراد اون رو به عنوان اولین سیستم وی آر با رابطه متقابل می شناسن، با استفاده از ترکیب کردن سی جی و پروژکتور و دوربین ها توانست موقعیت فرد را شناسایی کند که البته با تعریف های مدرن این سیستم شبیه پروژکتور ای آر  بود و هیچ هدستی در اون وجود نداشت.

در سال 1977 شرکت ام‌آی‌تی، «Spin Move Map»  را ساخت که این امکان را فراهم می‌ساخت تا مردم با استفاده از آن به گشت و گذار در کلورادو بپردازند. بعدها که نمونه اولیه «Google Street View» توسط شرکت گوگل ساخته شد، شبیه آن عمل می‌کرد. این شرکت از ویدیو گرفته شده توسط یک ماشین متحرک در شهر کمک گرفت تا حس حرکت درون شهر را شبیه‌سازی کند.

همچنین

در سال 1979 جک دانل داگلاس اچ ام دی ای را ساخت که می‌توان آن را به عنوان اولین نمونه درست و حسابی اچ ام دی وی آر به حساب آورد که در خارج از آزمایشگاه نیز  کار می‌کرد. در این دستگاه خلبان می‌توانست با یک ردیاب روی سر به تصاویر ساخته شده توسط کامپیوتر نگاه کند.