أدوات التحكم بالواقع الافتراضي

تخيل لو أنك لا تستطيع التفاعل مع الوسط المحيط بك، يمكنك رؤية وسماع المؤثرات المختلفة ولكن لا تستطيع التفاعل معها. هكذا سيبدو الواقع الافتراضي بدون أدوات التحكم، حيث أنها تجعله يختلف عن وسائل التواصل الأخرى مثل مكالمات الفيديو أو الصوت. سيتناول هذ المقال أساليب وأدوات التحكم والتفاعل مع العالم الافتراضي.

1- عرض الرسوميات

إن استخدام الواقع الافتراضي يعتمد بشكل أساسي على حواس الإنسان وخاصة حاسّة البصر، لذلك من أهم الشروط الواجب تحقيقها هي العرض الجيد للأحداث بدقة عالية وبمعدل إطار ملائم. وقد ظهرت عدة تقنيات تحقق ذلك وهي:

1- تقنية الكهف « The Cave »

تُعد هذه التقنية أول تقنيات الإظهار والعرض ضمن هذا المجال. وقد ابتكرتها مهندسة الحاسوب «كارولينا كروزنيرا- Carolina Cruz-Neira» أول مرة في عام 1992م.

وهي عبارة عن غرفة مغلقة يتم فيها عرض الرسوميات المولدة من قبل الحاسوب على الجدران والأرضية والسقف، ويستخدم الشخص نظارات ثلاثية الأبعاد مشابهة لتلك المستخدمة في السينما ثلاثية الأبعاد وتكون هذه النظارات مصممة لتتوافق مع زوايا رؤية المستخدم وتصميم الغرفة. [1]

2- النظارات المحمولة على الرأس « Head-mounted display –HMD »

وهي الجيل الجديد من وسائل العرض، يتم وضعها كما النظارات تمامًا. تحتوي على شاشتين، واحدة أمام كل عين وتعرضان نفس الرسوميات ولكن أحدهما بتأخير زمني بسيط جدًا. تمنح الشاشتان إدراك برؤية ثلاثية الأبعاد بالتكامل مع المؤثرات الأخرى.

2- تتبع الحركة

وهي من أهم العناصر والتي تتكامل مع العرض لتوليد إدراك ثلاثي الأبعاد لدى المستخدم مثلًا، لو تحرك الشخص ولم يتغير منظور الرؤية لديه فلن تترجم إلا أنها صورة ثابتة أمام عين المستخدم ولن تولّد أي إدراك، ومن هنا جاءت أهمية تتبع الحركة. وهناك عدة أساليب وهي:

1- الكاميرات الحرارية:

والتي استخدمت ضمن غرف الكهف. يتم تثبيت كاميرات وحساسات في زوايا مختلفة من الغرفة تقوم بكشف مكان المستخدم بالاعتماد على حرارة جسمه وتتبع موقعه على هذا الأساس، ولكن من سلبياتها كان ضعف الأداء في حال كان المستخدم خارج المجال الفعّال للحساس أو الكاميرا.

2- نظام تتبع الرأس:

هو نظام مكون من عدد من الحساسات المترابطة مع بعضها والموزعة في مناطق مختلفة من جسم النظارات. تسجل الحساسات حركة وسرعة المستخدم من خلال قياس التسارع والاهتزاز، وترسل هذه المعلومات إلى المعالج الذي يقوم بترجمتها. ويحرك الرسومات بما يتناسب مع معلومات الحركة التي قرأها، يوجد نوع آخر من الحساسات يقيس زوايا ميل الرأس بشكل مشابه تمامًا للحساس في الهاتف الذكي، والذي يقوم بتدوير الشاشة بحسب زاوية ميل الهاتف والأمر ذاته ينطبق على جهاز التحكم، حيث يتم تحريك الرسوميات بنفس الطريقة بما يتناسب مع زوايا ميل الرأس.[2]

كل المعلومات المسجلة من قبل الحساسات تُعالج من قبل المعالج وتدمج مع الرسوميات المعروضة للمستخدم لتولد إدراك برؤية ثلاثية الأبعاد مشابهة قدر الإمكان للرؤية الحقيقية.

3- قبضة التحكم

لهذه القبضة عدد من المهام تتكامل مع الأدوات التي ذكرناها سابقًا، تحتوي هذه القبضة على أزرار تحكم للقيام بحركات معينة كالتقاط الأشياء على سيبل المثال، تحتوي أيضاً على حساسات للحركة وحساسات زوايا الميل من أجل معرفة مكان اليدين في الفضاء وتتبع حركتهما باستمرار. تتم معالجة جميع هذه البيانات ومزامنتها مع بعضها لتولد بالنتيجة إدراك ثلاثي الأبعاد للمستخدم.

تحتوي بعض أنواع هذه القبضات على هزازات لتحقيق ما يسمى بالتغذية العكسية اللمسية وكمثال لتبسيط هذا المصطلح، عندما تكون ممسكًا بكوب ماء وتريد وضعه على الطاولة، في اللحظة التي يلامس فيها الكوب الطاولة ستشعر باهتزاز في يدك ناتج عن رد فعل الطاولة لوزن الكوب، وبالتالي وظيفة هذه الهزازات هي توليد مثل هذه الاهتزازات في مواقف مشابهة. [3]

يوجد دراسة متقدمة تجريها بعض المختبرات وهي استخدام الجلد الصناعي، هذه الفكرة تعتمد على لباس يرتديه المستخدم متزامن مع وحدات المعالجة ويحتوي على حساسات موزعة على كامل الجسم، مما يوفر تتبع للحركة و ينقل الإحساس بلمس الأشياء من الواقع الافتراضي إلى الواقع بدون استخدام قبضات أو أدوات تحكم، حيث ستكون جميعها مدمجة ضمن هذا الجلد الصناعي.

تتنافس الشركات الكبرى الآن على ابتكار وصنع العتاد الأفضل وتحقيق قفزة نوعية ضمن هذا المجال، فهل من الممكن الوصول إلى نقل كامل الإدراك البشري الى عالم افتراضي واحد؟

المصادر:

1- Coursera
2-ScienceDirect
3- CircuitStream

Author: Hasan Abdulrahman

مهندس اختصاصي في الهندسة الطبية الحيوية ، مهتم بالبرمجة والذكاء الصنعي ودمجهما مع الطب.