الواقع الإفتراضي

المستحدثات التكنولوجية المرتبطة بالواقع الافتراضى

اعداد  د. إيهاب سعد محمدى

مدرس تكنولوجيا التعليم – كلية التربية النوعية – جامعة بنها

Ehab.mohamady@fsed.bu.edu.eg

لا يوجد تصنيف شامل للمستحدثات التكنولوجية ليتم وضع الوسائل والأدوات به ، ومن ثم يمكن اقتراح التصنيف التالى للمستحدثات التكنولوجية المرتبطة بتكنولوجيا الواقع الافتراضى ، بحيث يراعى التغيرات المستقبلية فى المستحدثات ؛ فالمستحدث بعد فترة زمنية من انتشاره وتداولة قد لا يصبح مستحدث حيث يظهر الجديد باستمرار فى ظل الثورة التكنولوجية والمعرفية التى نعيشها ، وأياً كان المستحدث الذى سيظهر يمكن إدراجه تحت أى من التصنيفات التالية:

  • الأجهزة المستحدثة
  • البرمجيات المستحدثة
  • الأنظمة أو الأساليب أو الطرق المستحدثة

ولإيضاح ذلك تم ربط التصنيف السابق بموضوع الدراسة حيث يقدم المستحدثات التكنولوجية المرتبطة بالواقع الافتراضى فى ضوء هذا التصنيف.

  • الأجهزة المستحدثة المرتبطة بالواقع الافتراضى:

ظهرت أجهزة تساعد فى عملية تصميم وعرض تكنولوجيا الواقع الافتراضى ، ومنها الماسح الضوئى ثلاثى الأبعاد 3D Scanner ، وجهاز العرض ثلاثى الأبعاد 3D Projector  ، ومستحدثات أخرى يمكن رصد بعضها فيما يلى:

i.       – Virtusphere: من أجهزة الغمر والتى تسمح للمستخدم بالمشى ومجاراة العالم الافتراضى ، وهى عبارة عن كرة ضخمة مجوفة على 10 أقدام لتدور بحرية ولتسمح للمستخدم بالمشى والجرى فى أى اتجاه وهو مكانه ، ويُستخدم معها الخوذة وأجهزة الاستشعار .جهاز Virtusphere 
ii.       – أجهزة عرض محمولة فى اليد Handheld Displays: وهو نظام يستخدم الموبيل كأنه جهاز تحديد مكان المستخدم 6DOF ، مع نظام الكهف ، وذلك عن طريق برامج خاصة وشبكة بين الأجهزة.أجهزة العرض المحمولة فى اليد 
iii.       – 360 Space: هى فكرة تستخدم لحل مشكلة التكلفة ، ويستخدم فيها الجهاز اللوحى Tab أو الموبيل الذكى Smart Phone وسماعة للأذن ، ونظارة خاصة يركب عليها الجهاز المحمول ، وأجهزة استشعار خاصة تركب على الجهاز ومنها يمكن الانغماس فى البيئات الافتراضية.جهاز 360 Space 
iv.       – النقش ANAGLYPHS: هى باليونانية  ana+gluphein – “to carve” وتعنى وسيلة لترميز الصورة ثلاثية الأبعاد عن طريق تركيب زوج من الصور على شاشة واحدة ، بحيث أن ترى كل عين صورة واحدة فقط وذلك لأن النظارة التى يتم ارتداؤها تعمل على فلترة اللون ؛ فزجاج النظارة ملون باللون الأحمر الزهرى والأخضر.نظام عرض ANAGLYPHS 

v.       – القفاز الملون Color Glove: عن طريق الكاميرا يمكن تتبع مسار قفاز بيانات ملون على اليد ، والقفاز به ألوان متعددة لأشكال خاصة يستطيع الكمبيوتر قراءتها ورؤيتها.

vi.       – نظارة جوجل Google glass: بداية فكرتها نبعت من نظارات

قفاز البيانات الملون 
 الواقع الافتراضى ولكنه بسبب تكلفتها العالية تم التوجه إلى ابتكار نظارات جوجل ، وهى نظارات تتكون من معالج مرفق به GPS لتحديد المكان وميكروفون لتلقى الأوامر وسماعات أذن ، ومنشورنظارة جوجل Google Glass  
 به مرآة تعكس الصورة الى العين من بروجيكتور مرتبط بالمعالج ، وتستخدم النظارات فى تطبيقات الواقع المعزز AR ، كما نهجت الشركات الأخرى نفس النهج مثل:  
 §   Oculus Rift وهى نظارة تابعة لشركة Oculus والتى أسسها بالمر لوكى Palmer Luckey ، واهتمت بأجهزة الواقع الافتراضى الانغماسية ، وتتضمن متتبع لحركة الرأس حتى360 درجة ،نظارة Oculus Rift  
 حيث تقدم صور ثلاثية الأبعاد لكل عين كما تراها فى العالم الحقيقى ، كما أنها تتمتع بوزن خفيف ومريح للجلسات الطويلة ، ومن خصائصا أيضا أن زاوية مجال الرؤية لها تصل 100 درجة تقريبا.  
 §   Atheer  نظارات تعرض الصور المجسمة ، وهى خفيفة الوزن وبها مستشعرات للحركة الرأس ، كما أنها تكتشف ايماءات اصابع اليد.شكل (47) نظارات Atheer  
 §   Meta : نظارات تعرض صور مجسمة ثلاثية الأبعاد كما أن التعامل معها عن طريق ايماءات وحركات اليد ، وتتميز بزاوية مجال رؤيةنظارات Meta  
 40 درجة ، ومعالج intel i5 ، ورامات 4 جيجا، وحجم الكرت الخارجى 128 جيجا ، وتزن 180 جرام .  
 §   Epson Moverio تتضمن وحدة تحكم تعمل على نظام اندرويد 4 ، تتصل بالكاميرا المثبتة على النظارة عن طريق البلوتوث ، وبها شاشات واضحة ، ومتتبع مسار الحركة.نظارات Epson Moverio ووحدة التحكم فيها  
  Oakley Airwave نظارات تتميز بسطح عاكس لاشعة الشمس ، حجم الشاشة 14 بوصة ،  
 وبها نظام تهوية امام العدسات ، وخفيفة الوزن ومريحة .نظارات Oakley Airwave  
 §   Sony HMZ-T1 نظارات سونى تتميز بزاوية مجال رؤية تصل إلى 45 درجة ، وتزن 420 جرام بدون الكابل ووحدة المعالجة ، ووزنها600 جرام مع وحدة المعالجة والكابلات.  
 نظارات Sony HMZ-T1  
 §   Vuzix أنتجت النظارة Wrap 1200DX-VR ، وهى نظارة تعرض الوسائط عالية الجودة HDMI ثنائية البعد وثلاثية البعد ، وزاوية مجال الرؤية لها 35 درجة ، وتتضمن 9 مستشعرات ، و 3 أجهزة استشعار مغناطيسى .  
 نظارات Wrap 1200DX-VR  
 – وهناك أجهزة أخرى تسمح بالمشى فى العالم الافتراضى كما فى العالم الحقيقى مثل The Virtuix Omni ، فهى تسمح للشخص بالمشى والجرى الطبيعى وفق ما يراه فى البيئة الافتراضية عن طريق نظارة Oculus Rift ، وبها حلقة قوية ومرنة حول الفرد لكى يكون دائما بأمان ، ويدور الفرد 360 درجة بحرية تامة ، كل ذلك على منصة مقعرة يقف عليها الفرد مرتديا حذاء اومنى Omniنظام Virtuix Omni  
 فهى تشرك الجسم كله فى التفاعل مع البيئة الافتراضية.  
 – مستشعر الحركة لمايكروسوفت  Microsoft Kinect: هو جهاز مصنع من قبل شركة مايكروسوفت ، كتطوير ل XBOX 360 لتدعيــم تطبيقات الواقع المعزز ، وللشركات المهتمة بتطوير المنتجات التفاعلية ، وقد استخدم الجهاز فى مشاريع لاعادة التأهيل البدنى لمرضى الاضطرابات العصبية والبدنية مثل مشروعVirtualrehab  ، ومشروع Toyra. كما أنه أساس مشروع التعرف على لغة الاشارة ، ومؤخرا مشروع Ubi لتحويل أى سطح إلى شاشة لمس ،  وبالطبع ظهر المنافسين مثل:  
 جهاز SONY Playstation 4 Eyeجهاز Microsoft Kinect  
 SONY Playstation 4 Eye وهو نظام صمم لاطلاق العنان لمطورى الألعاب ثلاثية الأبعاد ، وتتميز بمعالج فائق السرعة ، وذاكرة تصل الى 8 جيجا بايت ، ورسومات تشعر المستخدم بالتواجد والانغماس فى اللعبة .  
 §   Leap Motion وهو جهاز صغير الحجم ، يوضع أمام الكمبيوتر ، ويكتشف حركة اليد وزاوية مجال اكتشاف الحركة امامه تصل إلى 135 درجة .جهاز Leap Motion  
 §  MYO armband وهى تشبه شارة الكابتن وتزن 93 جرام ، وهى تحول النشاط العضلى لليد – انقباض وانبساط العضلات – إلى اشارات كهربائية تُرسل لاسلكيا عن طريق البلوتوث الى الكمبيوتر أو الهاتف النقال ، ومن ثم يستشعر حركة اليد ، وأنتجتها  شركة مختبر Thalmic، وبدأت تجاريا فى سبتمبر 2014.جهاز MYO  
 §  Tobii X2-60 Eye Tracher هو مستشعر ومتعقب لحركة العين ، وهى تكنولوجيا تدعى تكنولوجيا التفاعل بالنظرة  Interactive Gazeجهاز Tobii Rex  
 Technology ، وقد بدأت الفكرة لجون اليفيزو John Elvesjö  وكان يعمل فى المعهد الملكى للتكنولوجيا فى استكهولم وعمل مع زملائه Mårten Skogö and Henrik Eskilsson  فى تكوين شركة Tobii عام 2001 ، وفى عام 2011 تعاونت مع Lenovo  لإنتاج أول حاسوب محمول يتتبع حركة العين.  
 – Sandio’s 6DOF Game O2 mouse هى فأرة صممت لتستخدم مع الألعاب ثلاثية الأبعاد والابحار فى العوالم الافتراضية مثل الحياة الثانية second Life  والجوجل ايرث Google Earth ، 2006 بدايتها فى مع شركـة يابـانـيـة Elecom of Osaka ثم تم التعــــاون  
 مع الشركة الأمريكية Sandio Technology company ، وتمكن الفأرة المستخدم من تحريك المؤشر للأمام والخلف ، واليمين واليسار ، ولأعلى ولأسفل ، وعمل استدارة لليمين واليسار ولأعلى وأسفل ، كما يمكنفأرة Sandio’s 6DOF  
 عمل تكبير وتصغير عن طريق تحريك الكائن على الشاشة للأمام والخلف.  
 – (Falcon Haptic Device) Anarkik 3D: وهو جهاز لمس تابع لشركة  Anarkik3D والمتخصصة فى تصميم وطباعة النماذج ثلاثية البعد ، وتأسست الشركة فى 2007 على يد المصمم Shillito المعاصر ” آن مارى شيليتوجهاز Anarkik 3D  
 Ann Marie “ومهندس البرمجيات ” شياو تشينغ تساو Xiaoqing Cao ” ، وظهر الجهاز تجاريا بعد سبع سنوات من الدراسات فى مجال اللمس والرؤية الثلاثية البعد فى عملية التصميم ، وهو يساعد المصممين والفنانين فى استخدام اللمس لتصميم البيئات والكائنات الافتراضبة فى دقائق معدودة مع امكانية  طباعتها .  
         
  • البرمجيات المستحدثة المرتبطة بالواقع الافتراضى:

انتشرت البحوث التى اهتمت بالتطبيقات البديلة عن أجهزة الاستشعار والمتصلة بمجال Computer Vision ، والمساعدة لذوى الاحتياجات الخاصة ، والتطبيقات المهتمة ببرمجة أجهزة الادخال ، ويمكن ذكر أمثلة لتلك البرمجيات فيما يلى:

– برنامج eViacam: (Enable ViaCam) وهو برنامج مفتوح المصدر ومجانى للتحكم فى الفأرة عن طريق حركة الرأس ، ومساحته 10 ميجابايت.
– CameraMouse : هو برنامج مجانى آخر إصدار له 1.2 عام 2014 ، وهدفه التحكم فى الفأرة عن طريق الرأس أو أى شئ يتم تحديده فى الاعدادات ، وصمم فى كلية بوسطن لمساعدة المعاقين على استخدام الكمبيوتر ، وصاحب الفكرة هو “جيمس جيبس” Prof. James Gips ، مارجريت بيتكى Prof. Margrit Betke .(Betke, Gips, & Fleming, 2002)
– Clikka mouse: هو برنامج مجانى يتيح للأطفال والمعاقين استخدام الفأرة ووظائفها المختلفة بدون الضغط على أزرار الفأرة عن طريق شريط أدوات به جميع وظائف الفأرة ، والتى تعمل بمجرد الوقوف عليه ، ويمكن استخدامه مع برامج تحريك مؤشر الفأرة باليد أو بالرأس ، وكان آخر اصدار له 1.7.0 عام 2014.
– camspace : برنامج يستخدم كاميرا الويب فى الكشف عن ايماءات وحركات المستخدم ، كما يمكن استخدام الأشياء مثل الزجاجات والصناديق والعلب فى التحكم بالكمبيوتر ، واستخدامها فى العاب الكمبيوتر ، وهو تابع لشركة Cam-Trax Technologies الاسرائيلية ، وتأسست عام 2007 ، والبرنامج غير مجانى واصداره 8.95.
– Flutter : هو برنامج يستخدم الكاميرا فى اكتشاف ايماءات اليد ويستخدم مع برامج تشغيل الفيديو  iTunes, Spotify, VLC, and QuickTime فعن طريق اشارة اليد أمام الكاميرا من بعد قدم الى 6 أقدام يتم تشغيل الفيديو أو ايقافه ، وظهرت الشركة فى الولايات المتحدة – كليفورنيا – سان فرانسيسكو على يد ميهول ناريولا و نافينيت دلال Navneet Dalal and Mehul Nariyawala فى 2010 ، وقد قامت جوجل بشرائها فى 2013 ب 40 مليون دولار
– GlovePIE : هو برنامج مجانى واصداره 0.45 وهدفه برمجة أجهزة الادخال ، وقد صمم خصيصا لقفاز بيانات الواقع الافتراضىP5  ، ويدعم الآن مجموعة ضخمة من أجهزة الادخال وخصوصا الوى ريموت Nintendo Wii Remote (Wiimote) ، وهو يستخدم لتحديد الايماءات والضغط على الأزرار واى فعل آخر من لوحة المفاتيح وعمل الفأرة وعصا الألعاب حتى يقوم بها الوى ريموت Wiimote.
– WiinRemote : اخر اصدار من البرنامج v2007.1.13 وهو برنامج للتحكم فى المؤشر على نظام التشغبل ويندوز من خلال الوى ريموت  Nintendo Wii Remote (Wiimote) ، وهو يقرأ قيمة المحاور الثلاث من الوى ريموت ويستشعر حركة لمبات IR.
– Monect : برنامج التحكم فى الجهاز من خلال الموبيل  ، يتم اتصال الموبيل بجهاز الكمبيوتر عن طريق البلوتوث Bluetooth أو الشبكة اللاسلكية Wifi ، حيث يتم تنزيل التطبيق الخاص بجهاز الكمبيوتر والتطبيق الخاص بالموبيل (نظام انرويد)، كما يمكن أيضا من خلالة تحريك مؤشر الفأرة واستخدام الموبيل كلوحة مفاتيح واستخدامات أخرى بالبرنامج ، واصداره v3.8.4
MouseMischief: هو برنامج صمم عن طريق Microsoft للتكامل مع برنامج PowerPoint لمساعدة الطلاب داخل الفصل فى التفاعل والتعاون مع المعلم عن طريق عرض تقديمى يقدم على شاشة عرض أمام الطلاب من خلال جهاز المعلم ويكون لكل طالب فأرة متصلة بجهاز المعلم ، وتظهر برمز خاص على العرض التقديمى المقدم على شاشة العرض.

كما أن تطبيقات الموبيل Mobile applications قد انتشرت بشكل كبير فى أجهزة المحمول الذكية والاجهزة الكفية نظرا لصغر حجمها وكفاءتها العالية وتستخدم مع الواقع الافتراضى والواقع المعزز ، حيث اتنشرت تطبيقات متعددة مفتوحة المصدر وتعمل على نظم تشغيل مختلفة مثل (iOS, Android) ومن أمثلة تلك البرامج برنامج ViewR.

  • الأنظمة أو الأساليب أو الطرق المستحدثة المرتبطة بالواقع الافتراضى:

وهى أفكار مستحدثة يمكنها أن تستخدم أجهزة وبرامج جديدة كعناصر فى منظومة متكاملة تحقق الهدف المرجو ، ومن أمثلتها:

– تطبيقات تعتمد على لوحة الكترونية غير محددة الوظيفة Open HW based applications: وهى عبارة عن لوحات الكترونية غير مخصصة لهدف ، ويتم برمجتها وفق الهدف المنشود إليه ، مثل اوروينو Arduion وجينر Gainer وهو نموذج أولى لمنصة الالكترونات – كرت الكترونى – يعمل عن طريق برنامج مفتوح المصدر ويتم برمجته وفق ما يحتاجه المبرمج حتى انه يمكن ان نجعله مستشعر Sensor أو Open Tracker Board. أيضا المدن الذكية Smart cities: مدن تعتمد على تقنية الواقع الافتراضى والمعزز ، وظهرت نتيجة تطور تقنية اللاسلكى ، والبنية التحتية للشبكات ، واستخدام المصادر بصورة تعاونية ومترابطة ، وتهدف إلى الحصول على اكبر قدر من الخدمات المختلفة فى مختلف المجالات عن طريق تقنية الواقع المعزز من خلال الموبيل ، ومن أمثلتها مدينة SmartSantanderRA. كذلك Web3D: الويب الثلاثى الأبعاد وهو المستقبل ، حيث يتم وضع معايير قياسية للتعامل مع النماذج ثلاثية الأبعاد عبر الويب ، وقد ظهرت تطبيقات متعددة تعتمد على أن ظهور المعلومات والتفاعلات مع المستخدم تتم فى أنظمة ثلاثية الأبعاد مثل العوالم الافتراضية وتعتبر تلك التقنية من تطبيقات Web 4.0 .

peephole interaction التفاعل عن طريق جهاز عرض محمول باليد  an interactive handheld projector: نافذة تعرض فقط جزء من مساحة عمل افتراضية كبيرة ، وعندما يحرك المستخدم جهاز الاسقاط تتحرك النافذة ليتم ظهور نافذة تظهر باقى مساحة العمل الافتراضية ، تشبة حجرة مظلمة وفى يد المستخدم كشاف يرى به جزء من الصورة. ويتكون النظام من جهاز عرض (MicroVision SHOWWX) موصل بموبيل لتحديد الاتجاهات

– الواقع المعزز Augmented Reality (AR) :

الواقع المعزز  AR هو إمتداد لتكنولوجيا الواقع الافتراضى ، حيث إنه يوفر واجهة سلسة التعامل تجمع بين العالم الحقيقى والعالم الافتراضى ، حيث يتفاعل الانسان مع الكائنات الافتراضية التى تتوسط المشهد الحقيقى من حوله ، فقط هناك حاجة الى جهاز كمبيوتر وكاميرا وعلامات مطبوعة تقابلها كائنات افتراضية تظهر على شاشة الكمبيوتر  ، أى أنه إضافة كائنات غير حقيقية إلى البيئة الحقيقية .

وتأتى الفكرة من خلال تصوير العلامة المطبوعة من خلال الكاميرا والبحث فى قاعدة البيانات عن الكائن الافتراضى المقابل لتلك العلامة ، ويمكن تحريك الكائن الافتراضى وتدويره عن طريق تحريك العلامة وتدويرها ، وفى دراسة استخدم الواقع المعزز بدون علامات عن طريق مفهوم Virtual Pop-Up Book – مصطلح Pop-Up Book يستخدم مع الكتب الورقية والتى عندما يتم فتحها نجد تكوين مجسمات ورقية وأشكال مختلفة ، كما يستخدم المصطلح أيضا مع الكتب الالكترونية التفاعلية والتى يتم وضع كائنات ثلاثية الأبعاد عليها interactive 3D pop-up books ، مثل موقع Zoo Burst على الانترنت ، وبالموقع نماذج ثلاثية الأبعاد والتى يتم بها بناء وتكوين كتاب وقصة عن طريق تلك النماذج  ، حيث يتم عرض الكائنات ثلاثية الأبعاد وثنائية الأبعاد على صور الكتاب نفسها.

المراجع

  • Betke, M., Gips, J., & Fleming, P. (2002). The Camera Mouse: Visual Tracking Of Body Features To Provide Computer Access For People With Severe Disabilities. IEEE Transactions On Neural Systems And Rehabilitation Engineering, 10(1).
  • Bulent, D. T. (2010). Augmented Reality Application For The Educational System. (Masters Degree), University “Politehnica” Bucharest.
  • Cai, S., Wang, X., & Chiang, F.-K. (2014). A Case Study Of Augmented Reality Simulation System Application In A Chemistry Course. Computers In Human Behavior, 37 31-40.
  • Elsayed, N. A. M., Zayed, H. H., & Sharawy, M. I. (2011). ARSC: Augmented Reality Student Card An Augmented Reality Solution For The Education Field. Computers & Education, 56 (4), 1045-1061.
  • Kaufmann, B., Kozeny, P., Schaller, S., Brown, J. N. A., & Hitz, M. (2012). May Cause Dizziness: Applying The Simulator Sickness Questionnaire To Handheld Projector Interaction. Paper Presented At The BCS-HCI ’12 Proceedings Of The 26th Annual BCS Interaction Specialist Group Conference On People And Computers, Birmingham, UK.
  • Olmedo, H. (2013). Virtuality Continuum´S State Of The Art. Procedia Computer Science, 25, 261-270.
  • Taketa, N., Hayashi, K., Kato, H., & Noshida, S. (2007). Virtual Pop-Up Book Based On Augmented Reality. In M. J. Smith & G. Salvendy (Eds.), Human Interface, Part II (Pp. 475-484): HCII 2007, LNCS 4558.
  • Wang, R. Y., & Popović, J. (2009). Real-Time Hand-Tracking With A Color Glove. From Http://People.Csail.Mit.Edu/Rywang/Handtracking/
  • Wegman, E. J., & Symanzik, J. (2002). Immersive Projection Technology For Visual Data Mining. Journal Of Computational And Graphical Statistics, Mar., 11(1), 163-188.
  • http://elefantsoftware.weebly.com/clikka-mouse.html
  • http://es.oakley.com/airwave
  • http://eviacam.sourceforge.net/
  • http://gainer.cc/
  • http://glovepie.org/
  • http://google.about.com/od/googlereviews/fr/Sandio_3DMouse.htm
  • http://onakasuita.org/wii/
  • http://spacemice.wikidot.com/m-3d1ur
  • http://us.playstation.com/ps4/features/techspecs/?sel=techspecs-camera
  • http://www.anarkik3d.co.uk/
  • http://www.arduino.cc/es/
  • http://www.atheerlabs.com/
  • http://www.bbc.com/news/technology-24380202
  • http://www.cameramouse.org/
  • http://www.camspace.com/about
  • http://www.cam-trax.com/
  • http://www.elecom.co.jp.e.gj.hp.transer.com/news/200609/m-3d1ur/
  • http://www.epson.com/cgi-bin/Store/jsp/Moverio/Home.do?ref=van_moverio_2012-03-001
  • http://www.microsoft.com/mousemischief
  • http://www.monect.com
  • http://www.oculusvr.com/
  • http://www.smartsantander.eu/index.php/blog/item/174-smartsantanderra-santander-augmentedreality-application
  • http://www.sony.co.uk/support/en/product/hmz-t1
  • http://www.tobii.com/
  • http://www.toyra.org/
  • http://www.ubi-interactive.com/
  • http://www.info/
  • http://www.virtuix.com/
  • http://www.vuzix.com/home/
  • http://www.web3d.org/about
  • http://www.zooburst.com/
  • https://flutterapp.com/about/
  • https://www.google.com/glass/start/
  • https://www.kickstarter.com/projects/1758652652/360specs-turn-your-smart-phone-into-virtual-realit?ref=home_location
  • https://www.leapmotion.com/
  • https://www.spaceglasses.com/
  • https://www.thalmic.com/myo/

المقالات المتعلقة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

Scroll to Top