واقعیت افزوده چیست؟ آشنایی کامل با تکنولوژی Augmented Reality (AR)

واقعیت مجازی (Virtual Reality) و واقعیت افزوده (Augmented Reality) دو مفهوم پرتکرار این روزها در صنایع مختلف هستند. شاید AR در نگاه اول موضوع پیچیده‌ای به‌نظر برسد، اما از مفهوم نسبتا ساده و قابل فهمی برخوردار است. به زبان ساده، این فناوری باعث می‌شود تا اشیا مجازی در یک محیط واقعی قرار بگیرند. به عبارتی ترکیب هم‌زمان محیط واقعی با اطلاعات و تصاویر مجازی مفهوم تکنولوژی واقعیت افزوده را روشن می‌کند.

این فناوری برابر است با هم‌پوشانی حواس شنیداری، بینایی و سایر اطلاعات حسی افراد با تصاویر مجازی به منظور افزایش تجربه آن فرد از محیط پیرامون او. شرکت‌های تجاری، کسب و کارهای گردشگری، معماران، طراحان، پزشکان و … از AR برای بهبود عملکرد خود استفاده می‌کنند. از همه مهمتر اینکه در بلاکچین و ارزهای دیجیتال نیز کاربردهای فراوانی دارد. در ادامه این مقاله قصد داریم تا مفهوم Augmented Reality را به صورت کامل مورد بررسی قرار دهیم.

نگاهی به واقعیت افزوده

همانطور که اشاره کردیم در وهله اول ممکن است فکر کنید عبارت Augmented Reality که به اختصار AR نیز شناخته می‌شود، مفهومی بسیار پیچیده و تئوریک است. واقعیت افزوده ترکیب تصاویر مجازی از محتوای موردنظر و دنیای واقعی به طور هم‌زمان است. به عبارت دیگر می‌توان گفت که در این تکنولوژی، نمای فیزیک زنده دیگری به شکل مستقیم یا غیرمستقیم به عناصر موجود در دنیای واقعی اضافه می‌شود. این اتفاق هیجان‌انگیز لایه‌های دیجیتال دیگری به دنیای فیزیکی ما اضافه می‌کند تا ما تصاویر جدیدی از واقعیت را در مقابل خود داشته باشیم.

آنچه که در مفهوم واقعیت افزوده حائز اهمیت است شیوه عملکرد آن است. در این تکنولوژی واقعیت موجود به همان شکلی که هست حفظ می‌شود و اطلاعات حساس آن از طریق تولیدات کامپیوتری پوشش داده می‌شود. در واقع عناصری که پیرامون شما وجود دارد توسط سنسورها دریافت شده و سپس برای پردازش به کامپیوترها منتقل می‌شود. این اطلاعات پردازش شده قابلیت ترکیب با عناصر محیط را دارند. به این وسیله شما می‌توانید دنیای واقعی را به شکلی مشاهده کنید که با داده‌های GPS، اشیا سه‌بعدی، تجسم داده‌ای، هولوگرام و … مخلوط شده است. مشاهده دنیای واقعی طوری است که بتوانید با تمام حواس خود آن را درک کنید.

تاریخچه Augmented Reality

واقعیت افزوده یکی از تکنولوژی‌های زیرمجموعه متاورس است. مفهوم AR اولین بار به طور غیرمستقیم در سال ۱۹۶۰ به میان آمد. زمانی که ایوان ساترلند (Ivan Sutherland) و باب اسپرول (Bob Sproull) توانستند صفحه نمایشگری بسازند که روی سر قرار بگیرد. آن زمان این وسیله را شمشیر داموکلس (The Sword of Damocles) می‌نامیدند. این وسیله می‌توانست برخی از جلوه‌های گرافیکی اولیه را نشان دهد.

سپس در سال ۱۹۷۵ میرون کروگر (Myron W. Krueger) توانست اولین قدم‌های تعامل انسان با اشیا دیجیتال را بردارد. او یک آزمایشگاه واقعیت مصنوعی به نام Videospace راه‌اندازی کرد. کمی بعد در ۱۹۸۰ استیو مان (Steve Mann) اولین نسخه از یک کامپیوتر جدید را ساخت که روی چشم افراد قرار می‌گرفت. عملکرد این کامپیوتر پرتابل به این صورت بود که به تصاویری که از محیط می‌گرفت، افکت‌هایی اضافه می‌کرد. اما سرانجام در سال ۱۹۹۰ بود که عبارت واقعیت افزوده متولد شد و در راستای آن در ۱۹۹۲ نیروی هوایی آمریکا توانست یک سیستم AR تحت عنوان Virtual Fixtures ایجاد کند.

این تکنولوژی سال ۲۰۰۰ پیشرفت‌های چشمگیری را تجربه کرد. هیروکازو کاتو (Hirokazu Kato) به عنوان یک دانشمند ژاپنی فعالیت خود در این زمینه را با توسعه یک SDK متن باز به نام ARToolKit شروع کرد. چهار سال بعد و در  2004 نیز اولین کلاه مجهز به سیستم AR توسط شرکت Tremble Navigation طراحی شد.

سرعت پیشرفت تکنولوژی Augmented Reality از سال ۲۰۱۳ افزایش پیدا کرد. در همان زمان شرکت گوگل این فناوری را در Google Glass تست کرد و کمی بعد شرکت مایکروسافت دو تکنولوژی جدید تحت عنوان HoloLens و Windows Holigraphic ارائه داد. در نهایت سه سال بعد در ۲۰۱۶ بازی جذاب و پرطرفدار پوکمون (Pokémon GO) از سوی شرکت Niantic عرضه شد و هواداران تکنولوژی واقعیت افزوده را شگفت‌زده کرد.

واقعیت افزوده در قالب مثال

فرض کنید طی سفر با مکان تاریخی خیلی جذابی مواجه می‌شوید که هیچ اطلاعاتی درباره گذشته آن ندارید. در چنین شرایطی گوشی همراهتان می‌تواند بیشترین کمک را به شما کند. کافی است با استفاده از دوربین موبایلتان از آن مکان عکس بگیرید. گوشی شما از طریق GPS می‌تواند تشخیص دهد که در چه موقعیت جغرافیایی قرار دارید؛ بنابراین در عرض چند ثانیه جستجوهای لازم در آن محدوده را در گوگل انجام می‌دهد و اطلاعات و عکس‌های مشابهی از آن در اختیار شما قرار می‌گیرد.

مفهوم AR زمانی کاربردی‌تر و ملموس می‌شود که شما بتوانید تمام این اطلاعات و تصاویر مشابه را با استفاده از یک عینک روی چشم‌های خود به دست بیاورید! تصور کنید عینک مخصوص را روی چشم می‌گذارید و تمام آن اطلاعاتی که درباره مکان موردنظر نیاز دارید در مقابلتان ظاهر خواهد شد! این همان جادوی واقعیت افزوده است.

ارتباط واقعیت افزوده و بلاکچین

فناوری بلاکچین و AR، هر دو جزو مفاهیم جدیدی هستند که به تازگی وارد عرصه تکنولوژی شده‌اند. بلاکچین را می‌توان به عنوان روشی برای تخصیص ویژگی‌های منحصربه‌فرد به دارایی‌های دیجیتال با استفاده از رمزنگاری آن‌ها دانست. این دارایی‌ها معمولا در یک دفترکل غیرمتمرکز عمومی توزیع می‌شوند. برای مثال در دنیای حقیقی ما تشخیص یک عکس واقعی از نمونه کپی شده آن کار سختی است. اما فناوری بلاکچین به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد که دارایی‌هایی منحصربه‌فرد تولید کنند که قابلیت کپی کردن نداشته باشد. نمونه بارز این موضوع بازی CryptoKitties است. کاربران در این بازی می‌توانند کریپتو کیتی‌های اختصاصی خود را تولید کنند و با قیمت چشمگیر بفروشند.

سؤال اینجاست که Blockchain چه ارتباطی با تکنولوژی AR دارد؟ برنامه‌های زیادی مثل Verses ،SuperWorld و Arcona در حال تلاش برای ادغام این دو تکنولوژی هستند تا از این طریق بتوانند برای فروش املاک مجازی اقدام کنند. همچنین تعداد زیادی از بازی‌های متاورسی نیز نقطه تلاقی آنها هستند.

اگر یکی از این بازی‌های Reality را مورد بررسی قرار دهید، متوجه همگرایی چندین تکنولوژی مثل واقعیت مجازی، واقعیت افزود، بلاکچین، سرویس‌های مبتنی بر مکان و ارزهای مجازی با یکدیگر خواهید شد. فناوری Augmented Reality در این بازی‌ها مانند یک قلاب است که مکان‌های واقعی که بازی‌ها در آن رخ می‌دهد به آن متصل هستند. از طرف دیگر خرید ابزار و تجهیزات موجود در بازی نیز از طریق ارزهای دیجیتال و فناوری بلاکچین انجام می‌شود. در واقع گیمرها برای پیشرفت در بازی و استفاده از آیتم‌های مختلف آن باید از رمزارزهای مبتنی بر بلاکچین استفاده کنند. اینجا است که شاهد وابستگی فناوری بلاکچین و تکنولوژی Augmented Reality خواهیم بود.

عملکرد فناوری Augmented Reality

این فناوری برای اینکه بتواند عملکردی موفقیت‌آمیز داشته باشد باید از ابزارهای مختلفی مثل اینترنت اشیا استفاده کند. به این ترتیب دسته‌ای خاص از اطلاعات مثل ویدئو، مدل سه بعدی، تصاویر، انیمیشن و … استفاده می‌شود. در نهایت کاربران می‌توانند در حالی که از حضور خود در یک محیط واقعی آگاه هستند، نتیجه را به شکل نور مصنوعی و طبیعی مشاهده کنند. این فناوری قابلیت آن را دارد تا روی دستگاه‌های مختلفی نمایش داده شود، مانند:

• صفحه نمایشگر
• دستگاه‌های کوچک
• عینک
• نمایشگرهای سربند
• تلفن همراه

تکنولوژی AR از اجزای مختلفی تشکیل می‌شود که در قسمت زیر آن‌ها را معرفی کرده‌ایم:

• دوربین (سنسور): جمع‌آوری اطلاعات و ارسال آن‌ها برای پردازش
• پردازش: ابزارهایی مثل CPU، GPU، وای‌فای، بلوتوث، حافظه، GP و … برای اندازه‌گیری و پردازش اطلاعاتی مثل زاویه، جهت، سرعت و … در فضا
•  تصویرسازی: دریافت اطلاعات از سنسورها در هدست‌های AR و نمایش آن روی یک سطح توسط پروژکتورهای کوچک
• بازتاب: در برخی از دستگاه‌های AR آینه‌هایی برای کمک به انسان در تماشای تصاویر مجازی در محیطی واقعی قرار دارد

انواع واقعیت افزوده

همان‌طور که دیدید  Augmented Reality در موارد مختلف مفهومی ثابت است. اما نحوه عملکرد آن در سیستم‌های متفاوت باعث می‌شود تا شاهد انواع مختلفی از آن باشیم. در ادامه به معرفی انواع AR خواهیم پرداخت.

Marker based AR (نشانه دار)

Marker based AR می‌تواند به شکل یک کد QR یا هر نشانه خاص دیگری عرضه شود. عملکرد این نوع از AR به شکلی است که به یک شیء فیزیکی و یک دوربین جهت اسکن آن نیاز دارد. دستگاهی که با این شیوه کار کند، ابتدا جهت‌گیری و جایگاه یک نشانه را به درستی اندازه‌گیری می‌کند تا در نهایت بتواند جایگاه اصلی محتوا را بیابید.

Markerless AR (بدون نشانه)

در این نوع از واقعیت افزوده، دستگاه برای جمع‌آوری داده درباره موقعیت کاربر خود از مواردی مثل GPS، ژیروسکوپ، قطب‌نما و شتاب‌سنج استفاده می‌کند. این اطلاعات به دستگاه کمک می‌کند تا محتوای AR را در یک موقعیت خاص به کاربر تحویل دهد. استفاده از این نوع در دستگاه‌های موبایل منجر به تولید نقشه و مسیریابی می‌شود.

Projection-based AR (بر پایه تصویرسازی)

Projection-based AR در صنعت فیلم‌سازی کاربرد ویژه‌ای دارد. در این دستگاه‌ها نور مصنوعی روی سطوح فیزیکی نمایش داده می‌شود. برای مثال هولوگرام‌هایی که در برخی از فیلم‌های تخیلی مثل جنگ ستارگان دیده‌اید، نمونه‌هایی از این نوع AR هستند.

Superimposition-based AR (قرارگیری روی چیز دیگر)

در Superimposition-based AR تصویر واقعی محتوا با تصویر دیجیتال آن به شکل کلی یا جزئی جایگزین می‌شود. لازمه موفقیت در عملکرد این نوع AR، شناسایی درست اشیا است. برای مثال می‌توان به اپلیکیشن کاتالوگ برند لوازم خانگی ایکیا اشاره کرد. در این اپلیکیشن کاربران می‌توانند لوازم انتخابی خود را به شکل مجازی در محیط خانه خود ببینند. این با کمک Superimposition-based AR عملی می‌شود.

کاربردهای تکنولوژی AR

پیشرفت تکنولوژی واقعیت افزوده آنقدر گسترده است که کاربردهای آن در صنایع مختلف هر روز بیشتر می‌شود. این فناوری در ابزارها و سیستم‌های مختلف و به روش‌های گوناگون در زندگی روزمره به افراد کمک می‌کند. نمونه‌هایی از کاربردهای این تکنولوژی را در ادامه معرفی و بررسی می‌کنیم.

پزشکی و سلامت

اگر نگاه مختصری به تجهیزات پزشکی بیندازید، متوجه حضور پررنگ این تکنولوژی در صنعت بهداشت و سلامت خواهید شد. متخصصان از طریق دستگاه‌های مبتنی بر AR، می‌توانند بدن بیماران خود را مطالعه و بررسی کنند. برای مثال یک هدست AR می‌تواند به مشاهده CT اسکن و MRI بیماران کمک کند. همچنین امکان انجام عمل‌های جراحی با دقت بسیار بیشتر را فراهم می‌کند. علاوه بر تمام این موارد، به شرکت‌های داروسازی کمک می‌کند تا نحوه اثرگذاری داروها روی بیماران را با تصویرهایی سه‌بعدی و گرافیکی مشاهده کنند.

معماری

به طور کلی فناوری Augmented Reality در هنر، مخصوصا هنرهای تجسمی، معماری و مدل‌سازی کاربرد ویژه‌ای دارد. معماران با استفاده از آن می‌توانند مدل‌های دیجیتالی خود را با وضوحی قابل قبول در محیط‌های واقعی ببینند. نرم‌افزارهای مدل‌سازی نیز می‌توانند مدل‌های سه‌بعدی را با ابعادی واقعی و به شکلی قابل باور شبیه‌سازی کنند و امکان تغییر و ترمیم آن‌ها را نیز برای مهندسان فراهم آورند.

یکی از اپلیکیشن‌های معروفی که در صنعت معماری و با استفاده از فناوری AR به معماران کمک می‌کند، ARHouse است. معماران از طریق این برنامه می‌توانند کنترل مدل‌های سه‌بعدی خود را به راحتی در دست بگیرند و آن‌ها را به شکلی که دوست دارند به مشتریان خود نمایش دهند. از دیگر قابلیت‌های این برنامه می‌توان به نمایش گرافیکی اماکن واقعی، ارائه مدل‌های سه‌بعدی از اماکن انتخابی و اشتراک‌گذاری آن‌ها با کاربران اشاره کرد.

آموزش

تدریس مفاهیم علمی سخت و مبهم از طریق سیستم‌هایی مجهز به فناوری واقعیت افزوده، کار را به میزان چشمگیری آسان می‌کند. معلم‌ها و اساتید در رشته‌ها و مقاطع مختلف می‌توانند با کمک این تکنولوژی سطح فعالیت دانش‌آموزان خود را افزایش دهند و علاقه آن‌ها را به یادگیری تقویت کنند.

تجارت

شرکت‌های تولیدکننده محصولات مختلف می‌توانند از طریق این فناوری، فرایند خرید را برای مشتریان خود آسان کنند. به این صورت که مشتریان می‌توانند پیش از خرید کامل، حضور محصول مورد نظر در محیط موردنظرشان را تجربه کنند. آن‌ها می‌توانند آن محصول را در شرایط و محیط دلخواه خود قرار دهند تا خرید مطمئن‌تری داشته باشند.

گردشگری

اصلی‌ترین کاربرد تکنولوژی واقعیت افزوده در صنعت گردشگری به افزودن داده‌های تصویری به هتل‌ها، المان‌های شهری و آثار موجود در موزه‌ها مربوط می‌شود. این فناوری و سیستم‌های مجهز به آن به کسب و کارهای گردشگری کمک می‌کند تا داده‌های مورد نیاز مسافران را به شکلی ملموس در اختیار آن‌ها قرار دهند. برای مثال وجود این تکنولوژی در مسیریابی و مشاهده اماکن تاریخی، تفریحی و توریستی به شکل مجازی کمک می‌کند.

Realtor.com یکی دیگر از برنامه‌هایی است که با فناوری AR خدمات قابل توجهی به کاربران در زمینه گردشگری ارائه می‌دهد. این پلتفرم دارای فناوری ردیابی بدون نشانه است؛ با تجزیه و تحلیل یک عکس، می‌تواند تصاویر مشابه و اطلاعات مفیدی درباره آن در اختیار کاربران قرار دهد.

واقعیت افزوده، ترکیب محیط واقعی با اشیا مجازی

همان‌طور که متوجه شدید، تکنولوژی AR در صنایع مختلف کاربردهای زیادی دارد. شما هم می‌توانید از این فناوری برای بهبود کسب و کار خود استفاده کنید. کافی است ابتدا با مفهوم آن به خوبی آشنا شوید و ابزارهای مجهز به آن را بشناسید. واقعیت افزوده به عنوان جزئی از دنیای متاورس نیز محسوب می‌شود. دنیایی که با بازار ارزهای دیجیتال نقاط اتصال زیادی دارد. اگر احساس کردید با افزایش آگاهی خود درباره مفاهیمی مثل واقعیت مجازی، دنیای متاورس، اینترنت اشیا و … عملکرد بهتری خواهید داشت، بلاگ والکس می‌تواند مانند یک راهنما به شما در این زمینه کمک کند. نظر شما درباره این تکنولوژی و آینده آن چیست؟ شما چه استفاده‌هایی از آن می‌کنید؟