واقعیت افزوده یا Augmented Reality چیست؟

اگر چند سالی در شبکه‌های مجازی وقت گذرانده و اخبار را دنبال کرده باشید، حتماً نام بازی «پوکمن‌گو» به گوشتان خورده است؛ ولی آیا می‌دانید مبنای ساخت این بازی فناوری واقعیت افزوده یا همان Augmented Reality است؟ Augmented Reality یا AR فناوری‌ای است که با افزودن عناصر مجازی به دنیای واقعی، تجربه‌ای تعاملی و پیشرفته فراهم می‌کند. در این مقاله قرار است با این فناوری نوظهور آشنا شوید، تاریخچه آن را بشناسید و بدانید کاربردهای آن به بازی و سرگرمی محدود نمی‌شود.

واقعیت افزوده در یک نگاه

واقعیت افزوده یعنی اضافه‌کردن اطلاعات مجازی به دنیای واقعی. برای مثال در بازی پوکمون‌گو، موجودات تخیلی در دنیای واقعی ظاهر می‌شدند و شما باید از روی نقشه آن‌ها را پیدا می‌کردید. نکته اینجاست که این موجودات فقط در دوربین گوشی شما ظاهر می‌شدند و در دنیای واقعی حضور نداشتند. این فناوری شگفت‌انگیز در اوایل دهه 1990 میلادی توسط نیروی هوایی آمریکا اختراع شد و هدف اولیه آن کاربردهای نظامی بود. بااین‌حال وقتی شرکت‌های تکنولوژی از قابلیت‌های شگفت‌انگیز این فناوری مطلع شدند، خیلی سریع آن را تجاری کردند.

واقعیت افزوده دقیقاً چیست؟

واقعیت افزوده یا همان Augmented Reality که به اختصار AR هم نامیده می‌شود، یک فناوری نوظهور است که عناصر و اِلِمان‌های دنیای مجازی را وارد جهان واقعی می‌کند. ازآنجاکه این عناصر مجازی وجود خارجی ندارند با چشم غیرمسلح قابل‌مشاهده نیستند و برای دیدن آن‌ها باید از ابزارهای خاصی استفاده کنید. رایج‌ترین ابزاری که برای این کار استفاده می‌شود، عینک‌ها و سربندهای AR است. این عینک‌ها روی چشم شما قرار می‌گیرند و با استفاده از الگوریتم‌های پیشرفته، فضای اطرافتان را تحلیل می‌کنند، آنگاه می‌توانند عناصر گرافیکی و کاملاً مجازی را طوری در این فضا قرار دهند که انگار واقعی هستند.

تاکنون دو بار از مثال پوکمون‌گو استفاده کردیم؛ بنابراین شاید تصور کنید که این فناوری فقط به درد بازی‌‌کردن می‌خورد و کاربرد دیگری ندارد؛ پس اجازه دهید این بار مثال خود را عوض کنیم:

شما می‌خواهید ساختمانی شیک و چند طبقه را در یک محله مسکونی بسازید. همه چیز روی نقشه عالی است و معماران به شما می‌گویند که این ساختمان نمای بسیاری زیبایی دارد و با محیط اطراف سازگار است؛ باوجوداین، همچنان مردد هستید. تا خودتان ساختمان را نبینید نمی‌توانید درباره زیبایی و سازگاری آن با محیط نظر دهید. 

اینجاست که Augmented Reality وارد می‌شود. متخصصان این حوزه می‌توانند ساختمان شما را به‌صورت مجازی طراحی کنند. آنگاه کافیست یک عینک AR را به چشم بزنید و روبه‌روی محلی که قرار است ساختمان در آن ساخته شود بایستید. عینک با تحلیل محیط خارجی ساختمان را دقیقاً در میان ساختمان‌های دیگر محله قرار می‌دهد. ابعاد ساختمان کاملاً با نمونه واقعی یکسان است. حالا می‌توانید دور آن بچرخید و از جهات مختلف آن را تماشا کنید.

این فناوری مزایا و معایب زیادی را برای انسان‌ به همراه داشته است که در جدول زیر با چند مورد از آن‌ها آشنا می‌شوید.

می‌دانیم که هنوز سوالات زیادی در ذهن دارید. اینکه واقعیت افزوده چطور کار می‌کند؟ چه تفاوتی با واقعیت مجازی دارد و در کجا به کار می‌آید. به همه این سوالات پاسخ خواهیم داد؛ ولی بیایید پیش‌از آن با تاریخچه این فناوری آشنا شویم.

نگاهی مختصر بر تاریخچه واقعیت افزوده

پیش‌تر گفتیم که اختراع AR به آزمایشگاه‌های نیروی هوایی آمریکا بازمی‌گردد؛ ولی باید بدانید ایده اولیه این فناوری به پیش‌از ساخت آن بازمی‌گردد و هیچ نیروی نظامی در آن دخیل نبوده است!

تا جایی که شواهد نشان می‌دهند، اولین بار نویسنده‌ای به نام لایمن فرانک بام، ایده ساخت عینک‌هایی را مطرح کرد که اطلاعات خارجی را در دنیای واقعی نمایش می‌دادند. او نام این عینک‌ها را نشانگر شخصیت (Character Marker) گذاشت. آقای فرانک این ایده را در رمانی به نام «شاه کلید» مطرح کرد که تاریخ تالیف آن به سال 1901 میلادی، یعنی ۱۰۰ سال پیش‌از خلق این فناوری بازمی‌گردد.

لایمن فرانک بام اولین کسی بود که ایده واقعیت افزوده را مطرح کرد.

البته یک ایده ساده علت خلق این فناوری پیچیده نبود. دریچه ورود واقعیت افزوده به دنیای ما اختراعی بود که ایوان ساترلند در سال 1968 ثبت کرد: نمایشگر سربند. این نمایشگر روی سر بسته می‌شد و زاویه دید انسان را به‌طور کامل پوشش می‌داد. آنگاه تصویری کاملاً مجازی را به نمایش می‌گذاشت. در واقع این نمایشگرها پدر فناوری واقعیت مجازی و افزوده هستند. مجدداً یادآوری می‌کنیم که این فناوری‌ها با هم تفاوت دارند و ما در بخش‌های بعدی به این تفاوت اشاره خواهیم کرد.

با گذر از چند رویداد جزئی و کوچک، می‌رسیم به اصل داستان؛ سال 1992، زمانی که لوئیس روزنبرگ اولین عینک واقعیت افزوده را در آزمایشگاه تحقیقاتی نیروی هوایی آمریکا اختراع کرد. هدف این فناوری کمک به نیروی نظامی آمریکا بود. جالب است بدانید که نام Augmented Reality تقریبا 2 سال پیش‌از اختراع آن، توسط توماس کودل، محقق شرکت هواپیمایی بوئینگ، انتخاب شد.

پس‌از خلق این فناوری استفاده‌های تخصصی زیادی از آن صورت گرفت؛ از تشخیص زباله‌های فضایی گرفته تا صنعت حمل‌ونقل و اتومبیل‌هایی که به این فناوری مجهز بودند. بااین‌حال، اولین کاربردهای عمومی Augmented Reality که باعث شد مردم جهان با آن آشنا شوند به صنعت بازی و سرگرمی مربوط می‌شد. رسانه واقعیت افزوده Outland Research و راهنمای سفر Wikitude نمونه‌هایی از این کاربردهای عمومی بودند.

در نهایت و با وجود همه تحقیقات، مقالات، اختراعات و چیزهایی که تاکنون معرفی کردیم و نکردیم، واقعیت افزوده با عرضه بازی پوکون‌گو جهانی شد. این بازی در سال 2016 توسط شرکت Niantic برای سیستم‌عامل‌های IOS و اندروید عرضه شد و طولی نکشید که به یکی از محبوب‌ترین اپلیکیشن‌های موبایلی در سرتاسر جهان تبدیل شود. این بازی در کشورمان هم طرفداران زیادی پیدا کرده بود و عجیب نبود اگر کسی را در خیابان ببینید که به صفحه گوشی خود خیره شده و در کوچه و خیابان دنبال موجودی خیالی می‌گردد.

پوکمون‌گو تاثیر زیادی بر شهرت جهانی واقعیت افزوده داشت.

فارغ از همه حواشی و اتفاقاتی که پس‌از عرضه بازی پوکمون‌گو افتاد، این بازی تاثیر زیادی در شناخت مردم جهان نسبت به فناوری AR داشت و باعث شد سرمایه‌گذاران زیادی به سمت این فناوری جذب شوند.

واقعیت افزوده چطور کار می‌کند؟

همان‌طور که قبلاً هم اشاره کردیم، AR با چشم غیرمسلح کار نمی‌کند و نیاز به ابزاری خارجی دارد؛ این ابزار می‌تواند یک سربند واقعیت افزوده، عینک AR یا حتی گوشی تلفن همراه باشد. ابزارهایی که برای Augmented Reality استفاده می‌شوند معمولاً دارای پردازنده، نمایشگر، سنسور و یک یا چند ورودی هستند.

فرایند واقعیت افزوده در دستگاه‌های مختلف متفاوت است و هر کدام شیوه خاصی دارند. ازآنجاکه نمی‌خواهیم خیلی وارد جزئیات شویم، در اینجا فقط نحوه عملکرد سربندهای مجازی، رایج‌ترین دستگاه‌هایی را که برای AR استفاده می‌شوند، توضیح می‌دهیم.

سربندهای واقعیت افزوده، همان‌طور که در تصویر بالا مشاهده می‌کنید، نمایشگرهایی هستند که روی سر شما بسته می‌شوند و زاویه دیدتان را به‌طور کامل پوشش می‌دهند. حسگرهای دستگاه محیط اطراف را به خوبی تجزیه و تحیل می‌کنند، این‌طور می‌تواند اشیاء مجازی را به درستی روی سطح زمین قرار دهند؛ طوری که انگار واقعی هستند.

این سربندها همچنین دارای سنسورهایی هستند که جهت حرکت سر را شناسایی می‌کند. زاویه دید نمایشگرهای AR برای هر چشم در حدود 30 تا 50 درجه است که از زاویه دید طبیعی انسان کمی کمتر است و نمایشگر آن‌ها عموماً از نوع micro-OLED یا LCOS است. کاربرد اصلی این دستگاه اضافه کردن اطلاعات و توضیحات صوتی و تصویری به جهان واقعی است، آن هم در شرایطی که چشم‌های‌ ما در حال مشاهده این جهان هستند.

کاربردهای AR در دنیای ما

خیلی وقت‌ها فکر می‌کنیم که کاربردهای واقعیت افزوده فقط به صنعت سرگرمی مربوط است؛ تماشای فیلم‌ در دنیای واقعی، دنبال شخصیت‌های مجازی گشتن و بازی‌های رایانه‌ای. ولی در واقع، این فناوری در صنایع بسیار گسترده‌ای به کار می‌آید که در اینجا به چند نمونه از آن اشاره می‌کنیم:

• در دنیای درس و آموزش می‌توان از این فناوری برای ایجاد محیط آموزشی در خانه استفاده کرد.
• در صنعت گردشگری برای توضیح مکان‌های دیدنی و آشنایی با گذشته آن‌ها از این فناوری استفاده می‌شود.
• حضور شخصیت‌های بازی‌های رایانه‌ای و تجربه بازی کردن در محیط‌های واقعی یکی از کاربردهای پرطرفدار این فناوری است.
• در شهرسازی می‌توان برای مشاهده نتیجه‌ پروژه‌های جدید و جذب سرمایه‌گذار از AR استفاده کرد.
• در دنیای ورزش هم برای نمایش اطلاعات موردنیاز حین فعالیت بدنی به ورزشکاران از عینک‌های AR استفاده می‌شود.
• واقعیت افزوده می‌تواند جایگزین تماس‌های تصویری شود تا ارتباط میان افراد از راه دور بسیار واقعی‌تر باشد.
• در صنعت سلامت هم می‌توان برای برنامه‌ریزی، اجرا و ارزیابی سریع وضعیت بیماران توسط پزشک از عینک‌های Augmented Reality استفاده کرد.
• در بخش تاریخچه گفتیم که این فناوری ابتدا برای اهداف نظامی به کار گرفته شد. هنوز هم یکی از کاربردهای اصلی واقعیت افزوده در تولید ابزاری است که به سربازان در شناسایی شرایط و محل اختفای دشمن کمک کند.

آنچه گفتیم تنها گوشه‌ای از صدها قابلیت این فناوری است و توضیح همه آن‌ها در این مقاله نمی‌گنجد. در ادامه می‌خواهیم از بحث AR خارج شویم و به مفهومی بپردازیم که معمولاً با آن اشتباه گرفته می‌شود.

واقعیت افزوده چه تفاوتی با واقعیت مجازی دارد؟

اگر این سوال را از مردم عادی بپرسید، احتمالاً می‌گویند که هیچ تفاوتی میان این دو وجود ندارد و هم‌معنی هستند؛ اما در حقیقت AR و VR فناوری‌های کاملاً متفاوتی هستند. در ادامه به تفاوت‌های بنیادین این دو فناوری اشاره می‌کنیم.
در گذشته به‌طور کامل با تعریف واقعیت مجازی آشنا شدید. دیدید که این فناوری معمولاً با کمک سربندهای AR یا گوشی تلفن همراه اجرا می‌شود. نکته اینجاست که ما گاهی کاملاً سربندهای مشابهی را مشاهده می‌کنیم که با نام سربند واقعیت مجازی یا VR شناخته می‌شوند. اینجاست که به غلط با خود فکر می‌کنیم این دو فناوری کاملاً مشابه هستند.

ساده‌ترین روش برای تشخیص تفاوت واقعیت مجازی و افزوده، نام آن‌هاست. همان‌طور که پیداست، واقعیت مجازی یعنی به دنیایی وارد شویم که در ظاهر واقعی است؛ ولی در باطن غیرواقعی (مجازی) است. درحالی‌که واقعیت افزوده، یعنی چیزی به دنیای واقعی ما اضافه (افزوده) شود.

اصولاً در واقعیت مجازی هر آنچه مشاهده می‌کنید توسط کامپیوترها ساخته شده است، حال ممکن است این دنیای مجازی یک شهر بزرگ، بازی رایانه‌ای یا فروشگاه آنلاین باشد. در واقعیت افزوده این‌طور نیست. به‌جای اینکه وارد دنیای کاملاً جدیدی شوید، در دنیای حقیقی خود باقی می‌مانید؛ ولی بعضی از اشیاء یا اطلاعات مجازی به دنیای شما اضافه می‌شود.

بگذارید این دو مفهوم را با یک مثال تعریف کنیم. فرض کنید که در دنیای واقعیت مجازی می‌خواهید از یک مکان دیدنی مانند تخت جمشید بازدید کنید. عینک VR را به چشم می‌زنید و وارد تخت جمشید می‌شوید، البته نه همان تخت جمشید واقعی، بلکه تخته جمشیدی که توسط کارشناسان گرافیکی طراحی شده است و مجازی است. شما می‌توانید در این مکان باستانی که کاملاً شبیه نمونه واقعی آن است قدم بزنید و از تماشای جای‌جای آن لذت ببرید.

در همین مثال اگر بخواهید از واقعیت افزوده استفاده کنید، باید در تخت جمشید حضور داشته باشید. اگر امکانات زیرساختی در این مکان وجود داشته باشد، وقتی عینک AR را به چشم می‌زنید، اطلاعات هر اثر تاریخی که مشاهده می‌کنید در کنار آن نمایش داده می‌شود. حتی ممکن است سازه‌هایی که تخریب شده هستند به صورت سالم و کامل به شما نمایش داده شوند تا بتوانید درک بهتری از عظمت آن در گذشته داشته باشید.

Augmented Reality در جهان آینده

شاید بهتر باشید به‌جای اینکه این بخش را بخوانید، چند فیلم علمی‌تخیلی تماشا کنید تا آینده احتمالی واقعیت افزوده را از نزدیک ببینید؛ البته که چنین فیلم‌هایی معمولاً با چاشنی غلو کردن همراه هستند. در واقع، تکنولوژی AR هنوز آن‌طور که شایسته و بایسته است مورد توجه قرار نگرفته و کاربردهای گسترده‌ای ندارد. اگرچه در برهه‌های زمانی خاصی مانند وقتی که بازی پوکمون‌گو محبوب شده بود، خیلی از مردم از این فناوری استفاده می‌کردند؛ ولی انتظار داریم در آینده کاربردهای تجاری آن از حوزه سرگرمی خارج شوند و به بطن زندگی انسان بیایند.

نمونه‌ای از نمایش واقعیت افزوده در فیلم‌های علمی تخیلی

شاید آینده‌ای که از آن صحبت می‌کنیم به این زودی‌ها رقم نخورد، شاید هم تحولی ایجاد شود و واقعیت افزوده به‌سرعت جایگاه واقعی خود را پیدا کند. بااین‌‌حال می‌دانیم زمانی خواهد رسید که در هر فروشگاهی یک عینک AR باشد، بخشی بزرگی از نبردهای میدانی توسط نیروی انسانی با این فناوری به پیش رود، مکان‌های تاریخی با استفاده از AR به گردشگران نمایش داده شوند و حتی بازی‌های رایانه‌ای نیز ظاهر بسیار متفاوتی پیدا کنند و در محیط‌های واقعی اجرا می‌شوند.

سخن پایانی

سال‌هاست که ما انسان‌ها می‌خواهیم چیزهای مجازی را به دنیای واقعی خود اضافه کنیم. از بیش‌از صد سال پیش که اولین ایده‌های AR به ذهن لایمن فرانک رسید تاکنون، هر روز به این آرزوی قدیمی خود نزدیک‌تر شده‌ایم و می‎‌دانیم که در آینده آن را فتح خواهیم کرد. در این مقاله سعی کردیم با زبانی ساده شما را وارد دنیای واقعیت افزوده کنیم. در آخر خوشحال می‌شویم که شما نیز نظرات و تجربیات خود درباره این فناوری را با ما به اشتراک بگذارید.