อาจดูเหมือนว่าเทคโนโลยีเสมือนจริง (VR) มีเพียงไม่กี่ปีเท่านั้น

อย่างไรก็ตาม ระบบ VR และชุดหูฟังที่เรารู้จักในปัจจุบันอยู่ภายใต้การพัฒนามานานหลายทศวรรษ บรรพบุรุษที่เก่าแก่ที่สุดของระบบ VR ในปัจจุบันมีขึ้นตั้งแต่ปีพ. ศ. 2500 โดย Martin Heilig จดสิทธิบัตรสำหรับอุปกรณ์โทรทัศน์สามมิติแบบสวมศีรษะ

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา เทคโนโลยี VR มีความก้าวหน้าอย่างช้าๆแต่มั่นคง ในตอนแรก นักพัฒนาซอฟต์แวร์ขาดพลังในการประมวลผลเพื่อสร้างประสบการณ์ VR ที่สมจริงและสมจริง จากนั้นเมื่อพวกเขาได้เป็นเจ้าของแล้ว การแข่งขันก็เริ่มขึ้นเพื่อให้อุปกรณ์พกพาและราคาไม่แพงสำหรับผู้บริโภคทั่วไป

นั่นคือที่ที่เราอยู่ทุกวันนี้ บริษัทต่างๆ เช่น HTC, Oculus, Valve และ Sony ได้นำเสนอฮาร์ดแวร์ VR ที่ใช้งานได้จริงในเชิงพาณิชย์ซึ่งมีการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องอย่างก้าวกระโดด ด้วยเหตุนี้ ผู้คนทั่วโลกจึงคุ้นเคยกับ VR และเข้าใจว่ามันคืออะไร อย่างไรก็ตาม ส่วนใหญ่ไม่ได้เข้าใจถึงลักษณะเฉพาะของเทคโนโลยีอย่างแน่วแน่

คู่มือทางเทคนิคสู่ความเป็นจริงเสมือน

เพื่อแก้ไขปัญหานี้ นี่คือคำแนะนำทางเทคนิคเบื้องต้นเกี่ยวกับเทคโนโลยีความเป็นจริงเสมือน คุณจะได้เรียนรู้วิธีทำงาน สิ่งที่ต้องทำ และเทคโนโลยีที่จะก้าวต่อไป มาดำน้ำกันเถอะ

พื้นฐานทางวิทยาศาสตร์ของความเป็นจริงเสมือน

แก่นแท้ของเทคโนโลยี VR มีจุดประสงค์เพียงอย่างเดียวคือ เพื่อจำลองการตั้งค่าและสภาพแวดล้อมอย่างสมจริงมากพอที่จะหลอกให้สมองของมนุษย์ยอมรับว่าสิ่งเหล่านี้เป็นความจริง จากมุมมองทางวิทยาศาสตร์ ทั้งหมดนี้เริ่มต้นด้วยการทำความเข้าใจว่าสมองของเราตีความสิ่งที่เราเห็นเพื่อพัฒนาภาพจิตของโลกรอบตัวเราอย่างไร

คำอธิบายที่ง่ายที่สุดโดยปราศจากรายละเอียดมากเกินไปคือการรับรู้ถึงความเป็นจริงของเราขึ้นอยู่กับกฎที่เราพัฒนาโดยใช้ประสบการณ์ของเราเป็นแนวทาง ตัวอย่างเช่น เมื่อเราเห็นท้องฟ้า มันบอกเราว่า "ขึ้น" ไปทิศทางใด เมื่อเราเห็นวัตถุที่เราสามารถระบุได้ เราสามารถใช้ขนาดที่สัมพันธ์กันเพื่อตัดสินระยะทางได้ นอกจากนี้เรายังสามารถตรวจจับแหล่งกำเนิดแสงได้ด้วยการจับเงาที่วัตถุรอบตัวเราสร้างขึ้น

นักออกแบบ VR สามารถใช้กฎทั่วไปเหล่านั้นเพื่อสร้างสภาพแวดล้อมเสมือนจริงที่สอดคล้องกับความคาดหวังทางจิตใจของเราเกี่ยวกับความเป็นจริง เมื่อพวกเขาทำ ผลลัพธ์คือประสบการณ์ที่ราบรื่นที่เราตีความว่าเป็น "ของจริง"

พื้นฐานทางเทคนิคของความเป็นจริงเสมือน

ระบบ VR เชิงพาณิชย์ในปัจจุบันต่างแข่งขันกันเพื่อตัดสินว่าระบบใดจะมอบประสบการณ์ผู้ใช้ที่ดีที่สุดในการตั้งค่าเสมือนจริง อันที่จริงแล้ว ไม่มีใครสามารถสัมผัสประสบการณ์ที่เต็มอิ่มได้อย่างสมบูรณ์ ด้วยเหตุผลง่ายๆ ประการหนึ่ง นั่นคือ เทคโนโลยียังไม่ทันกับความสามารถในการมองเห็นของมนุษย์ แต่อย่างใด ต่อไปนี้คือรายละเอียดว่าชุดหูฟัง VR ในปัจจุบันอยู่ที่ไหนและพยายามเข้าถึงที่ใด

มุมมอง

จากมุมมองทางเทคนิค อุปสรรคที่ใหญ่ที่สุดประการหนึ่งคือความจริงที่ว่ามนุษย์มีความสามารถในการมองเห็นที่กว้างกว่า (FOV) ที่ชุดหูฟังในปัจจุบันสามารถทำได้ มนุษย์ทั่วไปสามารถเห็นสภาพแวดล้อมรอบตัวพวกเขาในแนวโค้งประมาณ 200 ถึง 220 องศารอบศีรษะ ตำแหน่งที่สายตาจากตาซ้ายและขวาของเราทับซ้อนกันนั้นมีความโค้งประมาณ 114 องศา ซึ่งเราสามารถเห็นในแบบ 3 มิติ

ชุดหูฟังในปัจจุบันมุ่งความสนใจไปที่พื้นที่ 3 มิติ 114 องศาเพื่อนำเสนอสภาพแวดล้อมเสมือนจริง อย่างไรก็ตาม ไม่มีชุดหูฟังใดที่สามารถรองรับ FOV เต็มรูปแบบของมนุษย์โดยเฉลี่ยได้ แม้ว่าในตอนนี้ นักออกแบบฮาร์ดแวร์ VR ในปัจจุบันกำลังตั้งเป้าที่จะสร้างอุปกรณ์ที่อนุญาตให้มี FOV แบบ 180 องศา ซึ่งถือว่าเหมาะสำหรับการจำลอง VR ที่มีประสิทธิภาพสูง

อัตราเฟรม

ในโลกของ VR อาจไม่มีหัวข้อใดที่จะขัดแย้งกันมากไปกว่าวิธีจัดการกับอัตราเฟรมของสภาพแวดล้อมเสมือนจริง นั่นเป็นเพราะไม่มีความเห็นเป็นเอกฉันท์ทางวิทยาศาสตร์ว่าการมองเห็นของมนุษย์มีความละเอียดอ่อนเพียงใดในเรื่องนั้น จากมุมมองทางกายภาพ เรารู้ว่าดวงตาของมนุษย์สามารถมองเห็นได้ถึง 1,000 เฟรมต่อวินาที (FPS) อย่างไรก็ตาม สมองของมนุษย์ไม่เคยได้รับรายละเอียดดังกล่าวผ่านทางเส้นประสาทตา มีการศึกษาที่ชี้ให้เห็นว่ามนุษย์สามารถระบุอัตราเฟรมได้สูงถึง 150 FPS แต่นอกเหนือจากนั้น ข้อมูลยังสูญหายไปในการแปลระหว่างทางไปยังสมอง

สำหรับภาพยนตร์ที่คุณเห็นในโรงภาพยนตร์ อัตราเฟรมคือ 24 FPS อย่างไรก็ตาม นั่นไม่ได้ออกแบบมาเพื่อจำลองความเป็นจริง สำหรับแอปพลิเคชัน VR นักพัฒนาส่วนใหญ่พบว่าสิ่งใดที่น้อยกว่า 60 FPS มีแนวโน้มที่จะทำให้ผู้ใช้สับสน ปวดหัว และคลื่นไส้ ด้วยเหตุผลดังกล่าว นักพัฒนาส่วนใหญ่จึงมุ่งเป้าไปที่ "จุดที่น่าสนใจ" ของเนื้อหา VR ที่ประมาณ 90 FPS และบางตัว (เช่น Sony) จะไม่รับรองซอฟต์แวร์ให้ทำงานบนอุปกรณ์ของพวกเขาหากต่ำกว่า 60 FPS ณ จุดใด ๆ ขณะใช้งาน ในอนาคตนักพัฒนาฮาร์ดแวร์ VR ส่วนใหญ่จะเริ่มผลักดันให้มีอัตราเฟรมที่ 120 FPS ขึ้นไป ซึ่งจะทำให้ประสบการณ์การใช้งานที่สมจริงยิ่งขึ้นสำหรับแอพพลิเคชันส่วนใหญ่

เสียงประกอบ

แง่มุมทางเทคนิคที่สำคัญอีกประการหนึ่งของ VR คือวิธีที่นักออกแบบใช้เอฟเฟกต์เสียงเพื่อถ่ายทอดความรู้สึกของพื้นที่สามมิติแก่ผู้ใช้ ปัจจุบัน VR ล้ำสมัยอาศัยเทคโนโลยีที่เรียกว่าเสียงรอบทิศทางเพื่อสร้างภูมิทัศน์เสียงจำลองที่เข้ากับภาพที่สร้างขึ้นโดย VR

ใครก็ตามที่เคยนั่งในคอนเสิร์ตฮอลล์ที่ออกแบบมาอย่างดีควรคุ้นเคยกับเสียงที่เราได้ยินอาจแตกต่างกันไปตามตำแหน่งที่เราอยู่ในพื้นที่และแม้กระทั่งวิธีที่เราหันหัวของเรา เสียงรอบทิศทางเป็นเทคนิคที่นักออกแบบ VR สามารถสร้างเสียงแบบ binaural (สเตอริโอ) ผ่านชุดหูฟังที่เลียนแบบความรู้สึกนั้นได้

มีการใช้งานในปัจจุบันที่หลากหลาย แต่ทั้งหมดมีลักษณะที่คล้ายคลึงกัน ได้แก่:

สิ่งสำคัญที่ต้องจำไว้คือสำหรับชุดหูฟัง VR เอฟเฟกต์เสียงที่อธิบายไว้ในที่นี้จะต้องคำนวณตามเวลาจริงเพื่อพิจารณาการเคลื่อนไหวของผู้ใช้ เมื่อพูดถึงเรื่องนี้ ฮาร์ดแวร์ VR ในปัจจุบันยังคงเป็นเพียงจุดเริ่มต้นที่จะขีดข่วนพื้นผิวของสิ่งที่เป็นไปได้

ติดตามหัวหน้าและตำแหน่ง

ความมหัศจรรย์ที่แท้จริงของ VR ไม่ได้มาจากความน่าเชื่อของภาพหรือเสียง (แม้ว่าจะเป็นองค์ประกอบพื้นฐานที่สำคัญ) แต่มาจากข้อเท็จจริงที่ว่าผู้ใช้สามารถเคลื่อนที่ภายในพื้นที่เสมือนที่ปรับให้เข้ากับตำแหน่งของตนได้ เป็นสิ่งที่แยกชุดหูฟัง VR ออกจากชุดแว่นตาดูวิดีโอธรรมดา

ขณะนี้มีการติดตามส่วนหัวและตำแหน่งสองประเภทที่ใช้สำหรับแอปพลิเคชัน VR - วัดเป็นองศาอิสระ - 3DoF และ 6DoF ชุดหูฟัง VR บนมือถือ เช่น Samsung Gear VR, Daydream View ของ Google และ Oculus Go ใช้ 3DoF ซึ่งหมายความว่าสามารถติดตามการหมุนได้เท่านั้น พวกเขารู้เมื่อคุณหันศีรษะไปทางซ้ายและขวา มองขึ้นหรือลง หรือเอียงศีรษะไปด้านใดด้านหนึ่ง หากคุณขยับร่างกายทั้งหมด พวกมันจะไม่หยิบขึ้นมา

ในทางตรงกันข้าม ชุดหูฟังที่ใช้ 6DoF สามารถติดตามตำแหน่งของผู้สวมใส่ภายในห้อง ตลอดจนทิศทางที่ศีรษะของผู้สวมใส่ นั่นหมายความว่าชุดหูฟัง 6DoF สามารถเคลื่อนไหวได้เองโดยอิสระผ่านพื้นที่ 3 มิติ ซึ่งเป็นประสบการณ์ VR ที่น่าเชื่อกว่ามาก วิธีดำเนินการจะแตกต่างกันไปในแต่ละแพลตฟอร์ม แต่วิธีการหลักๆ มักจะรวมการติดตามโดยใช้กล้องร่วมกับบีคอนแสงอินฟราเรด

ที่ความเป็นจริงเสมือนกำลังมุ่งหน้าไป

เทคโนโลยี VR ที่ล้ำหน้าอย่างทุกวันนี้จะดีขึ้นมากในปีต่อๆ ไป ในขณะที่การพัฒนาดำเนินต่อไป เราควรเริ่มเห็นฮาร์ดแวร์ที่มี FOV ที่ปรับปรุง สมจริงยิ่งขึ้น และเสียง 3D ที่ดีขึ้นเพื่อให้เข้าคู่กัน เพียงอย่างเดียวทำให้อนาคตอันใกล้ของ VR น่าตื่นเต้น

เรายังอยู่ในจุดที่จะได้เห็นการปรับปรุงใหม่ๆ ของ VR ซึ่งจะทำให้ประสบการณ์ใช้งานดีขึ้นกว่าที่คุณจะได้รับจากฮาร์ดแวร์ในปัจจุบันอย่างมาก หนึ่งในนั้นคือการใช้อุปกรณ์ตอบสนองแบบสัมผัส เช่น HaptX Gloves ซึ่งให้ความรู้สึกสัมผัสที่สมจริงสำหรับวัตถุที่ผู้ใช้โต้ตอบด้วยใน VR อีกวิธีหนึ่งคือเทคนิคกราฟิกที่เรียกว่าการเรนเดอร์แบบ foveated ซึ่งใช้ประโยชน์จากจุดโฟกัสที่จำกัดของดวงตามนุษย์เพื่อมอบภาพที่มีความคมชัดสูงพิเศษเฉพาะเมื่อโฟกัสที่ดวงตาของเราเท่านั้น จึงเป็นการลดกำลังการประมวลผลที่จำเป็นในการสร้างภาพ

อย่างไรก็ตาม สิ่งที่สำคัญกว่านั้นคือวิธีใหม่ๆ ที่ VR จะใช้ได้ ความก้าวหน้าคู่ขนานในเทคโนโลยีแมชชีนเลิร์นนิงในด้านการศึกษาจะทำให้การเรียนรู้ทางไกลแบบเสมือนจริงเป็นจริงเป็นครั้งแรก ศัลยแพทย์จะได้รับประโยชน์จากการฝึกอบรม VR ขั้นสูงเพื่อปรับปรุงผลลัพธ์ของผู้ป่วย ผู้ที่ต้องการการรักษา PTSD และความผิดปกติที่เกี่ยวข้องจะมีทางรักษาได้ในที่สุด

สิ่งสำคัญที่สุดคือเทคโนโลยี VR เพิ่งเริ่มตระหนักถึงศักยภาพในหลากหลายสาขา เมื่อเทคโนโลยีเติบโตขึ้น แอพพลิเคชั่นที่นักพัฒนาซอฟต์แวร์ นักวิจัย และผู้นำธุรกิจที่มีความสามารถก็จะใฝ่ฝันเช่นกัน จากจุดยืนดังกล่าว เป็นเรื่องที่ยุติธรรมที่จะกล่าวว่าเราเข้าใกล้จุดเริ่มต้นของเรื่องราวของ Virtual Reality มากกว่าที่สรุปไว้มาก และจะมีการพัฒนาที่น่าทึ่งอีกมากมายที่จะเกิดขึ้น

สนใจเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับซอฟต์แวร์เสมือนจริงที่มีอยู่และเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องหรือไม่ ดูตัวเลือกที่มีอยู่ทั้งหมดเพื่อนำความรู้ของคุณไปสู่อีกระดับ - เฉพาะใน G2