تاریخچه واقعیت مجازی؛ از اولین ایده‌ها تا فناوری VR امروزی

واقعیت مجازی یا Virtual Reality (VR) امروزه یکی از شناخته‌شده‌ترین فناوری‌های تعاملی است، اما ایده ایجاد محیط‌های شبیه‌سازی‌شده موضوعی جدید نیست.

تاریخچه واقعیت مجازی حاصل چند دهه توسعه در حوزه‌هایی مانند نمایش تصویر، شبیه‌سازی، گرافیک کامپیوتری، سنجش حرکت و تعامل انسان و کامپیوتر است. فناوری‌هایی که در ابتدا برای سرگرمی، آموزش و پژوهش توسعه پیدا کردند، به تدریج به حوزه‌هایی مانند پزشکی، مهندسی، آموزش و صنعت نیز راه پیدا کردند.

در این مقاله مسیر شکل‌گیری و تکامل واقعیت مجازی را بررسی می‌کنیم و می‌بینیم فناوری VR چگونه از نمونه‌های اولیه به دستگاه‌ها و محیط‌های تعاملی امروزی رسیده است.

بخوانید: واقعیت مجازی چیست؟ 

واقعیت مجازی از کجا شروع شد؟

برای بررسی تاریخچه VR نمی‌توان یک سال مشخص را به عنوان نقطه شروع قطعی در نظر گرفت.

پیش از ظهور کامپیوترهای مدرن، فناوری‌های مختلفی برای ایجاد تجربه‌های تصویری فراگیر یا شبیه‌سازی محیط واقعی ساخته شدند.

برخی از این فناوری‌ها هنوز واقعیت مجازی به معنای امروزی نبودند، اما ایده مهمی را دنبال می‌کردند:

ایجاد تجربه‌ای که کاربر احساس کند در محیطی متفاوت از محیط واقعی قرار گرفته است.

این ایده بعدها با توسعه فناوری‌های دیجیتال و گرافیک کامپیوتری شکل پیشرفته‌تری پیدا کرد.

دهه ۱۹۵۰؛ تجربه‌های تصویری فراگیر

در دهه ۱۹۵۰، تلاش‌هایی برای ایجاد تجربه‌های چندحسی و شبیه‌سازی محیط‌های واقعی انجام شد.

یکی از نمونه‌های شناخته‌شده Sensorama بود که توسط Morton Heilig توسعه پیدا کرد.

Sensorama در سال ۱۹۶۲ به صورت یک دستگاه تجربی معرفی شد و تلاش می‌کرد تجربه‌ای چندحسی ایجاد کند. این سیستم از ترکیبی از تصویر، صدا، حرکت و محرک‌های دیگر استفاده می‌کرد.

Sensorama را نمی‌توان دقیقاً معادل هدست‌های VR امروزی دانست، اما در تاریخ فناوری‌های immersive جایگاه مهمی دارد؛ زیرا نشان می‌دهد ایده ایجاد یک تجربه مصنوعی و فراگیر پیش از شکل‌گیری VR دیجیتال مطرح بوده است.

دهه ۱۹۶۰؛ ورود کامپیوتر به واقعیت مجازی

دهه ۱۹۶۰ یکی از دوره‌های مهم در مسیر توسعه فناوری‌های مرتبط با واقعیت مجازی بود.

در این دوره، پژوهشگران شروع به ترکیب نمایشگرها، گرافیک کامپیوتری و سیستم‌های ردیابی حرکت کردند.

یکی از نام‌های مهم این دوره Ivan Sutherland است.

او در سال ۱۹۶۸ به همراه Bob Sproull سیستمی ساخت که بعدها با نام The Sword of Damocles شناخته شد.

این سیستم از یک نمایشگر متصل به سر استفاده می‌کرد و می‌توانست گرافیک کامپیوتری را در میدان دید کاربر قرار دهد.

به دلیل ساختار سنگین و مکانیزم نصب آن، این دستگاه برای استفاده عمومی طراحی نشده بود، اما یکی از نقاط مهم در تاریخ نمایشگرهای پوشیدنی و واقعیت مجازی به شمار می‌رود.

چرا دهه ۱۹۶۰ مهم بود؟

توسعه سیستم‌هایی مانند The Sword of Damocles نشان داد که می‌توان از کامپیوتر برای ایجاد محیط‌های گرافیکی قابل مشاهده از طریق یک نمایشگر متصل به سر استفاده کرد.

از اینجا به بعد، مسیر توسعه VR بیش از گذشته به فناوری‌هایی مانند:

• گرافیک کامپیوتری
• نمایشگرهای نزدیک چشم
• ردیابی حرکت
• تعامل انسان و کامپیوتر

وابسته شد.

این فناوری‌ها بعدها به اجزای اصلی سیستم‌های واقعیت مجازی تبدیل شدند.

دهه ۱۹۸۰؛ شکل‌گیری اصطلاح Virtual Reality

در دهه ۱۹۸۰، اصطلاح Virtual Reality بیشتر وارد ادبیات فناوری شد.

یکی از چهره‌های مهم این دوره Jaron Lanier بود که شرکت VPL Research را تأسیس کرد و روی فناوری‌هایی مانند هدست واقعیت مجازی و دستکش داده کار کرد.

در این دوره، واقعیت مجازی از یک موضوع صرفاً پژوهشی به حوزه‌ای تبدیل شد که شرکت‌های فناوری و پژوهشگران بیشتری به توسعه محصولات و کاربردهای آن علاقه‌مند شدند.

مفهوم مهمی که در این دوره شکل گرفت، امکان تعامل مستقیم‌تر کاربر با یک محیط دیجیتال بود.

دهه ۱۹۹۰؛ تلاش برای ورود VR به بازار عمومی

در دهه ۱۹۹۰، فناوری واقعیت مجازی توجه بیشتری از سوی صنعت سرگرمی و شرکت‌های فناوری دریافت کرد.

برخی شرکت‌ها محصولاتی برای بازی و سرگرمی معرفی کردند و تجهیزات VR در نمایشگاه‌ها و مراکز تفریحی مورد استفاده قرار گرفتند.

با این حال، فناوری آن زمان با محدودیت‌های جدی روبه‌رو بود.

از جمله:

• وضوح پایین نمایشگرها
• میدان دید محدود
• وزن زیاد تجهیزات
• هزینه بالا
• قدرت پردازشی محدود
• کیفیت پایین‌تر گرافیک
• مشکلات ردیابی حرکت

این محدودیت‌ها باعث شد واقعیت مجازی هنوز نتواند به یک فناوری عمومی و فراگیر تبدیل شود.

چرا VR برای مدتی فراگیر نشد؟

واقعیت مجازی به چند فناوری مختلف وابسته است و پیشرفت یک بخش به تنهایی کافی نیست.

برای مثال، حتی اگر نمایشگر مناسبی وجود داشته باشد، سیستم به پردازنده، گرافیک، سنسورهای حرکتی و نرم‌افزار مناسب نیز نیاز دارد.

در نسل‌های قدیمی VR، ترکیب این فناوری‌ها هنوز نمی‌توانست تجربه‌ای با کیفیت و هزینه مناسب برای بازار گسترده ایجاد کند.

به همین دلیل، توسعه واقعیت مجازی برای سال‌ها بیشتر در حوزه‌های تحقیقاتی، صنعتی، نظامی، آموزشی و سرگرمی تخصصی ادامه پیدا کرد.

دهه ۲۰۱۰؛ نقطه عطف جدید در تاریخ VR

دهه ۲۰۱۰ را می‌توان یکی از مهم‌ترین دوره‌ها در توسعه مدرن واقعیت مجازی دانست.

پیشرفت در فناوری‌هایی مانند:

• نمایشگرهای با وضوح بالاتر
• پردازنده‌های قدرتمندتر
• GPUهای پیشرفته‌تر
• حسگرهای حرکتی
• شتاب‌سنج و ژیروسکوپ
• ارتباطات بی‌سیم
• سیستم‌های ردیابی

باعث شد ساخت هدست‌های کوچک‌تر و کاربردی‌تر امکان‌پذیر شود.

در همین دوره، پروژه Oculus Rift توجه زیادی را به خود جلب کرد و پس از آن، شرکت‌های بزرگ فناوری نیز سرمایه‌گذاری بیشتری روی VR انجام دادند.

Oculus Rift و موج جدید واقعیت مجازی

Oculus Rift یکی از محصولاتی بود که در دهه ۲۰۱۰ به افزایش توجه عمومی به واقعیت مجازی کمک کرد.

پروژه Oculus در ابتدا به صورت یک پروژه مستقل و سپس به عنوان بخشی از Meta توسعه پیدا کرد.

نسل‌های جدید این فناوری توانستند تجربه‌ای بسیار متفاوت از نمونه‌های دهه‌های قبل ارائه کنند.

بهبود کیفیت تصویر، کاهش تأخیر و پیشرفت سیستم‌های ردیابی باعث شد VR از یک فناوری آزمایشگاهی به محصولی قابل استفاده برای مصرف‌کنندگان تبدیل شود.

واقعیت مجازی در دهه ۲۰۲۰

در دهه ۲۰۲۰، واقعیت مجازی به مسیر توسعه خود ادامه داد و در کنار آن، مفاهیمی مانند Mixed Reality و Spatial Computing نیز اهمیت بیشتری پیدا کردند.

هدست‌های جدیدتر تلاش می‌کنند:

• سبک‌تر باشند
• وضوح تصویر بالاتری ارائه دهند
• ردیابی دقیق‌تری داشته باشند
• نیاز کمتری به تجهیزات جانبی داشته باشند
• تعامل طبیعی‌تری با محیط ارائه دهند

در این دوره، مرز میان واقعیت مجازی، واقعیت افزوده و واقعیت ترکیبی نیز در برخی محصولات از نظر تجربه کاربر به یکدیگر نزدیک‌تر شده است.

واقعیت مجازی در صنعت

کاربرد VR به بازی و سرگرمی محدود نیست.

با پیشرفت فناوری، واقعیت مجازی در صنعت نیز به یکی از حوزه‌های مهم استفاده از این فناوری تبدیل شده است.

برخی کاربردهای صنعتی VR عبارت‌اند از:

آموزش کارکنان

محیط‌های مجازی می‌توانند برای آموزش فرآیندها و شرایطی استفاده شوند که اجرای آن‌ها در محیط واقعی دشوار، پرهزینه یا خطرناک است.

آموزش ایمنی

کارکنان می‌توانند برخی سناریوهای خطرناک را در محیط شبیه‌سازی‌شده تمرین کنند، بدون اینکه در معرض خطر واقعی قرار بگیرند.

شبیه‌سازی تجهیزات

در برخی پروژه‌ها می‌توان مدل دیجیتال تجهیزات یا محیط‌های صنعتی را برای آموزش و بررسی فرآیندها مورد استفاده قرار داد.

طراحی و مهندسی

VR می‌تواند به مهندسان و طراحان کمک کند مدل‌های سه‌بعدی را در محیطی تعاملی بررسی کنند.

نگهداری و تعمیرات

محیط‌های آموزشی مبتنی بر VR می‌توانند برای تمرین فرآیندهای تعمیر و نگهداری مورد استفاده قرار گیرند.

آموزش پزشکی

واقعیت مجازی در برخی حوزه‌های پزشکی برای آموزش، شبیه‌سازی و تمرین فرآیندهای تخصصی مورد استفاده قرار گرفته است.

دستگاه واقعیت مجازی چگونه تغییر کرده است؟

دستگاه واقعیت مجازی در طول تاریخ از سیستم‌های بزرگ و آزمایشگاهی به هدست‌های کوچک‌تر و قابل حمل امروزی رسیده است.

نسل‌های اولیه تجهیزات VR معمولاً:

• بزرگ و سنگین بودند
• به سیستم‌های پردازشی خارجی وابستگی زیادی داشتند
• میدان دید و کیفیت تصویر محدودی داشتند
• ردیابی حرکتی ساده‌تری ارائه می‌کردند

در مقابل، دستگاه‌های جدیدتر می‌توانند امکاناتی مانند:

• نمایشگرهای با وضوح بالا
• ردیابی حرکات سر
• کنترلرهای حرکتی
• ردیابی موقعیت
• صدای فضایی
• ارتباط بی‌سیم
• قابلیت‌های واقعیت ترکیبی

را ارائه کنند.

تفاوت VR قدیمی و VR مدرن

می‌توان روند تکامل واقعیت مجازی را به شکل زیر خلاصه کرد:

این جدول یک ساده‌سازی تاریخی است؛ توسعه فناوری VR در هر دوره به صورت خطی و یکسان اتفاق نیفتاده و بسیاری از فناوری‌ها به صورت موازی توسعه پیدا کرده‌اند.

آینده واقعیت مجازی

مسیر توسعه واقعیت مجازی هنوز ادامه دارد.

تمرکز فناوری‌های جدید بیشتر روی کاهش وزن تجهیزات، افزایش کیفیت تصویر، بهبود ردیابی، کاهش تأخیر و طبیعی‌تر شدن تعامل انسان با محیط دیجیتال است.

در حوزه سازمانی نیز انتظار می‌رود کاربردهایی مانند آموزش، شبیه‌سازی، طراحی، همکاری از راه دور و آموزش ایمنی همچنان از حوزه‌های مهم استفاده از فناوری‌های immersive باشند.

هم‌زمان، ترکیب VR با فناوری‌هایی مانند هوش مصنوعی، Digital Twin و پردازش سه‌بعدی می‌تواند کاربردهای جدیدی ایجاد کند.

سوالات متداول درباره تاریخچه واقعیت مجازی

واقعیت مجازی از چه زمانی شروع شد؟

نمی‌توان یک تاریخ واحد را به عنوان آغاز قطعی VR تعیین کرد. فناوری‌های مرتبط با تجربه‌های فراگیر از دهه‌های میانی قرن بیستم توسعه پیدا کردند و در دهه‌های ۱۹۶۰ تا ۱۹۸۰ به سمت سیستم‌های کامپیوتری و نمایشگرهای پوشیدنی پیش رفتند.

اولین دستگاه واقعیت مجازی چه بود؟

پاسخ به این سؤال به تعریف «دستگاه واقعیت مجازی» بستگی دارد. Sensorama و سپس سیستم‌هایی مانند The Sword of Damocles از نمونه‌های مهم فناوری‌های اولیه مرتبط با تجربه‌های فراگیر و VR هستند، اما دقیقاً معادل هدست‌های مدرن امروزی نیستند.

چه کسی اصطلاح Virtual Reality را مطرح کرد؟

Jaron Lanier و شرکت VPL Research از چهره‌های مهم در رواج اصطلاح Virtual Reality در دهه ۱۹۸۰ بودند، هرچند ایده‌های مرتبط با محیط‌های مجازی و شبیه‌سازی پیش از آن نیز وجود داشتند.

واقعیت مجازی چه زمانی وارد صنعت شد؟

کاربردهای شبیه‌سازی و محیط‌های مجازی پیش از فراگیر شدن هدست‌های مصرفی نیز در برخی حوزه‌های تخصصی مورد استفاده قرار می‌گرفتند. با پیشرفت سخت‌افزار و نرم‌افزار، کاربرد VR در آموزش، طراحی، پزشکی و صنعت توسعه بیشتری پیدا کرد.

آیا واقعیت مجازی فقط برای بازی است؟

خیر. بازی یکی از شناخته‌شده‌ترین کاربردهای VR است، اما این فناوری در آموزش، پزشکی، صنعت، مهندسی، معماری، شبیه‌سازی و آموزش ایمنی نیز کاربرد دارد.

بخوانید: تاریخچه واقعیت مجازی