بيئة افتراضية آلية في الكهف

الموسوعة الحرة
الكهف

بيئة الواقع الافتراضي التلقائية في الكهف ( المعروفة اختصارًا باسم CAVE ) هي بيئة واقع افتراضي غامرة ، حيث تُوجَّه أجهزة العرض إلى ما بين ثلاثة وستة جدران لمكعب بحجم غرفة. ويُشير الاسم أيضًا إلى أسطورة الكهف في كتاب الجمهورية لأفلاطون ، حيث يتأمل الفيلسوف في الإدراك والواقع والوهم. وتُعتبر CAVE من أوائل "غرف" الواقع الافتراضي. [ 1 ]

تم اختراع نظام CAVE بواسطة كارولينا كروز-نيرا ، ودانيال ج. ساندين ، وتوماس أ. ديفانتي في مختبر التصور الإلكتروني بجامعة إلينوي في شيكاغو عام 1992. [ 2 ] كانت الصور المعروضة على الجدران مجسمة لإعطاء إحساس بالعمق. [ 3 ]

الخصائص العامة

عادةً ما تكون قاعة العرض المرئي (CAVE) عبارة عن مسرح فيديو يقع داخل غرفة أكبر. تتكون جدران قاعة العرض المرئي عادةً من شاشات عرض خلفية ، إلا أن شاشات LED كبيرة الحجم أصبحت أكثر شيوعًا. يمكن أن تكون الأرضية شاشة عرض سفلية، أو شاشة عرض سفلية، أو شاشة مسطحة. تتميز أنظمة العرض بدقة عالية جدًا نظرًا للمشاهدة من مسافة قريبة، مما يتطلب أحجام بكسل صغيرة جدًا للحفاظ على وهم الواقعية. يرتدي المستخدم نظارات ثلاثية الأبعاد داخل قاعة العرض المرئي لمشاهدة الرسومات ثلاثية الأبعاد التي تولدها القاعة. يمكن لمستخدمي قاعة العرض المرئي رؤية الأجسام وكأنها تطفو في الهواء، ويمكنهم التجول حولها، والحصول على رؤية واضحة لما ستبدو عليه في الواقع. كان هذا ممكنًا في البداية بفضل أجهزة الاستشعار الكهرومغناطيسية، ولكن تم استبدالها بكاميرات الأشعة تحت الحمراء . كان لا بد من بناء هيكل قاعات العرض المرئي الأولى من مواد غير مغناطيسية مثل الخشب لتقليل التداخل مع أجهزة الاستشعار الكهرومغناطيسية؛ وقد أدى التحول إلى تتبع الأشعة تحت الحمراء إلى إزالة هذا القيد. تُتتبَّع حركات مستخدم نظام CAVE بواسطة أجهزة استشعار مُثبَّتة عادةً على نظارات العرض ثلاثي الأبعاد، ويتم تعديل الفيديو باستمرار للحفاظ على منظور المشاهد. تتحكم أجهزة الكمبيوتر في كلٍّ من هذا الجانب من نظام CAVE والجانب الصوتي. عادةً ما توجد مكبرات صوت متعددة موضوعة بزوايا مختلفة داخل نظام CAVE، لتوفير صوت ثلاثي الأبعاد يُكمِّل الفيديو ثلاثي الأبعاد .

تكنولوجيا

يتم إنشاء عرض مرئي نابض بالحياة بواسطة أجهزة عرض موضوعة خارج بيئة الواقع الافتراضي (CAVE) ويتم التحكم بها عن طريق حركات المستخدم داخلها. يسجل نظام التقاط الحركة موقع المستخدم في الوقت الفعلي. تعرض نظارات LCD مجسمة صورة ثلاثية الأبعاد . تقوم أجهزة الكمبيوتر بإنشاء زوج من الصور بسرعة، صورة لكل عين من عيني المستخدم، بناءً على بيانات التقاط الحركة. تتم مزامنة النظارات مع أجهزة العرض بحيث ترى كل عين الصورة الصحيحة فقط. نظرًا لوجود أجهزة العرض خارج المكعب، تُستخدم المرايا غالبًا لتقليل المسافة المطلوبة بين أجهزة العرض والشاشات. يقوم جهاز كمبيوتر واحد أو أكثر بتشغيل أجهزة العرض. تُعد مجموعات أجهزة الكمبيوتر المكتبية شائعة لتشغيل بيئات الواقع الافتراضي، نظرًا لانخفاض تكلفتها وسرعتها.

تتوفر برامج ومكتبات مصممة خصيصًا لتطبيقات CAVE. توجد عدة تقنيات لعرض المشهد. هناك ثلاثة مخططات مشهد شائعة الاستخدام اليوم: OpenSG و OpenSceneGraph و OpenGL Performer . OpenSG وOpenSceneGraph مفتوحتا المصدر؛ بينما OpenGL Performer مجاني، لكن شفرته المصدرية غير مضمنة.

معايرة

لإنشاء صورة دقيقة لا تتشوه أو تخرج عن موضعها، يجب معايرة الشاشات وأجهزة الاستشعار. وتعتمد عملية المعايرة على تقنية التقاط الحركة المستخدمة. تتطلب الأنظمة البصرية أو الصوتية بالقصور الذاتي فقط ضبط نقطة الصفر والمحاور المستخدمة في نظام التتبع. أما معايرة أجهزة الاستشعار الكهرومغناطيسية (مثل تلك المستخدمة في الكهف الأول) فهي أكثر تعقيدًا. في هذه الحالة، يرتدي الشخص نظارات خاصة لرؤية الصور ثلاثية الأبعاد. ثم تملأ أجهزة العرض الكهف بمربعات عديدة، طول ضلع كل منها بوصة واحدة، تفصل بينها مسافة قدم واحدة. بعد ذلك، يأخذ الشخص جهازًا يُسمى "جهاز قياس فوق صوتي" مزودًا بمؤشر في منتصفه، ويضع الجهاز بحيث يكون المؤشر محاذيًا بصريًا للمربع المعروض. يمكن أن تستمر هذه العملية حتى يتم قياس ما يقارب 400 مربع مختلف. في كل مرة يُوضع فيها المؤشر داخل مربع، يسجل برنامج حاسوبي موقع ذلك المربع ويرسله إلى حاسوب آخر. إذا تمت معايرة النقاط بدقة، فلن يكون هناك أي تشوه في الصور المعروضة داخل بيئة الواقع الافتراضي. وهذا يسمح أيضاً لبيئة الواقع الافتراضي بتحديد موقع المستخدم بدقة وتتبع حركاته بدقة، مما يُمكّن أجهزة العرض من عرض الصور بناءً على موقع الشخص داخل بيئة الواقع الافتراضي. [ 4 ]

التطبيقات

أُعيد تطبيق مفهوم بيئة الواقع الافتراضي المحسّنة (CAVE) الأصلية، ويُستخدم حاليًا في مجالات متنوعة. تمتلك العديد من الجامعات أنظمة CAVE. لأنظمة CAVE استخدامات عديدة، حيث تستخدمها العديد من شركات الهندسة لتحسين تطوير المنتجات. [ 5 ] [ 6 ] يمكن إنشاء نماذج أولية للأجزاء واختبارها، وتطوير واجهات المستخدم، ومحاكاة تصميمات المصانع، كل ذلك قبل إنفاق أي أموال على الأجزاء المادية. وهذا يمنح المهندسين فكرة أفضل عن كيفية عمل الجزء في المنتج ككل. كما تُستخدم أنظمة CAVE بشكل متزايد في التخطيط التعاوني في قطاع البناء. [ 7 ] يمكن للباحثين استخدام نظام CAVE لإجراء أبحاثهم بطريقة أكثر سهولة وفعالية. على سبيل المثال، طُبقت أنظمة CAVE في دراسة تدريب المشاركين على هبوط طائرة F-16. [ 8 ] في جامعة براون ، درّب الروائي روبرت كوفر طلاب الأدب الإلكتروني على إنشاء أعمال أدبية لأنظمة CAVE؛ و"Screen" هو عمل بتقنية الواقع الافتراضي ناتج عن هذا التدريب. [ 9 ]

أصدر فريق EVL في UIC جهاز CAVE2 في أكتوبر 2012. [ 10 ] على غرار جهاز CAVE الأصلي، فهو بيئة غامرة ثلاثية الأبعاد ولكنها تعتمد على لوحات LCD بدلاً من العرض.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ إسيكس، ديفيد (24 مارس 1999). "غرف الواقع الافتراضي تُساعد فرق التصميم" . سي إن إن ( بي سي وورلد ) . مؤرشف من الأصل في 29 سبتمبر 2000. تم الاطلاع عليه في 26 أبريل 2026 .
  2. ↑ كروز-نيرا، كارولينا؛ ساندين، دانيال جيه؛ ديفانتي، توماس أ؛ كينيون، روبرت ف؛ هارت، جون سي (1 يونيو 1992). "الكهف: بيئة افتراضية تلقائية لتجربة سمعية بصرية" . مجلة الاتصالات ACM . 35 (6): 64-72 . doi : 10.1145/129888.129892 . ISSN 0001-0782 . S2CID 19283900 .  
  3. ↑ كارلسون، واين إي. (2017-06-20). "17.5 المساحات الافتراضية" . جامعة ولاية أوهايو . تم الاسترجاع في 2024-04-12 .
  4. ↑ "بيئة CAVE الافتراضية التلقائية" . مؤرشفة من الأصل بتاريخ 9 يناير 2007. تم الاطلاع عليها بتاريخ 27 يونيو 2006 .
  5. ↑ أوتوسون، ستيغ (1970-01-01). "الواقع الافتراضي في عملية تطوير المنتج". مجلة التصميم الهندسي . 13 (2): 159-172 . doi : 10.1080/09544820210129823 . S2CID 110260269 . 
  6. ↑ هندسة المنتجات: أدوات وأساليب قائمة على الواقع الافتراضي . 2007-06-06 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2014-08-04 .
  7. ↑ نوستراد (13 يونيو 2014). "التخطيط التعاوني مع شركة سويكو كيف: أحدث التقنيات في التصميم وإدارة التصميم" . Slideshare.net . تاريخ الاسترجاع: 4 أغسطس 2014 .
  8. ↑ ريبيرجر، د. و.؛ جيلكي، ر. هـ.؛ غرين، ر.؛ لافلور، ت.؛ هاس، م. و. (2003). "تأثيرات التغذية الراجعة اللمسية والاضطراب على أداء الهبوط باستخدام بيئة افتراضية غامرة للكهف (CAVE)". المهارات الإدراكية والحركية . 97 (3): 820-832 . doi : 10.2466/pms.2003.97.3.820 . PMID 14738347. S2CID 41324691 .  
  9. ↑ جيفتير، أماندا (2010). "الكتابة الإلكترونية على جدار الكهف" . مجلة نيو ساينتست . 208 (2786): 55. doi : 10.1016/S0262-4079(10)62835-7 .
  10. ↑ EVL (2009-05-01). "CAVE2: بيئة هجينة من الجيل التالي للواقع الافتراضي والتصور من أجل محاكاة غامرة وتحليل المعلومات" . تم الاسترجاع في 2014-08-07 .
  • كارولينا كروز-نيرا، ودانيال ج. ساندين، وتوماس أ. ديفانتي. "الواقع الافتراضي القائم على الإسقاط المحيطي: تصميم وتنفيذ CAVE"، SIGGRAPH '93: وقائع المؤتمر السنوي العشرين حول رسومات الحاسوب والتقنيات التفاعلية ، الصفحات  135-142، doi:10.1145/166117.166134