Η Εικονική Πραγματικότητα [Virtual Reality (VR)] είναι η προσομοίωση ενός περιβάλλοντος από έναν υπολογιστή. Ορίστηκε για πρώτη φορά από τον Jaron Lanier το 1989 ως «’Ένα αλληλεπιδραστικό, τρισδιάστατο περιβάλλον, φτιαγμένο από υπολογιστή, στο οποίο μπορεί κανείς να εμβυθιστεί». Αν και η ιδέα της Εικονικής Πραγματικότητας έχει τις ρίζες της στον 14ο αιώνα, οι πρώτες προσπάθειες έρευνας στο αντικείμενο εντοπίζονται στην δεκαετία του 80’, κατά την οποία υπήρξε παράλληλη και ραγδαία ανάπτυξη των υπολογιστών. Πρώτος ο Lanier είναι που ασχολήθηκε εντατικά με το αντικείμενο αυτό, ιδρύοντας την εταιρεία VLR[1] Research, η οποία είχε ως κύριο στόχο την μελέτη και ανάπτυξη συστημάτων εικονικής πραγματικότητας.
Ένας δεύτερος ορισμός, ο οποίος είναι και πιο κατανοητός και θα χρησιμοποιηθεί στη συνέχεια, παρουσιάζει την Εικονική Πραγματικότητα ως την «εξομοίωση ενός πραγματικού ή φανταστικού περιβάλλοντος, μέσα στο οποίο δίνεται η δυνατότητα οπτικής, ηχητικής και απτικής αλληλεπίδρασης με τον χρήστη». Με άλλα λόγια, ένα σύστημα εικονικής πραγματικότητας, δημιουργεί την ψευδαίσθηση ενός εικονικού κόσμου, στον οποίο «βιώνοντας» κανείς, μπορεί να αισθανθεί αλλά και να δράσει, προκαλώντας τις αντιδράσεις του εικονικού αυτού κόσμου, όπως θα γίνονταν και στην περίπτωση που ο κόσμος ήταν πραγματικός.
Η ιστορία της Εικονικής Πραγματικότητας, ξεκινά από τις πρώτες στιγμές που ο άνθρωπος θέλησε να εκφραστεί, περίπου 15000 χρόνια π.Χ., με τις προϊστορικές ζωγραφιές σε σπηλιές, όπως το σπήλαιο Λασκώ στη νότια Γαλλία αλλά και με τα διάφορα θρησκευτικά τελετουργικά, που προσπαθούσαν να αγκαλιάσουν όλες τις ανθρώπινες αισθήσεις και να προκαλέσουν δέος και θαυμασμό. Τέτοια παραδείγματα εμβύθισης στην ιστορία της τέχνης υπάρχουν πάρα πολλά. Σε αυτά συμπεριλαμβάνονται το αρχαίο ελληνικό δράμα και τα Διονύσια.
Η Μονάδα Επεξεργασίας είναι η καρδία ενός συστήματος Εικονικής Πραγματικότητας. Είναι το συστατικό αυτό που δέχεται τη αντιδράση του ανθρώπου (φωνή, αφή, όραση) μέσω των Συσκευών Εισόδου και αφού την επεξεργαστεί, παράγει τα εικονικά ερεθίσματα (ήχος, εικόνα, αφή) που πρέπει να δεχτεί ο άνθρωπος, ώστε να νομίσει ότι βρίσκεται στον Εικονικό κόσμο. Οι Συσκευές Εξόδου είναι αυτές, οι οποίες αναλαμβάνουν τη μεταφορά των εικονικών ερεθισμάτων στον άνθρωπο ενώ οι Συσκευές Εισόδου είναι αυτές που μεταφέρουν τις αντιδράσεις του ανθρώπου στη Μονάδα Επεξεργασίας. Παρακάτω αναλύονται οι τρείς αυτές μονάδες και δίνονται πραγματικά στοιχεία για αυτές.
– Μονάδα Επεξεργασίας
Η μονάδα αυτή στην πράξη είναι ένα υπολογιστικό σύστημα με εισόδους και εξόδους, οι οποίες συνήθως είναι ψηφιακές. Θα μπορούσε να είναι ένας απλός υπολογιστής, εφοδιασμένος με ειδικό λογισμικό, το οποίο είναι υπεύθυνο δεδομένου ότι έλαβε τις αντιδράσεις του ανθρώπου (στις εισόδους του), να δημιουργήσει τα ερεθίσματα του Εικονικού κόσμου (στις εξόδους του), ώστε ο άνθρωπος να νοιώσει «εμβυθισμένος» στον κόσμο αυτό.
– Συσκευές Εισόδου
Οι συσκευές αυτές είναι ουσιαστικά οι αισθητήρες, οι οποίοι μετατρέπουν δεδομένα που έχουν να κάνουν με την αντίδραση του ανθρώπου σε ψηφιακή πληροφορία, κατάλληλη για να την επεξεργασίας της από τη Μονάδα Επεξεργασίας. Για παράδειγμα η φωνή είναι κάτι που παράγεται από τον άνθρωπο και αποτελέι ένα φυσικό σήμα και πρέπει απαραιτήτως να μετατραπεί σε πληροφορία που μπορεί να γίνει αντιληπτή από έναν υπολογιστή, δηλαδή πρέπει να μετατραπεί σε ψηφιακό σήμα.
Συνήθως αυτή η συσκευή είναι ένας Ιχνηλάτης Κίνησης (Motion Tracker), ο οποίος είναι τοποθετημένος είτε στο κεφάλι του ανθρώπου και λέγεται Ιχνηλάτης Κεφαλής (Head Tracker), είτε στο σώμα του οπότε λέγεται Ιχνηλάτης Σώματος (Body Tracker). Και στις δύο περιπτώσεις, όπως μαρτυρεί και η ονομασία του, μεταφέρει πληροφορία για τη θέση του ανθρώπου στο χώρο, δηλαδή τις συντεταγμένες (x,y,z) καθώς και τον προσανατολισμό του στο χώρο. Οι δύο ιχνηλάτες φαίνονται στην Εικόνα 1.
Συσκευή Εισόδου που μεταφέρει την πληροφορία της αφής αποτελεί το λεγόμενο Γάντι Αίσθησης, το οποίο φαίνεται στην Εικόνα 2 και ουσιαστικά μετατρέπει τη δύναμη (που ασκεί ο άνθρωπος κατά την επίδρασή του σε αντικείμενα του Εικονικού Περιβάλλοντος) υπό τη μορφή ψηφιακής πληροφορίας στη Μονάδα Επεξεργασίας. Το Εικονικό Περιβάλλον «αισθάνεται» δηλαδή κατα αυτόν τον τρόπο τις κινήσεις των δαχτύλων του χρήστη). Στην εικόνα 3 βλέπουμε ένα πραγματικό Γάντι Αίσθησης, στο οποίο είναι διάφορα καλώδια συνδεδεμένα με σκοπό την μεταφορά της ψηφιακής πληροφορίας (μέσω ηλεκτρικών σημάτων) στη Μονάδα Επεξεργασίας. Όταν δεν υπάρχει σημαντική καθυστέρηση μεταξύ της πραγματικής και εικονικής κίνησης του χεριού, ενισχύεται τότε η αίσθηση της παρουσίας από τον χρήστη. Εκέι έγκειται το γεγονός ότι το σύστημα Εικονικής Πραγματικότητας πρέπει να είναι πραγματικού χρόνου.
– Συσκευές Εξόδου
Οι Συσκευές εξόδου είναι υπέυθυνες για να μεταφέρουν στον άνθρωπο τα χαρακτηριστικά του Εικονικού Περιβάλλοντος, τα οποία παραλαμβάνει από τη Μονάδα Επεξεργασίας. Το βασικότερο παράδειγμα φαίνεται στην Εικόνα 4 και αποτελεί τη μονάδα η οποία ουσιαστικά μεταφέρει την παραγόμενη τρισδιάστατη εικόνα στον άνθρωπο. Είναι ένα Κράνος που φέρει μία οθόνη και είναι προσαρμέζεται στο κεφάλι (Head Mounted Display – HMD).
Το κράνος είναι μία συσκευή, η οποία αποκλείει την όραση του πραγματικού περιβάλλοντος από τον άνθρωπο, γιαυτό και ανήκει στην κατηγορία Συσκευών Εξόδου «Εμβύθισης» (Immersive). Αντίθετα, μία άλλη διαδεδομένη συσκευή εισόδου είναι αύτη που φαίνεται στην Εικόνα 5 και αποτελέι την περίπτωση όπου η οπτική πληροφορία του Εικονικού Περιβάλλοντος προβάλλεται στον χώρο που βρίσκεται γύρω από τον άνθρωπο (σε τοίχους από οθόνες συνήθως). Αυτή είναι μία Συσκευή Εξόδου μή «εμβύθισης» (Non- immersive). Σε αυτή την περίπτωση πρέπει κανείς να φοράει ειδικά τρισδιάστατα γυαλιά.
Μία άλλη συσκευή, η οποία αναπαριστά το οπτικό πεδίο Εικονικού Περιβάλλοντος στον άνθρωπο είναι η Πανκατευθυντική Διοπτρική Οθόνη (Binocular Omni-Directional Monitor – BODM), η οποία φαίνεται στην Εικόνα 6.. Σε αυτή την περίπτωση, οι οθόνες και το οπτικό σύστημα τοποθετούνται σε έναν βραχίονα και έτσι οι κινήσεις του ανθρώπου ανιχνεύονται στους συνδέσμους του βραχίονα μέσω αισθητήρα.
ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΗΡΙΑ ΔΟΥΚΑ 