واقعیت مجازی یا Virtual Reality و به اختصار وی‌آر VR ، یک تجربه شبیه‌سازی شده است که می‌تواند مشابه یا کاملاً متفاوت از دنیای واقعی باشد. کاربردهای واقعیت مجازی شامل سرگرمی (مثلاً بازی‌های ویدیویی)، آموزش (مثلاً آموزش پزشکی یا نظامی) و تجارت (مثلاً جلسات مجازی) است. انواع متمایز دیگر فناوری به سبک وی‌آر شامل واقعیت افزوده و واقعیت ترکیبی است که گاهی به عنوان واقعیت توسعه یافته یا XR شناخته می‌شود. در حال حاضر، سیستم‌های واقعیت مجازی استاندارد از هدست‌های واقعیت مجازی یا محیط‌های چندگانه برای تولید تصاویر، صداها و سایر احساسات واقعی استفاده می‌کنند که حضور فیزیکی کاربر را در یک محیط مجازی شبیه‌سازی می‌کنند. فردی که از تجهیزات واقعیت مجازی استفاده می‌کند قادر است به اطراف دنیای مصنوعی نگاه کند، در آن حرکت کند و با ویژگی‌ها یا آیتم‌های مجازی تعامل داشته باشد. این افکت معمولاً توسط هدست‌های واقعیت مجازی متشکل از یک نمایشگر روی سر با یک صفحه نمایش کوچک در جلوی چشم ایجاد می‌شود، اما می‌تواند از طریق اتاق‌هایی با طراحی خاص با چندین صفحه نمایش بزرگ نیز ایجاد شود. واقعیت مجازی معمولاً بازخورد شنیداری و تصویری را در بر می‌گیرد، اما ممکن است انواع دیگر بازخورد حسی و نیرویی را از طریق فناوری لمسی نیز امکان‌پذیر کند.

نام‌شناسی

از نیمهٔ قرن ۱۴۰۰ میلادی به بعد واژهٔ مجازی به معنای بودن چیزی در مفهوم یا ماهیت هر چند نه در واقعیت یا در حقیقت وجود داشته‌است. از سال ۱۹۵۹ واژهٔ مجازی در معنای رایانه ای به کار برده شده اما نه از نظر ساختار فیزیکی بلکه به عنوان یک نرم‌افزار نمایان شده‌است. در سال ۱۹۳۸، آنتونین آرتو، نمایشنامه نویس پیشرو فرانسوی، ماهیت غیر واقعی شخصیت‌ها و اشیاء در تئاتر را بعنوان واقعیت مجازی در مجموعه ای از مقاله‌ها با نام تئاتر و همزادش توصیف کرد. در سال ۱۹۵۸ ترجمه انگلیسی این کتاب، به نام تئاتر و همزادش منتشر شد که این نخستین کاربرد اصطلاح «واقعیت مجازی “ منتشر شده می‌باشد. اصطلاح “ واقعیت مصنوعی “ به وسیله میرون کروگر ابداع شد که از دههٔ ۱۹۷۰ به بعد به کار برده شده‌است. اصطلاح “واقعیت مجازی “ نخستین بار در زمینهٔ علمی-تخیلی در رمان» Judas Mandala “ در سال ۱۹۸۲ به وسیله دامین برودریک به کار برده شد. اقتباس گسترده از اصطلاح "virtual reality" در رسانه‌ها به Jaron Lanier نسبت داده می‌شود که در اواخر دهه ۱۹۸۰ برخی از اولین سخت‌افزارهای واقعیت مجازی درجه یک تجاری را تحت نظر شرکت تحقیقاتی VPL طراحی کرد، و فیلم مرد چمن‌زن در سال ۱۹۹۲ ویژگی‌های استفاده از سیستم‌های واقعیت مجازی آن را به نمایش گذاشت.

فرم‌ها و روش‌ها

یکی از روش‌هایی که با آن می‌توان واقعیت مجازی را تحقق بخشید، واقعیت مجازی مبتنی بر شبیه‌سازی است. برای مثال، شبیه‌سازهای رانندگی با پیش‌بینی حرکت وسیله نقلیه ناشی از ورودی راننده و بازخورد دادن نشانه‌های بصری، حرکتی و صوتی مربوطه به راننده، این تصور را به راننده القا می‌کند که واقعاً یک وسیله نقلیه واقعی را رانندگی می‌کند. با استفاده از واقعیت مجازی مبتنی بر تصویر آواتار، افراد می‌توانند در قالب ویدیوی واقعی و همچنین آواتار به محیط مجازی بپیوندند. می‌توان در محیط مجازی توزیع شده سه بعدی به صورت یک آواتار معمولی یا یک ویدیو واقعی شرکت کرد. کاربران می‌توانند نوع مشارکت خود را بر اساس قابلیت سیستم انتخاب کنند. 

تاریخ

منشأ دقیق واقعیت مجازی مورد مناقشه است، تا حدی به این دلیل که تدوین تعریفی برای مفهوم وجود جایگزین دشوار بوده‌است. توسعه پرسپکتیو در اروپای رنسانس، تصاویر متقاعدکننده‌ای از فضاهایی ایجاد کرد که وجود نداشتند، در آنچه از آن به عنوان «تکثیر جهان‌های مصنوعی» یاد می‌شود. سایر عناصر واقعیت مجازی در اوایل دهه ۱۸۶۰ ظاهر شدند. آنتونین آرتو بر این باور بود که توهم از واقعیت متمایز نیست و از این که تماشاگران در یک نمایشنامه باید ناباوری را متوقف کنند و درام روی صحنه را واقعیت بدانند. اولین ارجاع به مفهوم جدیتر واقعیت مجازی در داستانهای علمی تخیلی بود.

نرم‌افزار

زبان مدل‌سازی واقعیت مجازی (VRML) که برای اولین بار در سال ۱۹۹۴ معرفی شد، برای توسعه «جهان‌های مجازی» بدون وابستگی به هدست در نظر گرفته شد. کنسرسیوم Web3D متعاقباً در سال ۱۹۹۷ برای توسعه استانداردهای صنعتی برای گرافیک‌های سه بعدی مبتنی بر وب تأسیس شد. کنسرسیوم اکس تری دی را از چارچوب VRML به عنوان یک استاندارد آرشیوی و منبع باز برای توزیع مبتنی بر وب محتوای VR توسعه داد. WebVR یک رابط برنامه‌نویسی برنامه کاربردی جاوااسکریپت (API) آزمایشی است که از دستگاه‌های واقعیت مجازی مختلف مانند HTC Vive, Oculus Rift, Google Cardboard یا OSVR در یک مرورگر وب پشتیبانی می‌کند.

سخت‌افزار

نمایشگرهای هدست واقعیت مجازی مدرن مبتنی بر فناوری توسعه‌یافته برای گوشی‌های هوشمند از جمله: ژیروسکوپ و حسگرهای حرکتی برای ردیابی وضعیت سر، بدن و دست هستند. صفحه نمایش‌های کوچک HD برای نمایشگرهای استریوسکوپی؛ و پردازنده‌های کامپیوتری کوچک، سبک و سریع هستند. این اجزا به مقرون به صرفه بودن نسبی برای توسعه دهندگان مستقل واقعیت مجازی منجر شد و ارائه اولین هدست VR توسط Oculus Rift Kickstarter در سال ۲۰۱۲ صورت گرفت.

کیفیت نمایش

حداقل زاویه وضوح (MAR) به حداقل فاصله بین دو پیکسل نمایشگر اشاره دارد. در فاصله دور، بیننده به وضوح می‌تواند پیکسل‌های مستقل را تشخیص دهد. حداقل زاویه وضوح بین دو پیکسل که اغلب بر حسب ثانیه قوس اندازه‌گیری می‌شود به فاصله دید مربوط می‌شود. برای عموم مردم، وضوح در حدود ۳۰–۶۵ ثانیه قوس است که در ترکیب با فاصله به عنوان وضوح فضایی شناخته می‌شود.

کاربردها

واقعیت مجازی بیشتر در برنامه‌های سرگرمی مانند بازی‌های ویدئویی، سینمای سه بعدی و دنیای مجازی استفاده می‌شود. هدست‌های واقعیت مجازی اولین بار توسط شرکت‌های بازی‌های ویدیویی در اوایل و اواسط دهه ۱۹۹۰ منتشر شد. با شروع دهه ۲۰۱۰، نسل بعدی هدست‌های تتردار تجاری توسط Oculus (Rift), HTC (Vive) و Sony (PlayStation VR) عرضه شدند و موج جدیدی از توسعه برنامه‌ها را به راه انداختند.سینمای سه بعدی برای رویدادهای ورزشی، پورنوگرافی، هنرهای زیبا، موزیک ویدیوها و فیلم‌های کوتاه استفاده شده‌است. از سال ۲۰۱۵، ترن هوایی و پارک‌های موضوعی واقعیت مجازی را برای تطبیق جلوه‌های بصری با بازخورد لمسی در نظر گرفته‌اند. در علوم اجتماعی و روان‌شناسی، واقعیت مجازی ابزاری مقرون به صرفه برای مطالعه و تکرار تعاملات در یک محیط کنترل شده ارائه می‌دهد. می‌توان از آن به عنوان یک مداخله درمانی استفاده کرد. به عنوان مثال، موردی از درمان مواجهه با واقعیت مجازی (VRET)، شکلی از مواجهه درمانی برای درمان اختلالات اضطرابی مانند اختلال استرس پس از سانحه (PTSD) و فوبیا وجود دارد.

نگرانی‌ها و چالش‌ها | سلامت و امنیت

ملاحظات بهداشتی و ایمنی زیادی در مورد واقعیت مجازی وجود دارد. تعدادی از علائم ناخواسته به دلیل استفاده طولانی مدت از واقعیت مجازی ایجاد شده‌است، و ممکن است گسترش این فناوری را کند کرده باشد. اکثر سیستم‌های واقعیت مجازی با هشدارهای مصرف‌کننده همراه هستند، از جمله: تشنج. مشکلات رشد در کودکان؛ هشدار سقوط و برخورد؛ درد و ناراحتی؛ آسیب استرس مکرر؛ و تداخل با وسایل پزشکی برخی از کاربران ممکن است در حین استفاده از هدست‌های VR دچار پرش، تشنج یا بیهوشی شوند، حتی اگر سابقه صرع نداشته باشند و قبلاً هرگز تشنج نداشته باشند. از هر ۴۰۰۰ نفر یک نفر یا ۰٫۰۲۵ درصد ممکن است این علائم را تجربه کند. از آنجایی که این علائم در بین افراد زیر ۲۰ سال شایع تر است، به کودکان توصیه می‌شود از هدست‌های واقعیت مجازی استفاده نکنند. مشکلات دیگری ممکن است در تعاملات فیزیکی با محیط فرد رخ دهد. هنگام استفاده از هدست واقعیت مجازی، افراد به سرعت آگاهی خود را نسبت به محیط واقعی از دست می‌دهند و ممکن است در اثر زمین‌خوردن یا برخورد با اشیاء واقعی به خود آسیب برسانند.

حریم خصوصی

ردیابی مداوم مورد نیاز همه سیستم‌های واقعیت مجازی، این فناوری را به ویژه برای نظارت انبوه مفید و آسیب‌پذیر می‌کند. گسترش VR باعث افزایش پتانسیل و کاهش هزینه‌های جمع‌آوری اطلاعات، حرکات و پاسخ‌های شخصی می‌شود. داده‌های حسگرهای ردیابی چشم، که پیش‌بینی می‌شود به یک ویژگی استاندارد در هدست‌های واقعیت مجازی تبدیل شوند، ممکن است به‌طور غیرمستقیم اطلاعاتی را در مورد قومیت، ویژگی‌های شخصیتی، ترس‌ها، احساسات، علایق، مهارت‌ها و سلامت جسمی و روانی کاربر نشان دهند.