A virtuális valóság (VR) napjainkra már nem csupán egy futurisztikus eszköz vagy egy tudományos fantasztikus elképzelés, hanem valóságos, mindennapjaink részévé váló technológia. Míg a VR kezdeti szakaszaiban inkább kutatási és katonai alkalmazásokra koncentráltak, mára a legtöbb iparág számára elérhetővé vált. A virtuális környezetek, az interaktív élmények és az új típusú számítógépes rendszerek folyamatos fejlődése új távlatokat nyitott meg a technológia előtt.

A VR-eszközök az elmúlt évtizedekben jelentős átalakuláson mentek keresztül, a kezdeti kísérleti rendszerekből eljutottunk a kereskedelmi forgalomban elérhető, rendkívül fejlett eszközökhöz, melyek a felhasználó teljes immerszióját képesek biztosítani. A virtuális világok fejlődése, a háromdimenziós érzékelés és az interakciós lehetőségek mind hozzájárultak ahhoz, hogy a VR ne csupán a szórakoztatás, hanem az oktatás, az orvostudomány és a katonai alkalmazások terén is központi szereplővé váljon.

A klasszikus VR-rendszerek és a modern rendszerek között egyre szorosabbá válik a határvonal. A kezdeti, nagyméretű, költséges rendszerek helyett a mai fejlesztések sokkal inkább elérhetővé váltak, kisebb, hordozható eszközökkel, például a fejre helyezhető kijelzőkkel (HMD), a kézmozdulatokat érzékelő kesztyűkkel vagy a szemmozgást követő rendszerekkel. Az új generációs VR-technológia nemcsak a felhasználói élményt javítja, hanem lehetőséget biztosít a fejlettebb orvosi diagnosztikára, oktatásra és szimulációkra is.

A háromdimenziós helymeghatározó rendszerek, a navigációs és manipulációs felületek, valamint az új típusú gesztusvezérlési interfészek mind kulcsszerepet játszanak a VR rendszerek fejlődésében. Az interfészek és érzékelők minősége, valamint azok integrációja nemcsak a felhasználói élményt javítja, hanem segíti a VR alkalmazások széles körű elterjedését is. Az érzékelők pontossága, a mozgáskövetés és az interaktivitás mértéke olyan tényezők, amelyek közvetlenül befolyásolják a virtuális valóság hatékonyságát és használhatóságát.

A jövőbeni fejlesztések és a különböző típusú VR-alkalmazások egyre inkább a mesterséges intelligencia és a gépi tanulás integrációjára építenek, ami a virtuális világok még élethűbbé tételét szolgálja. A VR és az AI kombinációja lehetőséget ad a valósághoz hasonló szimulációk létrehozására, ahol a felhasználók nem csupán passzív szemlélők, hanem aktívan részt vehetnek a virtuális környezetek formálásában és az események alakításában.

A VR jövője különösen izgalmas a haptic technológiák fejlődése révén. A tapintási érzékelők, mint például a haptic kesztyűk és a különböző fizikai visszajelzéseket adó eszközök, jelentős mértékben hozzájárulnak a virtuális élmények realizmusának növeléséhez. Az emberi érzékelés teljes spektrumára kiterjedő élmények létrehozása – a látás, a hallás, a tapintás és akár a szaglás is integrálva van a rendszerbe – lehetővé teszi az immerszió új dimenzióinak elérését.

Mindezek mellett az orvosi alkalmazások továbbra is kiemelt figyelmet érdemelnek. A virtuális valóság nemcsak a pszichológiai és fiziológiai rehabilitációban, hanem a műtéti szimulációkban is rendkívüli előnyöket kínál. A műtétek előtti VR szimulációk segíthetik az orvosokat a bonyolult eljárások betanulásában, miközben minimalizálják a valódi műtétekkel járó kockázatokat. A VR terjedése az oktatásban és a szórakoztatásban sem maradhat figyelmen kívül. A hagyományos oktatási módszerek mellett a VR alapú oktatás képes olyan élményt biztosítani, amely jelentősen felgyorsíthatja a tanulási folyamatokat, miközben csökkenti a tanulók számára az elmélet és a gyakorlat közötti szakadékot.

A virtuális valóság társadalmi hatásai is megkerülhetetlenek. A VR fejlődése nemcsak új lehetőségeket kínál a különböző iparágak számára, hanem számos etikai és jogi kérdést is felvet. Az adatvédelem, a felhasználói élmény etikája, valamint a virtuális környezetekben megjelenő szociális interakciók mind olyan tényezők, amelyekre a társadalomnak és a jogalkotóknak is figyelmet kell fordítaniuk.

A virtuális valóság világának fejlődése tehát szoros összefüggésben áll a technológiai újításokkal, és mindenképpen figyelembe kell venni a társadalmi és etikai vonatkozásokat is. A jövőben a VR nemcsak egy új szórakoztató médium, hanem egy komoly eszköz lesz, amely alapvetően formálhatja az oktatás, az egészségügy, a katonai alkalmazások és a munka világát.

Hogyan javítható a GPS-pontosság a virtuális valóság és a kiterjesztett valóság alkalmazásainál?

A pozicionális pontosság korlátozza a külső navigációs alkalmazások használatát, és kizárja a szintetikus objektumok precíz manipulációját, mint amilyeneket a virtuális (VR) és kiterjesztett valóságban (AR) találunk. A műholdas jelek fogadásakor a mobil vevőmodulok, például az SED‐F9P‐02B (u-blox AG, Svájc), a pozíciójukat 5 és 100 alkalommal másodpercenként számítják ki (attól függően, hogy milyen jelet használnak). Ahogy az a 2.20. ábrán is látható, különbség van a vevő által számított pozíció és a valós pozíció között, ami részben a pontosság hígulásának (Langley 1999) vagy a légköri hatásoknak köszönhető. Más szóval, amikor a látható műholdak az égen messze vannak egymástól, jobb pontosság érhető el, azonban ha a felhasználó egy völgyben van, és csak egy szektorban, az égen egymáshoz közelebb eső műholdakat lát, akkor a pontosság csökken. Az időjárási körülményektől függően a légkör megváltoztathatja a műholdas jel terjedési sebességét (GISGeography 2021), ami hibát okozhat a pozíció becslésében. A GPS nyomkövető pozíciós pontatlanságának másik oka a numerikus számítási hibák, amelyek helytelen távolságmeghatározásból adódnak.

A fenti nyomkövetési hibák csökkentésének kulcsa, és a pontosság javítása abban rejlik, hogy további pozicionális információkat biztosítanak a közvetlen GNSS műholdas kommunikáción kívül. Az a technológia, amely lehetővé teszi a GPS nyomkövetés centiméteres pontosságú javítását, ami alkalmasabb a robotika és VR/AR használatra, a 2.20. ábrán látható (u-blox AG 2021). Ez a "korrekció" egy különálló, álló vevőállomásról érkezik, amelynek ismert és nagyon pontos helyzete van a Földön. Amikor az álló állomás műholdas jeleket kap ugyanazoktól a GNSS műholdaktól, kiszámítja a saját álló pozícióját, és összehasonlítja azt az ismert pontos helyzetével. Ez meghatározza a nyomkövetési hibát, amelyet ezután az interneten keresztül továbbítanak a mobil vevő számára, amelyet nyomon követnek. A mobil GPS nyomkövető adatainak így korrigálására van lehetőség, amennyiben mind a mobil, mind az álló vevők látják ugyanazokat a műholdakat. A légköri interferencia mind a mobil, mind az álló vevőket érinti, és így tükröződik a korrekcióban, amennyiben a mobil és az álló vevők viszonylag közel vannak egymáshoz. A fent említett korrekciós módszer alkalmazásával az olyan mobil vevők, mint a ZED‐F9P nagy pontosságú modul (u-Blox AG, Svájc), centiméteres szintre csökkenthetik a hibákat (u-Blox AG 2021). Nagyon valószínű, hogy a GPS nyomkövetés további fejlesztései még közelebb hozhatják annak funkcionalitását a VR szükségleteihez pontosság, késleltetés és frissítési sebesség tekintetében. Az is elképzelhető, hogy az okosszemüvegek (amelyekről a 3. fejezetben lesz szó) lesznek a személyre szabott, pontos GPS nyomkövetés fő haszonélvezői az AR/VR alkalmazásokban. Mindazonáltal, amíg nem fejlődik tovább a GPS technológia, a felhasználói navigációt és a szimulált objektumokkal való interakciót dedikált interfészek közvetítik, amelyekről a következő fejezetben lesz szó.

A navigációs interfész meghatározása egy olyan eszköz, amely lehetővé teszi a felhasználó virtuális környezetének interaktív módosítását annak érdekében, hogy felfedezésre és utazásra kerüljön sor. A navigációs interfész funkciója kiterjedhet a virtuális objektumok kiválasztására és manipulálására is, amelyek az ilyen utazások során találhatók. A navigáció és az objektum manipulálás végezhető abszolút vagy relatív koordináták szerint is. Az előzőekben említett nyomkövetők abszolút koordinátákat használnak, mivel a mozgó objektum pozícióját és orientációját az adott rögzített koordináta-rendszerhez viszonyítva határozzák meg. Például egy kézi nyomkövető közvetlenül irányítja a kéz avatár csuklójának pozícióját és orientációját, vagy bármilyen más virtuális objektumot, amely a nyomkövetőhöz van hozzárendelve. A VR objektumok pozíciójának egy másik módja a "relatív" mozgásokkal történő irányítás. Míg az abszolút pozíció adatokat soha nem tekinthetjük nullának (akkor sem, ha a nyomkövető rögzített), a relatív pozíció érzékelő mindig nullát ad vissza, ha nem történik semmilyen mozgás. A relatív koordinátákban végzett navigáció és manipulálás lehetővé teszi az objektum korábbi 3D-s helyzetéhez viszonyított pozíciók fokozatos módosítását. Ilyenkor az avatar pozíciója és orientációja minden egyes szimulációs ciklusban hat aláírt mennyiséggel (három eltolás és három forgatás) kerül módosításra.

A desktop navigációs/manipulációs interfészek lehetővé teszik az avatar helyzetének változtatását anélkül, hogy a felhasználónak egész karját vagy lábát mozdítania kellene. Ezek az eszközök tipikusan 3D-s egerek, amelyek csupán az ujjak mozgását igénylik például a virtuális kamera pozíciójának/orientációjának fokozatos változtatásához. Az egyik ilyen interfész a "SpaceMouse Pro" (3Dconnexion GmbH, Németország), amely egy henger alakú eszköz beépített érzékelőkkel, melyek a felhasználó kezének a központi, rugalmas elemen végzett erő- és nyomatékmérési mozgását mérik. A henger központi része fixált, és hat LED világít rajta. Az érzékelők az mozgó henger külső felületére kerültek, amelyet a felhasználó kézben tart. Amikor a felhasználó megnyomja vagy megcsavarja ezt a mozgó hengert, az érzékelők visszajelzései alapján mérhetők az elmozdulások.

Az ilyen típusú desktop eszközök, mint a SpaceMouse, hajlamosak szenzoros kapcsolódásra. Például, ha a felhasználó azt szeretné, hogy a VR objektum eltolódjon, de ne forogjon, a vezérelt VR objektum forgatása akkor is megtörténhet, ha nem kívánatos. Azonban az ilyen típusú irányítás lehetőséget biztosít a simulált környezetben alkalmazott erők irányítására is.

Hogyan befolyásolja a rugalmasság a beszállítói láncot az autóiparban?
Miért fontos az alkalmazkodó tervezés az intelligens gyártásban?
Hogyan lehet hatékonyabban diagnosztizálni a többmotoros rendszerek hibáit?
Mi okozhatja a tüdő magas vérnyomást, és hogyan kezelhetjük?
Milyen etikai alapelvek irányítják a klinikai kísérleteket és az őssejtterápiát?