Content uploaded by Gavriella Chisarli
Author content
All content in this area was uploaded by Gavriella Chisarli on Sep 18, 2023
Content may be subject to copyright.
1
Προαιρετική Εργασία ακ. έτους 2022-2023
Μάθημα : Αλληλεπίδραση Ανθρώπου-Υπολογιστή
Θέμα Εργασίας : XR (eXtended Reality)/AR (augmented reality)/MR (mixed reality)/VR (virtual reality)
συστήματα
Χισαρλή Γαβριέλα (19390251)
Περίληψη— :Στόχος μας σε αυτήν την εργασία είναι να καλύψουμε το γνωστικό κενό ανάμεσα στις
ψηφιακές πραγματικότητες XR (AR,MR,VR)μέσω εκτενέστερης έρευνας όπως επίσης να επισημάνουμε τις
αντίστοιχες προκλήσεις μεταξύ αυτών. Πιο συγκεκριμένα, η εργασία οργανώνεται σε ενότητες/επίπεδα ως
εξής. Η πρώτη ενότητα χαρακτηρίζεται και ως εισαγωγική εφόσον δίνονται σύντομοι ορισμοί αναφορικά
με την εικονική πραγματικότητα(VR),την επαυξημένη πραγματικότητα (AR) και τέλος την μικτή (MR). Στην
ενότητα δύο αναλύονται παραπάνω τα βασικά του XR, θεμελιώνοντας με αυτό τον τρόπο ένα πρώτο
πλαίσιο θεωρητικής εξοικείωσης σε αυτές τις τεχνολογίες. Συνεχίζοντας, στην ενότητα τρία εξετάζονται οι
παραπάνω τεχνολογίες ως συστήματα εστιάζοντας δηλαδή τόσο στα μεμονωμένα τεχνικά χαρακτηριστικά
τους όσο και στις τεχνικές διαφορές και προδιαγραφές τους. Όπως επίσης, περιλαμβάνονται και
περισσότερες τεχνικές έννοιες για βαθύτερη κατανόηση. Παραμένοντας στο ίδιο πρακτικό επίπεδο, στην
ενότητα τέσσερα παρουσιάζονται οι αρχιτεκτονικές των συστημάτων AR,MR και VR. Στην συνέχεια, στην
ενότητα πέντε παρατίθενται εφαρμογές ή πλατφόρμες ψηφιακής πραγματικότητας. Όπως επίσης
,αναφέρεται και η προστιθέμενη αξία της ψηφιακής πραγματικότητας στις καθημερινές εφαρμογές αλλά
και στη σύγχρονη αγορά εργασίας. Τέλος, παρουσιάζονται και οι προκλήσεις που σχετίζονται με την
ψηφιακή πραγματικότητα.
Όροι Ευρετηρίου— Ψηφιακές πραγματικότητες XR, εικονική πραγματικότητα(VR), επαυξημένη
πραγματικότητα (AR), μικτή πραγματικότητα (MR), τεχνικά χαρακτηριστικά, αρχιτεκτονικές συστημάτων,
πλατφόρμες ψηφιακής πραγματικότητας.
2
1. Εισαγωγή στις ψηφιακές πραγματικότητες XR
Σκοπός της πρώτης ενότητας είναι να πλαισιώσει τα κυριότερα συστήματα ψηφιακής πραγματικότητας τα
οποία εντάσσονται σε τεχνολογίες XR (eXtended Reality). Ονομαστικά αυτά είναι τα εξής :
- AR (augmented reality)
- MR (mixed reality)
- VR (virtual reality)
Μετά το πέρας της ενότητας, προσδοκώμενα αποτελέσματα αποτελούν η καλύτερη κατανόηση των
παραπάνω από όποιον αναγνώσει το κείμενο ανεξαιρέτως ηλικιακού φάσματος. Εφόσον με την αλματώδη
τεχνολογική εξέλιξη αποτελεί πλέον επιτακτική ανάγκη η συμφιλίωση του απλού ανθρώπου με έννοιες
όπως : εικονικός κόσμος , επαυξημένη και μεικτή πραγματικότητα.
Λέξεις-Κλειδιά : εικονική πραγματικότητα (VR),επαυξημένη πραγματικότητα (AR),μικτή πραγματικότητα
(MR).
Εισαγωγικό κείμενο
Η ψηφιακή πραγματικότητα αναφέρεται στη χρήση της τεχνολογίας για τη δημιουργία ψηφιακών
περιβαλλόντων που προσομοιώνουν τον φυσικό κόσμο. Είναι ένας όρος-ομπρέλα που περιλαμβάνει
διάφορες μορφές ψηφιακής πραγματικότητας όπως η εικονική πραγματικότητα (VR), η επαυξημένη
πραγματικότητα (AR), η μικτή πραγματικότητα (MR) και η εκτεταμένη πραγματικότητα (XR).
Η ψηφιακή πραγματικότητα μπορεί να βιωθεί μέσω συσκευών όπως smartphone, tablet και ακουστικά
που προσφέρουν μια καθηλωτική εμπειρία ενός προσομοιωμένου ή επαυξημένου περιβάλλοντος. Η
τεχνολογία που χρησιμοποιείται στην ψηφιακή πραγματικότητα περιλαμβάνει αισθητήρες, κάμερες,
οθόνες και γραφικά που δημιουργούνται από υπολογιστή για να δημιουργήσουν μια διαδραστική και
καθηλωτική εμπειρία.
Χαρακτηριστικά ψηφιακής πραγματικότητας
Η τεχνολογία ψηφιακής πραγματικότητας χρησιμοποιεί εικόνες, ήχους και άλλα αισθητήρια ερεθίσματα
που παράγονται από υπολογιστή για να προσομοιώσει ή να αυξήσει το φυσικό περιβάλλον. Η τεχνολογία
παρέχει μια καθηλωτική εμπειρία που είναι ρεαλιστική και διαδραστική, δημιουργώντας μια αίσθηση
παρουσίας στο προσομοιωμένο ή επαυξημένο περιβάλλον.
3
Η ψηφιακή πραγματικότητα χαρακτηρίζεται από την ικανότητά της να δημιουργεί ένα τρισδιάστατο (3D)
περιβάλλον που μπορεί να εξερευνηθεί και να αλληλεπιδράσει. Προσφέρει στον χρήστη μια αίσθηση
βύθισης και παρουσίας, επιτρέποντάς του να βιώσει έναν προσομοιωμένο ή επαυξημένο κόσμο σαν να
ήταν πραγματικός.
Η τεχνολογία ψηφιακής πραγματικότητας είναι επίσης δυναμική, επιτρέποντας την αλληλεπίδραση σε
πραγματικό χρόνο και την ανατροφοδότηση μεταξύ του χρήστη και του ψηφιακού περιβάλλοντος. Αυτή η
διαδραστικότητα και η ανατροφοδότηση καθιστούν την τεχνολογία ψηφιακής πραγματικότητας
κατάλληλη για εφαρμογές όπως το παιχνίδι, η εκπαίδευση και η εκπαίδευση.
Πλεονεκτήματα/μειονεκτήματα ψηφιακής πραγματικότητας
Πλεονεκτήματα:
- Καθηλωτική και διαδραστική εμπειρία
- Ρεαλιστικές προσομοιώσεις για εκπαίδευση και εκπαίδευση
- Συναρπαστικό και διασκεδαστικό για gaming και κατανάλωση πολυμέσων
- Βελτιωμένη οπτικοποίηση για το σχεδιασμό και την αρχιτεκτονική
- Αυξημένη παραγωγικότητα στο χώρο εργασίας
- Δυνατότητα εξ αποστάσεως συνεργασίας
Μειονεκτήματα:
- Υψηλό κόστος για υλικό και λογισμικό
- Περιορισμένη διαθεσιμότητα περιεχομένου
- Πιθανοί κίνδυνοι για την υγεία, όπως ναυτία και καταπόνηση των ματιών
- Κοινωνική απομόνωση και αποσύνδεση από τον φυσικό κόσμο
- Ζητήματα απορρήτου που σχετίζονται με τη συλλογή δεδομένων
Ορισμός XR
4
Το XR (eXtended Reality) είναι ένας γενικός όρος που περιλαμβάνει όλες τις καθηλωτικές ψηφιακές
πραγματικότητες, συμπεριλαμβανομένης της εικονικής πραγματικότητας (VR), της επαυξημένης
πραγματικότητας (AR) και της μικτής πραγματικότητας (MR). Ενώ αυτές οι ψηφιακές πραγματικότητες
έχουν κάποιες ομοιότητες, η καθεμία έχει μοναδικά χαρακτηριστικά και εφαρμογές.
Ορισμός VR
Η εικονική πραγματικότητα (VR) είναι μια πλήρως καθηλωτική ψηφιακή εμπειρία που οδηγεί τους χρήστες
σε ένα εντελώς εικονικό περιβάλλον. Με τη βοήθεια εξειδικευμένων ακουστικών και ελεγκτών, οι χρήστες
μπορούν να αλληλεπιδράσουν με αυτό το περιβάλλον με ρεαλιστικό τρόπο. Το VR έχει ένα ευρύ φάσμα
εφαρμογών, από παιχνίδια και ψυχαγωγία μέχρι εκπαίδευση, εκπαίδευση και θεραπεία.
Ορισμός AR
Η επαυξημένη πραγματικότητα (AR) είναι μια ψηφιακή επικάλυψη στον πραγματικό κόσμο. Το AR μπορεί
να βιωθεί μέσω φορητών συσκευών όπως smartphone και Tablet, καθώς και μέσω εξειδικευμένων
ακουστικών όπως το Microsoft HoloLens και το Magic Leap. Το AR έχει πολλές πιθανές εφαρμογές, από τη
διαφήμιση και το μάρκετινγκ μέχρι την εκπαίδευση, την υγειονομική περίθαλψη και την ψυχαγωγία.
Ορισμός MR
Η μικτή πραγματικότητα (MR) συνδυάζει στοιχεία τόσο της VR όσο και της AR, επιτρέποντας στους χρήστες
να αλληλεπιδρούν ταυτόχρονα με αντικείμενα εικονικού και πραγματικού κόσμου. Η μαγνητική
τομογραφία χρησιμοποιείται συχνά για σκοπούς εκπαίδευσης και προσομοίωσης, καθώς μπορεί να
δημιουργήσει ρεαλιστικά σενάρια όπου οι χρήστες μπορούν να εξασκηθούν και να βελτιώσουν τις
δεξιότητές τους.
Διαφορές μεταξύ VR, AR και MR:
Η τεχνολογία εικονικής πραγματικότητας (VR) δημιουργεί ένα εντελώς καθηλωτικό ψηφιακό περιβάλλον
που αντικαθιστά τον φυσικό κόσμο. Ο χρήστης φορά ένα ακουστικό που καλύπτει πλήρως την όρασή του
και η τεχνολογία δημιουργεί ένα τρισδιάστατο ψηφιακό περιβάλλον που προσομοιώνει έναν φυσικό
κόσμο.
Η τεχνολογία επαυξημένης πραγματικότητας (AR) επικαλύπτει ψηφιακά στοιχεία στον φυσικό κόσμο. Ο
χρήστης βλέπει τον φυσικό κόσμο μέσω μιας συσκευής, όπως ένα smartphone ή Tablet, και ψηφιακά
στοιχεία τοποθετούνται πάνω στην προβολή του χρήστη.
Η τεχνολογία Mixed Reality (MR) συνδυάζει ψηφιακά στοιχεία με τον φυσικό κόσμο, δημιουργώντας ένα
υβριδικό περιβάλλον που επιτρέπει στον χρήστη να αλληλεπιδρά τόσο με φυσικά όσο και με ψηφιακά
5
αντικείμενα. Η τεχνολογία MR χρησιμοποιεί αισθητήρες για να παρακολουθεί τις κινήσεις του χρήστη και
να προσαρμόζει τα ψηφιακά στοιχεία σε πραγματικό χρόνο.
Εφαρμογές χρήσης
Όσον αφορά τις εφαρμογές, και οι τρεις ψηφιακές πραγματικότητες έχουν πολλές πιθανές χρήσεις. Το VR
μπορεί να χρησιμοποιηθεί για παιχνίδια, εκπαίδευση και εκπαίδευση, ενώ το AR μπορεί να
χρησιμοποιηθεί για διαφήμιση, μάρκετινγκ και εκπαίδευση. Το MR έχει πολλές εφαρμογές στην
εκπαίδευση και την προσομοίωση, καθώς και στην αρχιτεκτονική, τη μηχανική και τις κατασκευές.
Τάσεις
Όσον αφορά τις τάσεις, το XR είναι ένας ταχέως εξελισσόμενος τομέας, με νέες τεχνολογίες και εφαρμογές
να αναδύονται συνεχώς. Ορισμένες τρέχουσες τάσεις περιλαμβάνουν τη χρήση του XR για
απομακρυσμένη συνεργασία, εκπαίδευση και προσομοίωση και υγειονομική περίθαλψη. Καθώς η
τεχνολογία συνεχίζει να βελτιώνεται και να γίνεται πιο προσιτή, μπορούμε να περιμένουμε να δούμε
ακόμη πιο συναρπαστικές εξελίξεις στον κόσμο του XR.
1.1 Σύντομη ιστορική Αναδρομή
Στη δεκαετία του 1960, εφευρέθηκαν διάφορες συσκευές επαυξημένης πραγματικότητας (AR) και
εικονικής πραγματικότητας (VR), όπως η μηχανή VR Sensorama (1962) [1] και η μηχανή AR Sword of
Damocles (1968) [2]. Από τότε, το AR και το VR εξελίσσονται με την ανάπτυξη αισθητήρων, οθονών και
Εικόνα 1: Απεικόνιση της εικονικής πραγματικότητας (VR),επαυξημένης
πραγματικότητας(AR),μικτής πραγματικότητας (MR) ως σύνολα με
κέντρο τομής το XR.
6
υπολογιστών. Πρόσφατα, η μαγνητική τομογραφία εμφανίζεται καθώς έχουμε τη δυνατότητα να
αλληλεπιδρούμε με εικονικά/ψηφιακά αντικείμενα σε πραγματικά περιβάλλοντα. Το AR, το MR και το VR
είναι όλες τεχνολογίες χωρικών υπολογιστών [3] που καλύπτονται από την Εκτεταμένη Πραγματικότητα
(XR). Οι διαφορές τους έγκεινται κυρίως στη μορφή απόδοσης και στο ποσοστό του εικονικού
περιεχομένου, όπως φαίνεται στο Σχ. 1. Οι σημερινές τεχνολογίες XR χρησιμοποιούνται κυρίως για
καθηλωτικά παιχνίδια, απομακρυσμένη βοήθεια και επαγγελματική εκπαίδευση [4], [5]. Οι πελάτες έχουν
μια μεγάλη ποικιλία επιλογών που κοστίζουν από περίπου $300 έως $5.000.
Οι υπάρχουσες συσκευές XR χρησιμοποιούν οθόνες τοποθετημένες στο κεφάλι (HMD) οι οποίες έχουν
αυστηρούς περιορισμούς στην κατανάλωση ενέργειας και το βάρος. Τα HMD πρέπει να είναι λεπτά και
ελαφριά για να πληρούν τις απαιτήσεις της Ποιότητας Εμπειρίας (QoE). Έτσι, οι περισσότερες εργασίες
υπολογιστών και αποθήκευσης εκφορτώνονται σε έναν υπολογιστή ή έναν διακομιστή για να μειωθεί η
συνολική κατανάλωση ενέργειας και το βάρος του HMD. Οι περισσότερες υπάρχουσες συσκευές XR
χρησιμοποιούν καλώδια για τη σύνδεση HMD με υπολογιστές. Αυτό περιορίζει σημαντικά την
κινητικότητα και το QoE των χρηστών. Το Wi-Fi (802.11b/g/n/ac) και το Bluetooth υιοθετούνται από τις
κύριες συσκευές XR για την παροχή ασύρματων υπηρεσιών. Λόγω των περιορισμένων ρυθμών δεδομένων
Wi-Fi και Bluetooth, μπορούν να υποστηρίξουν μόνο εισαγωγικού επιπέδου χαμηλής ποιότητας XR.
Τα κυψελωτά δίκτυα 5G και τα ασύρματα συστήματα Wi-Fi έχουν αποδείξει ότι επιτυγχάνουν μέγιστες
ταχύτητες δεδομένων αρκετών Gbps [6]– [9]. Χρησιμοποιώντας αυτά τα δίκτυα, μπορούν να
πραγματοποιηθούν καλύτερες ασύρματες συνδέσεις για XR. Ωστόσο, πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι
το απόλυτο XR απαιτεί ταχύτητες ασυμπίεστων δεδομένων 2,3 Tbps με καθυστέρηση μικρότερη από 1 ms,
η οποία δεν μπορεί να υποστηριχθεί από υπάρχοντα κυψελωτά δίκτυα 5G και Wi-Fi [10].
Μακροπρόθεσμα, το XR έχει τη δυνατότητα να αντικαταστήσει τους υπολογιστές και τις φορητές
συσκευές και να γίνει γενικές πλατφόρμες υπολογιστών. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η ασύρματη
επικοινωνία που βασίζεται σε 5G/6G και πιο πρόσφατα συστήματα Wi-Fi θα διαδραματίσει σημαντικό
ρόλο στην υλοποίηση του mobile XR. Εδώ επισημαίνουμε ότι το XR δεν θα χρησιμοποιηθεί μόνο για
ψυχαγωγία όπως συμβαίνει σήμερα, αλλά μπορεί επίσης να μεταμορφώσει τον τρόπο αλληλεπίδρασης με
τον φυσικό κόσμο στο μέλλον
7
Σύνοψη
Κάθε μία από αυτές τις ψηφιακές πραγματικότητες έχει τα δικά της μοναδικά χαρακτηριστικά και
πλεονεκτήματα. Για παράδειγμα, το VR παρέχει μια πλήρως καθηλωτική εμπειρία που μπορεί να
μεταφέρει τους χρήστες σε έναν εντελώς διαφορετικό κόσμο, ενώ το AR μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη
βελτίωση του πραγματικού περιβάλλοντος με ψηφιακές πληροφορίες. Το MR μπορεί να συνδυάσει τα
πλεονεκτήματα και των δύο, επιτρέποντας στους χρήστες να αλληλεπιδρούν τόσο με τον πραγματικό όσο
και με τον εικονικό κόσμο ταυτόχρονα. Συνοψίζοντας τεχνολογίες εικονικής πραγματικότητας (VR),
επαυξημένης πραγματικότητας (AR) και μικτής πραγματικότητας (MR) αντιπροσωπεύουν τη συνεχή
ασάφεια των ορίων μεταξύ του πραγματικού και του εικονικού κόσμου που επιτρέπουν βελτιωμένες ή
Δραστηριότητα 1: Απαντήστε με (Σ) για σωστό και (Λ) για λάθος στις παρακάτω προτάσεις.
1. Το XR δεν αποτελεί όρο που περιλαμβάνει τις ψηφιακές πραγματικότητες : VR,AR,MR.
2. Η μικτή πραγματικότητα (MR) συνδυάζει στοιχεία τόσο της VR όσο και της AR.
3. Στη δεκαετία του 1970, εφευρέθηκαν διάφορες συσκευές επαυξημένης πραγματικότητας
(AR) και εικονικής πραγματικότητας (VR).
4. Οι περισσότερες υπάρχουσες συσκευές XR δεν χρησιμοποιούν καλώδια για τη σύνδεση
HMD με υπολογιστές.
Δραστηριότητα 2: Αναφέρεται μερικές από τις τρέχουσες τάσεις χρήσης του XR. (ονομαστικά)
Δραστηριότητα 3: Αναφέρεται ορισμένα από τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της
ψηφιακής πραγματικότητας.
8
νέες εμπειρίες και βελτιωμένες ή νέες επιχειρηματικές ευκαιρίες. Αυτές οι ψηφιακές τεχνολογίες μπορούν
να αξιοποιηθούν για να προσφέρουν νέα εικονικά προϊόντα και υπηρεσίες (π.χ. προϊόντα και εμπειρίες
εικονικού κόσμου ή βελτιωμένα προϊόντα και εμπειρίες του πραγματικού κόσμου), για να γίνουν νέες
ανακαλύψεις στη λειτουργική αποτελεσματικότητα (π.χ. δραστική βελτίωση της εκπαίδευσης του
προσωπικού και ενίσχυση της υποστήριξης που βασίζεται στην τεχνολογία για προσωπικό μέσω της
χρήσης επαυξημένης και μικτής πραγματικότητας), για τη δημιουργία καινοτόμων εκστρατειών μάρκετινγκ
(π.χ. πρωτότυπες καμπάνιες μάρκετινγκ εικονικής, επαυξημένης ή μικτής πραγματικότητας), για
διαφορετική προσέγγιση της υποστήριξης μετά την πώληση (π.χ. επισκευές με καθοδήγηση εικονικής,
επαυξημένης ή μικτής πραγματικότητας που εκτελούνται από πελάτες), και πολλά άλλα.
Αναφορές/Σχετική Βιβλιογραφία :
[1] M. L. Heilig, “ Sensorama simulator,” Aug. 28 1962, US Patent 3,050,870.
[2] I. E. Sutherland, “ A head-mounted three dimensional display,” in Pro- ceedings of the December 9-11,
1968, fall joint computer conference, part I, 1968, pp. 757–764.
[3] S. Shekhar, S. K. Feiner, and W. G. Aref, “ Spatial computing,” Com- munications of the ACM, vol. 59, no.
1, pp. 72–81, 2015.
[4] Y. Siriwardhana, P. Porambage, M. Liyanage, and M. Ylianttila, “ A survey on mobile augmented reality
with 5g mobile edge computing: Architectures, applications, and technical aspects,” IEEE Communica- tions
Surveys & Tutorials, vol. 23, no. 2, pp. 1160–1192, 2021.
[5] T. Braud, F. H. Bijarbooneh, D. Chatzopoulos, and P. Hui, “ Future networking challenges: The case of
mobile augmented reality,” in 2017 IEEE 37th International Conference on Distributed Computing Systems
(ICDCS). IEEE, 2017, pp. 1796–1807.
[6] I. F. Akyildiz, A. Kak, and S. Nie, “ 6G and beyond: The future of wireless communications systems,” IEEE
Access, vol. 8, pp. 133 995– 134 030, 2020.
[7] E. Khorov, I. Levitsky, and I. F. Akyildiz, “ Current status and directions of IEEE 802.11 be, the future Wi-Fi
7,” IEEE Access, vol. 8, pp. 88 664– 88 688, 2020.
[8] D. Xu, A. Zhou, X. Zhang, G. Wang, X. Liu, C. An, Y. Shi, L. Liu, and H. Ma, “ Understanding operational 5G:
A first measurement study on its coverage, performance and energy consumption,” in Proceedings of the
Annual conference of the ACM Special Interest Group on Data Communication on the applications,
technologies, architectures, and protocols for computer communication, 2020, pp. 479–494.
9
[9] A.Narayanan,E.Ramadan,J.Carpenter,Q.Liu,Y.Liu,F.Qian,andZ.- L. Zhang, “ A first look at commercial 5G
performance on smartphones,” in Proceedings of The Web Conference 2020, 2020, pp. 894–905.
[10] H. Zhang, Z. Yang, and P. Mohapatra, “ Wireless access to ultimate virtual reality 360-degree video,” in
Proceedings of the International Conference on Internet of Things Design and Implementation, 2019, pp.
271–272.
2. Τα βασικά του XR
Σκοπός της δεύτερης ενότητας είναι να εμβαθύνει σε ένα αρχικό στάδιο στις τεχνολογίες XR (eXtended
Reality), εφόσον έγινε επιτυχώς η πρώτη θεωρητική αναφορά στην ενότητα 1. Μετά το πέρας της
ενότητας, προσδοκώμενα αποτελέσματα αποτελούν η αρτιότερη επαφή με την εικονική πραγματικότητα
(VR),επαυξημένη πραγματικότητα (AR),μικτή πραγματικότητα (MR).
Λέξεις-Κλειδιά : εικονική πραγματικότητα (VR),επαυξημένη πραγματικότητα (AR),μικτή πραγματικότητα
(MR).
Εισαγωγικό κείμενο
Η ανθρώπινη αντίληψη των πραγματικών αντικειμένων βασίζεται σε πέντε βασικές αισθήσεις: όραση,
ακοή, αφή, όσφρηση και γεύση. Εάν ένα εικονικό αντικείμενο μπορεί να προσφέρει τις ίδιες συνθετικές
αισθήσεις με ένα πραγματικό αντικείμενο, φαίνεται ότι το εικονικό αντικείμενο υπάρχει. Το εικονικό
περιεχόμενο δημιουργείται χρησιμοποιώντας ψηφιακές τεχνολογίες, η οποία ονομάζεται επίσης ψηφιακή
πραγματικότητα [15]. Με βάση τη μορφή και το ποσοστό του εικονικού περιεχομένου, μπορούμε να
χωρίσουμε το XR σε διαφορετικές κατηγορίες, όπως φαίνεται στο Σχ. 2. Σύμφωνα με το Συνεχές
Πραγματικότητα-Εικονικότητα των Miligram και Kishino [16], το περιβάλλον περιλαμβάνει:
- Πραγματικότητα: Τα γύρω περιβάλλοντα και τα αντικείμενα είναι πραγματικά.
- Επαυξημένη πραγματικότητα (AR): τα περιβάλλοντα είναι πραγματικά αλλά εμπλουτισμένα με
εικονικές επαυξήσεις.
- Επαυξημένη εικονικότητα (AV): τα περιβάλλοντα είναι εικονικά αλλά εμπλουτισμένα με πραγματικές
επαυξήσεις.
- Εικονική πραγματικότητα (VR): τα περιβάλλοντα είναι πλήρως εικονικά.
10
Σημειώστε ότι, στο AR, οι χρήστες μπορούν να δουν εικονικά αντικείμενα ή πληροφορίες σε πραγματικά
περιβάλλοντα, ενώ στο AV, οι χρήστες μπορούν να δουν πραγματικά αντικείμενα σε εικονικά
περιβάλλοντα. Το Mixed Reality (MR) περιλαμβάνει AR και AV. Στην MR, τα εικονικά αντικείμενα μπορούν
να αλληλεπιδράσουν με τον χρήστη και το πραγματικό περιβάλλον. Με άλλα λόγια, το MR έχει πιο
πλούσιο και πιο διαδραστικό εικονικό περιεχόμενο από το AR. Το AR, το MR και το VR μοιράζονται
ορισμένα κοινά χαρακτηριστικά και απαιτήσεις, τα οποία καλύπτονται από το XR [4], όπως φαίνεται στο
Σχ. 1. Το “X"στο XR μπορεί να αντιπροσωπεύει οποιεσδήποτε χωρικές τεχνολογίες υπολογιστών [3]. Αν και
το XR μπορεί να περιλαμβάνει περισσότερες τεχνολογίες στο μέλλον, εστιάζουμε σε AR, MR και VR σε
αυτή την εργασία.
2.1 Επαυξημένη πραγματικότητα (AR)
Όπως φαίνεται στο Σχ. 1, η πραγματικότητα είναι ο φυσικός κόσμος που παρατηρούμε χωρίς εικονικό
περιεχόμενο. Το AR επικαλύπτει ένα εικονικό επίπεδο πάνω από την πραγματικότητα. Στη συνέχεια,
εισάγουμε δύο πτυχές του AR, δηλαδή το περιεχόμενο που παρέχει το AR και τη συσκευή που μπορεί να
πραγματοποιήσει το AR.
Περιεχόμενα: Τα εικονικά περιεχόμενα σε AR παρουσιάζονται σε δύο μορφές.
- Τα εικονικά αντικείμενα τοποθετούνται σε πραγματικά περιβάλλοντα και οι χρήστες δεν μπορούν
εύκολα να τα ξεχωρίσουν από τα πραγματικά αντικείμενα. Το ευρέως χρησιμοποιούμενο Pokemon GO
είναι ένα παράδειγμα.
Εικόνα 2: Απεικόνιση XR,MR,AR,AV,VR κατά Miligram και
Kishino’s Reality-Virtuality Continuum.
11
- Παρέχονται εικονικές πληροφορίες, όπως χάρτες σε πραγματικό χρόνο, σημειώσεις και αισθητηριακά
δεδομένα, για να βοηθήσουν τους χρήστες να κατανοήσουν το πραγματικό περιβάλλον και να
παρέχουν την επιθυμητή βοήθεια. Για παράδειγμα, οι πληροφορίες πλοήγησης AR μπορούν να
εμφανίζονται σε πραγματικό χρόνο για να βοηθήσουν τους οδηγούς [17].
Συσκευές: Οι χρήστες AR μπορούν να παρατηρούν το πραγματικό περιβάλλον και το εικονικό περιεχόμενο
ταυτόχρονα. Επί του παρόντος, υπάρχουν κυρίως δύο προσεγγίσεις για την προβολή περιεχομένων AR:
- Μη καθηλωτική AR με τη χρήση τηλεφώνων, tablet ή οποιασδήποτε άλλης έξυπνης συσκευής χειρός με
κάμερες.
- Καθηλωτικό AR με χρήση έξυπνων γυαλιών ή άλλων οπτικών συσκευών που τοποθετούνται στην
κεφαλή (OHMD)
Το μη εμβαπτιστικό AR επιτρέπει στους χρήστες να παρακολουθούν εικονικά περιεχόμενα μέσω καμερών
σε έξυπνες συσκευές. Για παράδειγμα, εξετάστε τις εφαρμογές που βασίζονται σε smartphone, οι κάμερες
καταγράφουν περιβάλλοντα σε πραγματικό χρόνο και τα smartphone αυξάνουν το εικονικό περιεχόμενο
και εμφανίζουν μικτά περιβάλλοντα στους χρήστες. Το καθηλωτικό AR παρουσιάζει μικτά περιβάλλοντα
απευθείας στα μάτια των χρηστών. Ακόμη και οι χρήστες γυρίζουν τα κεφάλια τους, μπορούν ακόμα να
παρατηρούν εικονικό περιεχόμενο. Ένα παράδειγμα AR OHMD δίνεται στην Εικ. 3 με γυαλιά VUZIX M4000
AR. Το MR έχει παρόμοια γυαλιά και αρχιτεκτονικές συστήματος. Τα γυαλιά στέλνουν πληροφορίες
ανίχνευσης, όπως παρακολούθηση κεφαλιού και ματιών, και βίντεο σε πραγματικό χρόνο πραγματικών
περιβαλλόντων σε έναν διακομιστή μέσω ενσύρματης ή ασύρματης επικοινωνίας. Ο διακομιστής μπορεί
να είναι ένας υπολογιστής, ένας διακομιστής άκρων ή το core cloud, που εκτελεί περιβάλλον και
ανθρώπινη κατανόηση χρησιμοποιώντας Τεχνητή Νοημοσύνη (AI), ιδιαίτερα αλγόριθμους Μηχανικής
Μάθησης (ML) και αποδίδει εικονικό περιεχόμενο. Το βίντεο που αποδίδεται αποστέλλεται πίσω στα
γυαλιά για προβολή.
Σημειώστε ότι, ανάλογα με την τεχνική απεικόνισης, η επαυξημένη πραγματικότητα (AR) μπορεί να
χωριστεί σε [18]
1) Optical See-Through (OST) και 2) Video See-Through (VST).
Τα γυαλιά OST είναι ημιδιαφανή, όπως αυτό που φαίνεται στο Σχ. 3. Τα γυαλιά ή τα ακουστικά VST
χρησιμοποιούν μια κάμερα για να τραβήξουν βίντεο σε πραγματικό χρόνο και στη συνέχεια να αυξήσουν
το εικονικό περιεχόμενο σε αυτά. Ένα απλό παράδειγμα VST AR είναι η εφαρμογή που βασίζεται σε
smartphone. Το πιο περίπλοκο VST AR μπορεί να χρησιμοποιήσει HMD. Αυτό το άρθρο εστιάζει κυρίως
στο OST AR, το οποίο χρησιμοποιείται εκτενώς σε συσκευές AR προηγμένης τεχνολογίας.
12
2.2 Μικτή πραγματικότητα (MR)
Όπως φαίνεται στο Σχ. 1, το MR είναι μια ευρεία έννοια που περιέχει όλες τις τεχνολογίες που συνδυάζουν
πραγματικό και εικονικό περιβάλλον, συμπεριλαμβανομένου του AR. Τα περιεχόμενα και οι συσκευές MR
συνοψίζονται παρακάτω.
Περιεχόμενα: Το MR παρουσιάζει πλουσιότερα και πιο ικανά εικονικά περιεχόμενα από το AR. Το MR
επιτρέπει στους χρήστες να αλληλεπιδρούν με ενεργό εικονικό περιεχόμενο, ενώ το AR εμφανίζει μόνο
παθητικό εικονικό περιεχόμενο.
Συσκευές: Παρόμοια με το AR, το MR μπορεί επίσης να χρησιμοποιήσει smartphone και tablet. Ωστόσο, το
Quality-of-Experiences (QoE) ενδέχεται να μην είναι αποδεκτό. Τα OHMD χρησιμοποιούνται εκτενώς για
μαγνητική τομογραφία, επειδή μπορούν να προσφέρουν πιο καθηλωτικές εμπειρίες σε σύγκριση με τα
smartphone και τα tablet. Το MR μπορεί να μοιράζεται την ίδια αρχιτεκτονική συστήματος με το AR, όπως
φαίνεται στο Σχ. 3. Ωστόσο, ο υπολογισμός AI του MR για το περιβάλλον και την ανθρώπινη κατανόηση
είναι πιο περίπλοκος από αυτόν του AR, καθώς παρέχει περισσότερες αλληλεπιδράσεις με εικονικό
περιεχόμενο.
2.3 Εικονική πραγματικότητα (VR)
Παρακάτω, συνοψίζουμε τα περιεχόμενα και τις συσκευές VR.
Περιεχόμενα: Όλα τα περιεχόμενα που παρουσιάζονται από την εικονική πραγματικότητα είναι εικονικά
και δεν σχετίζονται με το πραγματικό περιβάλλον του χρήστη. Το VR συνθέτει ένα καθηλωτικό περιβάλλον
που μπορεί να απομονωθεί από τον πραγματικό κόσμο.
Συσκευές: Τα αποφραγμένα HMD χρησιμοποιούνται για να μπλοκάρουν το πραγματικό περιβάλλον και να
παρέχουν στον χρήστη συναρπαστικές εμπειρίες. Αν και το VR μπορεί να παρουσιαστεί και σε
smartphone. και tablet, λόγω της μη καθηλωτικής εμπειρίας χαμηλής ποιότητας, δεν τα λαμβάνουμε
υπόψη σε αυτό το έγγραφο. Μια απεικόνιση της αρχιτεκτονικής του συστήματος VR φαίνεται στο Σχ. 3. Το
VR HMD στέλνει πληροφορίες ανίχνευσης, όπως παρακολούθηση κεφαλιού και ματιών, στον διακομιστή
που εκτελεί υπολογισμούς AI για να κατανοήσει τις συμπεριφορές των χρηστών. Η σύνδεση μεταξύ του
HMD και του διακομιστή μπορεί επίσης να είναι ενσύρματη ή ασύρματη. Το VR δεν απαιτεί βίντεο του
πραγματικού περιβάλλοντος, καθώς όλα τα περιεχόμενα που παρουσιάζονται είναι εικονικά. Παρόμοια με
το AR και το MR, ο διακομιστής μπορεί να είναι ένας υπολογιστής, ένας διακομιστής άκρων ή το core
cloud. Τα προδημιουργημένα βίντεο αποθηκεύονται στον αποθηκευτικό χώρο που αποδίδεται με βάση τις
πληροφορίες ανίχνευσης. Το βίντεο που αποδίδεται αποστέλλεται πίσω στο HMD για αποκωδικοποίηση
και εμφάνιση.
13
Εικόνα 3 :Augmented Reality (AR), Mixed Reality (MR), Virtual
Reality (VR), and Extended Reality (XR) in the Reality-Virtuality
continuum. The AR device is VUZIX M4000, the MR device is
Microsoft HoloLens 2, and the VR device is HTC Vive Cosmos Elite.
Εικόνα 4 :Illustration of AR/MR (left) and VR (right) system diagrams.
The AR glasses is VUZIX M4000 and the VR HMD is HTC Vive Cosmos
Elite.
14
Δραστηριότητα 1: Αναφέρεται αυστηρώς ονομαστικά τις 5 πέντε βασικές αισθήσεις από
τις οποίες βασίζεται η ανθρώπινη αντίληψη των πραγματικών αντικειμένων.
Δραστηριότητα 2: Ας τεστάρουμε και την φωτογραφική μνήμη! Προσπαθήστε να
σχεδιάσετε και εσείς το Συνεχές Πραγματικότητα-Εικονικότητα των Miligram και Kishino.
Δραστηριότητα 3: Τα εικονικά περιεχόμενα σε AR παρουσιάζονται σε δύο μορφές.
Αναφέρεται ποιες είναι αυτές.
Δραστηριότητα 4: Συμπληρώστε τα κενά έτσι ώστε να είναι σωστές οι παρακάτω
προτάσεις.
Όλα τα περιεχόμενα που παρουσιάζονται από την εικονική πραγματικότητα είναι
_______ και ___ σχετίζονται με το πραγματικό περιβάλλον του χρήστη.
Το MR επιτρέπει στους χρήστες να αλληλεπιδρούν με _______ εικονικό περιεχόμενο, ενώ
το AR εμφανίζει μόνο _______ εικονικό περιεχόμενο.
Υπάρχουν κυρίως δύο προσεγγίσεις για την προβολή περιεχομένων AR:
- Μη _________ AR με τη χρήση τηλεφώνων, tablet ή οποιασδήποτε άλλης έξυπνης
συσκευής ______ με κάμερες.
- _________ AR με χρήση έξυπνων _______ ή άλλων ________ συσκευών που
τοποθετούνται στην κεφαλή (OHMD)
15
Σύνοψη
Οι τεχνολογίες εκτεταμένης πραγματικότητας (XR) έχουν μακρά ιστορία για την προσφορά
δημιουργικότητας μέσω ενός ευρέος φάσματος αναδυόμενων τεχνολογιών (AR, VR και MR). Οι νέες
τεχνολογίες ελπίζουν να φέρουν τις δυνατότητες εκτεταμένης πραγματικότητας (XR) περισσότερο στην
κύρια ροή, ενσωματώνοντάς τις περισσότερο στη ζωή μας (π.χ. εφαρμογές που βασίζονται στον ιστό,
ψυχαγωγία, μηχανική και άλλα). Ο τρόπος με τον οποίο εκτίθενται αυτές οι τεχνολογίες και ποιες
δυνατότητες έχουν, πρέπει να ενημερωθεί από τους σχεδιαστές και άλλους που έχουν κατά νου
πραγματικές περιπτώσεις χρήσης. Αυτή η εργασία διερευνά ορισμένες από τις ερωτήσεις και τις ιδέες
σχετικά με τις τρέχουσες και μελλοντικές κατευθύνσεις των τεχνολογιών XR, όπως η επέκταση του XR για
την υποστήριξη ενός πιο ολοκληρωμένου συνόλου δυνατοτήτων. Αυτό θα απαιτήσει τον καθορισμό
πρόσθετων πλαισίων και προτύπων.
Αναφορές/Σχετική Βιβλιογραφία :
[11] F. Hu, Y. Deng, W. Saad, M. Bennis, and A. H. Aghvami, “ Cellular- connected wireless virtual reality:
Requirements, challenges, and solu- tions,” IEEE Communications Magazine, vol. 58, no. 5, pp. 105–111,
2020.
[12] E.Bastug,M.Bennis,M.Me dard,andM.Debbah, “ Towardintercon- nected virtual reality: Opportunities,
challenges, and enablers,” IEEE Communications Magazine, vol. 55, no. 6, pp. 110–117, 2017.
[13] X.Hou,Y.Lu,andS.Dey, “ Wirelessvr/arwithedge/cloudcomputing,” in 2017 26th International Conference
on Computer Communication and Networks (ICCCN). IEEE, 2017, pp. 1–8.
[14] A. Szajna, R. Stryjski, W. Woz niak, N. Chamier-Gliszczyn ski, and M. Kostrzewski, “ Assessment of
augmented reality in manual wiring production process with use of mobile ar glasses,” Sensors, vol. 20, no.
17, p. 4755, 2020.
[15] Y. Kang and K. C. Yang, “ Employing digital reality technologies in art exhibitions and museums: A global
survey of best practices and implications,” in Virtual and augmented reality in education, art, and
museums. IGI Global, 2020, pp. 139–161.
[16] P. Milgram and F. Kishino, “ A taxonomy of mixed reality visual displays,” IEICE TRANSACTIONS on
Information and Systems, vol. 77, no. 12, pp. 1321–1329, 1994.
[17] C. Cao, Z. Li, P. Zhou, and M. Li, “ Amateur: augmented reality based vehicle navigation system,”
Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies, vol. 2, no. 4, pp. 1–
24, 2018.
16
3. Εξοικείωση με τεχνικές έννοιες / προδιαγραφές και χαρακτηριστικά
Σκοπός της τρίτης ενότητας είναι να ασχοληθεί αποκλειστικά και μόνο με τεχνικές έννοιες και γενικότερα
να καλύψει ένα επίπεδο τεχνικών γνώσεων όσον αφορά την ψηφιακή πραγματικότητα. Μετά το πέρας της
ενότητας, προσδοκώμενα αποτελέσματα αποτελούν η εξοικείωση με τεχνικούς όρους και σχετικές
πληροφορίες για την εικονική πραγματικότητα (VR),την επαυξημένη πραγματικότητα (AR) και την μικτή
πραγματικότητα (MR).
Λέξεις-Κλειδιά : τεχνικές έννοιες, τεχνικοί όροι, εικονική πραγματικότητα (VR),επαυξημένη
πραγματικότητα (AR),μικτή πραγματικότητα (MR).
Εισαγωγικό κείμενο
Όπως συζητήθηκε στην Ενότητα δυο, η ανθρώπινη αντίληψη βασίζεται σε πέντε αισθήσεις: όραση, ακοή,
αφή, όσφρηση και γεύση. Για να δημιουργήσουμε ένα πλήρως ή μερικώς εικονικό περιβάλλον, πρέπει να
συνθέσουμε όλες αυτές τις αισθήσεις. Ωστόσο, η όραση είναι η πιο απαιτητική αίσθηση γιατί απαιτεί
μεγάλο όγκο δεδομένων πολυμέσων. Έτσι, τα υπάρχοντα XR KPI σχετίζονται κυρίως με βίντεο.
Η ανάπτυξη των τεχνολογιών XR απαιτεί γνώση διαφόρων τεχνικών εννοιών, συμπεριλαμβανομένων
συσκευών και χαρακτηριστικών επαύξησης, αισθητήρων, συνδεσιμότητας και δικτύωσης, λογισμικού
ανάπτυξης τρισδιάστατων αντικειμένων και γλωσσών προγραμματισμού. Οι συσκευές και οι δυνατότητες
επέκτασης περιλαμβάνουν υλικό όπως ακουστικά, ελεγκτές και αισθητήρες που παρακολουθούν την
κίνηση και παρέχουν ανατροφοδότηση. Οι αισθητήρες περιλαμβάνουν κάμερες, επιταχυνσιόμετρα και
γυροσκόπια, μεταξύ άλλων, που παρέχουν δεδομένα για το ψηφιακό περιβάλλον. Η συνδεσιμότητα και η
δικτύωση είναι απαραίτητες για τις τεχνολογίες XR, καθώς επιτρέπουν την επικοινωνία σε πραγματικό
χρόνο και τη μεταφορά δεδομένων μεταξύ συσκευών. Το λογισμικό ανάπτυξης τρισδιάστατων
αντικειμένων, όπως το Unity και το Unreal Engine, χρησιμοποιείται για τη δημιουργία και το χειρισμό
ψηφιακών αντικειμένων. Γλώσσες προγραμματισμού όπως η C# και η Python χρησιμοποιούνται για τη
δημιουργία διαδραστικών εμπειριών.
3.1 Τεχνικές έννοιες
Σίγουρα, εδώ υπάρχουν μερικές πληροφορίες σχετικά με τεχνικές έννοιες που σχετίζονται με το XR
(eXtended Reality):
- Augment Devices and Features: Οι συσκευές Augment είναι συσκευές υλικού που χρησιμοποιούνται για
τη δημιουργία και την εμπειρία XR. Αυτές οι συσκευές μπορεί να περιλαμβάνουν εξειδικευμένα
ακουστικά, ελεγκτές και άλλες συσκευές εισόδου. Μερικά από τα βασικά χαρακτηριστικά των συσκευών
17
αύξησης περιλαμβάνουν οθόνες υψηλής ανάλυσης, παρακολούθηση χαμηλής καθυστέρησης και
προηγμένες δυνατότητες ανίχνευσης κίνησης.
- Αισθητήρες: Οι αισθητήρες αποτελούν σημαντικό στοιχείο των συστημάτων XR, καθώς βοηθούν στην
παρακολούθηση των κινήσεων του χρήστη και παρέχουν πληροφορίες για το ψηφιακό περιβάλλον.
Μερικοί από τους βασικούς αισθητήρες που χρησιμοποιούνται στο XR περιλαμβάνουν επιταχυνσιόμετρα,
γυροσκόπια, μαγνητόμετρα και αισθητήρες βάθους.
- Συνδεσιμότητα και δικτύωση: Η συνδεσιμότητα και η δικτύωση είναι σημαντικές έννοιες στο XR, καθώς
επιτρέπουν στους χρήστες να συνεργάζονται και να αλληλεπιδρούν με άλλους σε πραγματικό χρόνο.
Αυτές οι τεχνολογίες μπορούν να περιλαμβάνουν Wi-Fi, Bluetooth και άλλα πρωτόκολλα ασύρματης
δικτύωσης.
- Λογισμικό ανάπτυξης 3D αντικειμένων: Το λογισμικό ανάπτυξης 3D αντικειμένων χρησιμοποιείται για τη
δημιουργία ψηφιακών αντικειμένων και περιβαλλόντων που χρησιμοποιούνται στο XR. Μερικά από τα πιο
δημοφιλή λογισμικά ανάπτυξης 3D αντικειμένων περιλαμβάνουν το Unity, το Unreal Engine και το
Blender. Αυτά τα προγράμματα επιτρέπουν στους προγραμματιστές να δημιουργούν και να χειρίζονται
τρισδιάστατα αντικείμενα, να τα ζωντανεύουν και να προσθέτουν υφές και εφέ φωτισμού.
Συνολικά, αυτές οι τεχνικές έννοιες είναι απαραίτητες για την ανάπτυξη και την εφαρμογή συστημάτων
XR. Χρησιμοποιώντας προηγμένους αισθητήρες, συσκευές αύξησης και λογισμικό ανάπτυξης
τρισδιάστατων αντικειμένων, οι προγραμματιστές μπορούν να δημιουργήσουν καθηλωτικά και ρεαλιστικά
ψηφιακά περιβάλλοντα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, από
παιχνίδια και ψυχαγωγία μέχρι εκπαίδευση και κατάρτιση.
3.2 Τεχνικές λεπτομέρειες του XR
Η τεχνολογία εικονικής πραγματικότητας (VR) χρησιμοποιεί ένα ακουστικό με οθόνη που εμφανίζει δύο
ξεχωριστές εικόνες, μία για κάθε μάτι, δημιουργώντας ένα εφέ 3D. Το ακουστικό περιλαμβάνει επίσης
αισθητήρες που παρακολουθούν τις κινήσεις του κεφαλιού του χρήστη, προσαρμόζοντας το ψηφιακό
περιβάλλον σε πραγματικό χρόνο.
Η τεχνολογία επαυξημένης πραγματικότητας (AR) χρησιμοποιεί μια συσκευή όπως smartphone ή tablet, η
οποία περιλαμβάνει κάμερα και αισθητήρες που παρακολουθούν τις κινήσεις του χρήστη. Τα ψηφιακά
στοιχεία τοποθετούνται πάνω στην οπτική γωνία του φυσικού κόσμου από τον χρήστη μέσω της οθόνης
της συσκευής.
Η τεχνολογία Mixed Reality (MR) χρησιμοποιεί ένα ακουστικό με αισθητήρες που παρακολουθούν τις
κινήσεις του χρήστη και ένα διαφανές γείσο που επιτρέπει στον χρήστη να βλέπει τον φυσικό κόσμο. Τα
18
ψηφιακά στοιχεία τοποθετούνται πάνω στην άποψη του χρήστη για τον φυσικό κόσμο και η τεχνολογία
προσαρμόζει τα ψηφιακά στοιχεία σε πραγματικό χρόνο με βάση τις κινήσεις του χρήστη.
Μάτι, κεφάλι και άλλες συσκευές:
Η τεχνολογία ψηφιακής πραγματικότητας βασίζεται σε διάφορες συσκευές, όπως ακουστικά, χειριστήρια
και αισθητήρες για να δημιουργήσει μια καθηλωτική και διαδραστική εμπειρία.
Τα ακουστικά είναι η κύρια συσκευή που χρησιμοποιείται στην τεχνολογία VR και MR και περιλαμβάνουν
οθόνες, αισθητήρες και μερικές φορές κάμερες. Οι ελεγκτές χρησιμοποιούνται για την αλληλεπίδραση με
ψηφιακά στοιχεία σε περιβάλλοντα VR και MR.
3.3 Συσκευές XR
Υπάρχουν διάφορα προϊόντα XR στην αγορά. Δεν μπορούμε να τα απαριθμήσουμε όλα λόγω του
περιορισμένου χώρου εδώ. Μερικά αντιπροσωπευτικά προϊόντα δίνονται στον Πίνακα I με τις τεχνικές
τους προδιαγραφές που λήφθηκαν τον Ιανουάριο του 2022. Ζητούμε συγγνώμη εκ των προτέρων εάν
χάσουμε κάποια σημαντικά προϊόντα εδώ.
1) Συσκευές επαυξημένης πραγματικότητας: Χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο UAV (μη επανδρωμένα
εναέρια οχήματα), απομακρυσμένη υποστήριξη για τεχνικούς πεδίου, επιχειρήσεις και τηλεϊατρική.
Φορώντας γυαλιά AR, οι χειριστές και οι τεχνικοί δεν χρειάζεται να κρατούν ή να κοιτάζουν έξυπνες
συσκευές, οι οποίες βελτιώνουν την αποτελεσματικότητά τους. Διάφορα προϊόντα AR είναι διαθέσιμα ή
υπό ανάπτυξη, όπως τα Epson Moverio BT300, VUZIX M4000, Apple Glasses και Google Glass.
2) Συσκευές μικτής πραγματικότητας: Το Microsoft HoloLens είναι ένα αντιπροσωπευτικό προϊόν.
Παρόμοια με τις συσκευές AR, MR επίσης
στοχεύουν στην ενίσχυση της παραγωγικότητας για τη μεταποίηση, τη μηχανική και τις κατασκευές, την
υγειονομική περίθαλψη και την εκπαίδευση. Ο προμηθευτής παρέχει επίσης υποστήριξη λογισμικού και
οι χρήστες μπορούν να αναπτύξουν τις δικές τους εφαρμογές. Γενικά, τα γυαλιά MR είναι πιο ακριβά από
τα γυαλιά AR λόγω των περίπλοκων λειτουργιών τους.
3) Συσκευές εικονικής πραγματικότητας: Χρησιμοποιούνται κυρίως για παιχνίδια και ταινίες. Οι σειρές
Sony Playstation, Oculus Quest και HTC Vive είναι δημοφιλή προϊόντα. Οι χρήστες μπορούν να αγοράσουν
παιχνίδια και ταινίες VR σε ηλεκτρονικά καταστήματα.
Από τον Πίνακα I παρατηρούμε ότι τα τρέχοντα προϊόντα πρέπει να βελτιωθούν στις ακόλουθες πτυχές για
να πραγματοποιηθεί το ασύρματο XR στο μέλλον.
19
1) Η συνδεσιμότητα των υπαρχουσών συσκευών XR βασίζεται σε Wi-Fi και καλώδια. Οι περισσότερες
συσκευές έχουν την επιλογή καλωδίων USB, τα οποία παρέχουν επικοινωνία δεδομένων και τροφοδοσία.
Αυτό επηρεάζει σημαντικά την κινητικότητα του χρήστη και την QoE του χρήστη. Επιπλέον, οι επιλογές
ασύρματης σύνδεσης είναι διαθέσιμες μέσω Wi-Fi 5, αλλά ο μέγιστος ρυθμός μετάδοσης δεδομένων δεν
επαρκεί για να υποστηρίξει υψηλής ποιότητας απόλυτες εφαρμογές XR. Το Intel WiGig θα χρησιμοποιηθεί
για το Vive Cosmos Elite που βασίζεται σε ραδιόφωνα κυμάτων χιλιοστών (mmWave) στα 60 GHz. Μπορεί
να υποστηρίξει 3 παίκτες με εμβέλεια 7 μέτρα. Αυτό δεν χρησιμοποιείται ευρέως για άλλα προϊόντα XR.
2) Οι υπάρχουσες συσκευές XR έχουν περιορισμένες δυνατότητες υπολογισμού και αποθήκευσης, γεγονός
που καθιστά δύσκολη την εκτέλεση σύνθετων υπολογιστικών εργασιών, όπως η πρόβλεψη κίνησης βάσει
μηχανικής μάθησης και η προσωρινή αποθήκευση περιεχομένου. Ένας υπολογιστής ή ένας διακομιστής
είναι απαραίτητος για την εκτέλεση εφαρμογών XR.
3) Το QoE περιορίζεται από την κατανάλωση ενέργειας και το βάρος του ακουστικού. Η υψηλή
κατανάλωση ενέργειας της ασύρματης επικοινωνίας και των υπολογισμών όχι μόνο αδειάζει γρήγορα την
μπαταρία αλλά δημιουργεί και θέρμανση που επηρεάζει την εμπειρία του χρήστη. Επίσης, διαφορετικά
από τους υπολογιστές που τοποθετούνται σε γραφεία, οι συσκευές XR είναι φορητές και το βάρος τους θα
πρέπει να ελαχιστοποιηθεί. Οι σημερινές συσκευές XR μπορούν να υποστηρίξουν μόνο 2 έως 3 ώρες
λειτουργίας, κάτι που δεν επαρκεί για επίμονες εφαρμογές. Το βάρος τους είναι περίπου 500 g, το οποίο
είναι πολύ υψηλότερο από τα φορητά οπτικά γυαλιά — το βάρος των τυπικών οπτικών γυαλιών είναι
περίπου 20 g.
Πίνακας 1: Χαρακτηριστικά συσκευών AR,MR,VR.
20
3.4 Τεχνικές απαιτήσεις
Σε αυτήν την υπό ενότητα, εξετάζουμε πρώτα τους Βασικούς Δείκτες Απόδοσης (KPIs) του XR. Στη
συνέχεια, μελετάμε τους KPI του υπάρχοντος XR και του απόλυτου XR. Εστιάζουμε στις παραμέτρους που
σχετίζονται με την ασύρματη επικοινωνία και τη δικτύωση.
Α. Βασικά στοιχεία των παραμέτρων XR
Όπως συζητήθηκε στην Ενότητα II, η ανθρώπινη αντίληψη βασίζεται σε πέντε αισθήσεις: όραση, ακοή,
αφή, όσφρηση και γεύση. Για να δημιουργήσουμε ένα πλήρως ή μερικώς εικονικό περιβάλλον, πρέπει να
συνθέσουμε όλες αυτές τις αισθήσεις. Ωστόσο, η όραση είναι η πιο απαιτητική αίσθηση γιατί απαιτεί
μεγάλο όγκο δεδομένων πολυμέσων. Έτσι, τα υπάρχοντα XR KPI σχετίζονται κυρίως με βίντεο.
Το πεδίο προβολής (FoV) είναι η γωνία της μέγιστης περιοχής της οποίας μπορούμε να παρατηρήσουμε.
Το κάθε ανθρώπινο μάτι ξεχωριστά μπορεί να καλύψει σχεδον 130◦. Ενώ και με τα δύο μάτια μαζί
μπορούμε να παρατηρήσουμε κοντά στις 180◦.Στην εικονική πραγματικότητα, ένας ευρέως
χρησιμοποιούμενος όρος είναι το βίντεο 360◦ που καταγράφει κάθε κατεύθυνση ταυτόχρονα. Αυτό
μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας ειδικές κάμερες ή πολλαπλές κανονικές κάμερες. Τα ανθρώπινα
μάτια δεν μπορούν να παρατηρήσουν μια τόσο ευρυγώνια χωρίς να γυρίσουν τα κεφάλια.
Τα εικονοστοιχεία ανά βαθμό (PPD) είναι ο αριθμός των εικονοστοιχείων που υπάρχουν στην προβολή για
κάθε βαθμό. Ένα μεγάλο PPD σημαίνει ότι υπάρχουν περισσότερα pixel και το βίντεο είναι ευκρινές και
καθαρό, αντίστροφα.
Η Ανάλυση είναι η μέτρηση του πλάτους και του ύψους ενός καρέ βίντεο σε pixel. Σημειώστε ότι η
ανάλυση, το FoV και το PPD σχετίζονται, δηλ., ανάλυση = οριζόντιος βαθμός×PPD×κάθετος βαθμός×PPD.
Έτσι, για μια δεδομένη ανάλυση, ένα μεγάλο FoV οδηγεί σε ένα μικρό PPD. Τα υπάρχοντα γυαλιά AR και
MR έχουν μικρό FoV, δηλ. 20◦ έως 50◦, αλλά το PPD τους είναι πάνω από 30. Αυτό παρέχει στον χρήστη
καθαρό εικονικό περιεχόμενο παρουσία πραγματικών περιβαλλόντων. Αντίθετα, οι οθόνες VR έχουν
μεγάλο FoV, δηλαδή 100◦-150◦, για να παρέχουν στους χρήστες καθηλωτικές εμπειρίες. Ως αποτέλεσμα,
το PPD των οθονών VR είναι σχετικά μικρό, το οποίο είναι περίπου 10 έως 15.
Ο ρυθμός ανανέωσης είναι ο αριθμός των καρέ βίντεο που μπορούν να εμφανιστούν σε ένα
δευτερόλεπτο. Ένας χαμηλός ρυθμός ανανέωσης για το XR μπορεί να οδηγήσει σε πονοκεφάλους ή
ναυτία. Συνήθως, προτείνεται ρυθμός ανανέωσης 90 Hz για συσκευές XR.
Ο ρυθμός δεδομένων μπορεί να ληφθεί με βάση τα KPI των βίντεο XR, συμπεριλαμβανομένου του ρυθμού
ανανέωσης, της ανάλυσης και του αριθμού των κομματιών χρώματος.
21
Ο Latency είναι ο χρόνος απόκρισης των συσκευών XR όταν υπάρχει μια αλλαγή που προκαλείται από το
πραγματικό περιβάλλον ή τον χρήστη. Καθορίζεται από τη συγκεκριμένη εφαρμογή XR. Για παράδειγμα, η
οθόνη εμφανίζει αυτήν τη στιγμή το πλαίσιο Α και, εν τω μεταξύ, η κάμερα HMD/OHMD καταγράφει ένα
νέο πλαίσιο Β ή οι αισθητήρες λαμβάνουν νέες εισόδους από το πραγματικό περιβάλλον ή τον χρήστη.
Τώρα, το πλαίσιο Β πρέπει να αποδοθεί με εικονικό περιεχόμενο και αυτό θα πρέπει να αντικατοπτρίζεται
στο επόμενο πλαίσιο που εμφανίζεται. Η καθυστέρηση που μπορεί να γίνει ανεκτή είναι ο χρόνος από την
εμφάνιση του πλαισίου Α έως την εμφάνιση του αποδιδόμενου πλαισίου Β. Ανάλογα με τον ρυθμό
ανανέωσης, η ανοχή λανθάνουσας κατάστασης μπορεί να είναι έως και αρκετά χιλιοστά του
δευτερολέπτου.
Στη συνέχεια, εστιάζουμε κυρίως στον ρυθμό δεδομένων και τον λανθάνοντα χρόνο που είναι δύο βασικές
παράμετροι που επηρεάζουν το σχεδιασμό του ασύρματου συστήματος. Όπως φαίνεται στο Σχ. 5, το
ασύρματο XR θα εξελιχθεί με την ανάπτυξη ασύρματων τεχνολογιών. Επί του παρόντος, βρισκόμαστε στο
στάδιο 1, όπου το XR μετακινείται από τις ενσύρματες συνδέσεις στις ασύρματες συνδέσεις. Το απόλυτο
XR στο στάδιο 3 θα απαιτήσει αρκετές διόδους Tbps και εξαιρετικά χαμηλή καθυστέρηση που μπορεί να
είναι μικρότερη από 1 ms. Το στάδιο 2 είναι ένα μεταβατικό στάδιο μεταξύ του σταδίου 1 και του σταδίου
3. Μια περίληψη των υπαρχόντων τυπικών KPI XR δίνεται στον Πίνακα II.
Σημειώστε ότι το AR μπορεί να θεωρηθεί ως μια απλή έκδοση του MR. Τέλος, οι προηγμένες τεχνολογίες
AR ενδέχεται να συγχωνευθούν σε MR. Έτσι, το απόλυτο XR αποτελείται μόνο από MR και VR στο Σχ. 5.
Πίνακας 2: Τυπικές προδιαγραφές και τεχνικές απαιτήσεις VR,MR,AR.
22
Β. Ποσοστά δεδομένων
Λόγω του περιβάλλοντος και της ανθρώπινης κατανόησης, το AR και το MR απαιτούν παρόμοιους
ρυθμούς δεδομένων UL και DL. Το OHMD πρέπει να στείλει βίντεο σε πραγματικό χρόνο στον διακομιστή
και ο διακομιστής στέλνει πίσω βίντεο που έχουν αποδοθεί. Το UL του VR απαιτεί πολύ χαμηλούς
ρυθμούς δεδομένων, π.χ., λιγότερο από 150 kbps [21], καθώς μεταδίδει μόνο πληροφορίες ανίχνευσης. Το
DL του VR απαιτεί παρόμοιους ρυθμούς δεδομένων όπως το AR και το MR.
Υπάρχον XR: Παρόλο που οι τρέχουσες οθόνες AR, MR και VR έχουν διαφορετικό FoV, η ανάλυση και οι
ρυθμοί ανανέωσής τους είναι συγκρίσιμα, τα οποία απαιτούν παρόμοιους ρυθμούς δεδομένων. Η
ανάλυση της οθόνης XR καθορίζεται από τα FoV και Pixels-Per-Degree (PPD) [10]. Χρησιμοποιούμε το HTC
Vive Cosmos Elite ως παράδειγμα για να αξιολογήσουμε τις τρέχουσες απαιτήσεις για ασύρματο XR.
Εξετάστε την ανάλυση 1440×1700 (ανά μάτι) με ρυθμό ανανέωσης 90 Hz και 8 bit χρώματος. Ο
απαιτούμενος ρυθμός δεδομένων χωρίς συμπίεση είναι 10,6 Gbps. Ο ρυθμός δεδομένων λαμβάνεται
χρησιμοποιώντας 1440×1700×3×8 (κομμάτια χρώματος)×2 (2 μάτια)×90 (ρυθμός ανανέωσης).
Χρησιμοποιώντας τυπικές τεχνικές συμπίεσης βίντεο με απώλειες με ρυθμό 300:1, ο απαιτούμενος
ρυθμός δεδομένων μπορεί να μειωθεί στα 35,3 Mbps. Ο ασύρματος προσαρμογέας Intel WiGig μπορεί να
υποστηρίξει ρυθμούς δεδομένων 8 Gbps που επαρκούν για την παροχή αξιόπιστων ασύρματων
συνδέσεων. Ωστόσο, αυτό είναι μόνο ένα VR εισαγωγικού επιπέδου που έχει σχετικά χαμηλό PPD, ρυθμό
ανανέωσης και λίγο χρώμα [22].
Ultimate XR: Το Ultimate (ή Extreme) XR, το οποίο είναι το στάδιο 3 στο Σχ. 5, απαιτεί πλήρη προβολή
360◦×180◦ με ρυθμό ανανέωσης 120 Hz, 64 PPD και 12 bit χρώματος [10], [22 ]. Αν και ένας ρυθμός
ανανέωσης υψηλότερος από 120 Hz μπορεί να βελτιώσει την ποιότητα του βίντεο, οι περισσότεροι
χρήστες μπορεί να μην μπορούν να διακρίνουν τη διαφορά [10], [22]. Έτσι, ο απαιτούμενος ρυθμός
δεδομένων χωρίς συμπίεση είναι 2,3 Tbps. Χρησιμοποιώντας συμπίεση βίντεο με απώλειες με ρυθμό
300:1, ο μειωμένος ρυθμός δεδομένων είναι 7,7 Gbps. Για να μειωθεί ο απαιτούμενος ρυθμός δεδομένων,
μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα FoV 110◦×110◦. Οι ενημερωμένοι ρυθμοί δεδομένων είναι 428,2 Gbps
χωρίς συμπίεση και 1,4 Gbps με ρυθμό συμπίεσης 300:1.
Γ. Καθυστέρηση
Υπάρχον XR: Μπορούμε να χωρίσουμε το XR σε δύο κατηγορίες με βάση τις καθυστερήσεις, δηλαδή,
1) AR, MR και VR υψηλής αλληλεπίδρασης και 2) χαμηλής διαδραστικής εικονικής πραγματικότητας.
23
Το πρώτο έχει αυστηρές απαιτήσεις σχετικά με τον λανθάνοντα χρόνο και το δεύτερο μπορεί να ανεχθεί
μια συγκεκριμένη καθυστέρηση. Η καθυστέρηση επηρεάζεται από τον ρυθμό ανανέωσης. Επί του
παρόντος, χρησιμοποιείται ευρέως ένας ρυθμός ανανέωσης 90 Hz, ο οποίος απαιτεί καθυστέρηση
μικρότερη από 11 ms. Όπως φαίνεται στον Πίνακα II, κάποιο VR χαμηλής αλληλεπίδρασης μπορεί να
ανεχθεί περίπου 1000 ms λανθάνουσα κατάσταση. Αυτό συμβαίνει επειδή το HMD μπορεί να
χρησιμοποιήσει ένα buffer για να αποθηκεύσει πολλά καρέ και να τα παίξει με μια συγκεκριμένη
καθυστέρηση, όπως φαίνεται στο Σχ. 5. Αυτό μπορεί να αντιμετωπίσει αποτελεσματικά το jitter δικτύου.
Το μέγεθος του buffer και η καθυστέρηση μπορούν να προσδιοριστούν από την ανοχή καθυστέρησης της
συγκεκριμένης εφαρμογής.
Ultimate XR: Με βάση τον ρυθμό ανανέωσης του ultimate XR, η καθυστέρηση θα πρέπει να είναι
μικρότερη από 8,3 ms. Σημειώστε ότι η καθυστέρηση αποτελείται από ασύρματη επικοινωνία,
συγχώνευση δεδομένων ανίχνευσης, υπολογιστές, πρόσβαση σε διακομιστές edge ή cloud και χρόνο
απόκρισης οθόνης. Δεδομένου ότι η καθυστέρηση που προκαλείται από κάθε μέρος είναι εξαιρετικά
στοχαστική, η καθυστέρηση επικοινωνίας και δικτύωσης θα πρέπει να είναι πολύ μικρότερη από 8,3 ms
για να παρέχει υψηλό QoE.
Εικόνα 5: Στάδια ανάπτυξης σχετικά με τον ρυθμό δεδομένων και την καθυστέρηση (πάνω αριστερά).
Θήκες χρήσης XR για Wide Area VR, AR και MR (WAVAR) και Local Area VR, AR και MR (LAVAR) (πάνω
δεξιά). Πηγές καθυστέρησης XR (κάτω). Οι τιμές της καθυστέρησης είναι από το [24].
24
3.2 Τεχνικές Διαφορές σε AR, MR και VR
Αν και το AR, το MR και το VR έχουν κοινά χαρακτηριστικά, επισημαίνουμε τις ακόλουθες σημαντικές
τεχνικές διαφορές που επηρεάζουν τη σχεδίαση του ασύρματου συστήματος.
- Οθόνη: Το AR και το MR χρησιμοποιούν ημιδιαφανή οθόνη που βασίζεται σε OST που είναι
εγκατεστημένη σε OHMD. Οι χρήστες μπορούν να παρατηρήσουν το πραγματικό περιβάλλον. Το VR
χρησιμοποιεί μια οθόνη απόφραξης εγκατεστημένη σε HMD. το πραγματικό περιβάλλον δεν είναι
ορατό.
- Ανθρώπινη κατανόηση: Οι αλληλεπιδράσεις με εικονικά περιεχόμενα βασίζονται σε μεγάλο βαθμό σε
εξωτερικές εισόδους. Ο φωνητικός έλεγχος, η επιφάνεια αφής, η παρακολούθηση κεφαλιού, η
παρακολούθηση ματιών και η παρακολούθηση χεριών χρησιμοποιούνται ευρέως σε AR, MR και VR. Επί
του παρόντος, το AR και το MR χρησιμοποιούνται κυρίως για βοήθεια και εκπαίδευση, ενώ το VR
χρησιμοποιείται κυρίως για παιχνίδια. Επομένως, το AR και το MR προτιμούν μια μορφή all-in-one, η
οποία μπορεί να φορεθεί άνετα. Οι είσοδοι, όπως η επιφάνεια αφής και τα κουμπιά, είναι
ενσωματωμένες. Αντίθετα, το VR χρησιμοποιεί εξωτερικούς ελεγκτέςγια να παρέχει πιο καθηλωτικές
εμπειρίες παιχνιδιού.
- Περιβαλλοντική κατανόηση: Η εικονική πραγματικότητα δεν χρειάζεται να κατανοήσει το πραγματικό
περιβάλλον του χρήστη. Διαφορετικά, το AR και το MR συνδυάζουν εικονικό περιεχόμενο με το
πραγματικό περιβάλλον. Ειδικά, όταν ένα εικονικό αντικείμενο τοποθετείται σε πραγματικό
περιβάλλον, πρέπει να τοποθετηθεί σε κατάλληλη τοποθεσία, π.χ., ένα εικονικό κύπελλο θα πρέπει να
τοποθετηθεί σε ένα τραπέζι και όχι στον αέρα. Έτσι, το AR και το MR πρέπει να κατανοήσουν το
περιβάλλον. Αυτό επιτυγχάνεται με την αποστολή βίντεο σε πραγματικό χρόνο από κάμερες HMD στον
διακομιστή, όπου χρησιμοποιούνται αλγόριθμοι AI. Ο υπολογισμός σε έναν διακομιστή VR είναι η
απόδοση βίντεο με βάση το πεδίο προβολής (FoV) και τις εισόδους των χρηστών, ενώ οι διακομιστές AR
και MR αναγνωρίζουν αντικείμενα και δημιουργήστε επιπλέον χρήσιμες πληροφορίες χρησιμοποιώντας
AI.
- Uplink vs Downlink: Ορίζουμε ότι το κανάλι ανόδου ζεύξης (UL) είναι από το HMD/OHMD προς τον
διακομιστή και το κανάλι κατερχόμενης ζεύξης (DL) είναι στην αντίθετη κατεύθυνση. Για την εικονική
πραγματικότητα, το UL χρησιμοποιείται για την αποστολή πληροφοριών ανίχνευσης, όπως κίνηση του
κεφαλιού και παρακολούθηση ματιών. Το DL χρησιμοποιείται για την αποστολή βίντεο που έχουν
αποδοθεί. Έτσι, το DL απαιτεί μεγαλύτερο εύρος ζώνης σε σύγκριση με το UL. Τα OHMD AR και MR
στέλνουν επίσης πληροφορίες ανίχνευσης μέσω του UL. Επιπλέον, μεταδίδουν βίντεο σε πραγματικό
25
χρόνο από το πραγματικό περιβάλλον του περιβάλλοντος, τα οποία απαιτούν μεγάλο εύρος ζώνης.
Γενικά, AR και τα MR UL απαιτούν υψηλότερους ρυθμούς δεδομένων από το VR.
- Latency Tolerance: Το AR και το MR συνδυάζουν εικονικά περιεχόμενα με το πραγματικό περιβάλλον.
Το πραγματικό περιβάλλον είναι εξαιρετικά δυναμικό, π.χ., ο χρήστης κοιτάζει ένα κινούμενο όχημα, το
AR και το MR πρέπει να ανταποκριθούν σε αυτές τις δυναμικές. Επομένως, απαιτούν εξαιρετικά χαμηλό
λανθάνοντα χρόνο απόδοσης βίντεο. Επιπλέον, η μαγνητική τομογραφία είναι πιο προκλητική από την
AR, καθώς αλληλεπιδρά με εικονικό περιεχόμενο. έχει πιο αυστηρές απαιτήσεις σχετικά με την
καθυστέρηση. Η ανοχή καθυστέρησης του VR εξαρτάται από τη συγκεκριμένη εφαρμογή. Για VR
υψηλής αλληλεπίδρασης, όπως το gaming, η ανοχή λανθάνοντος χρόνου είναι χαμηλή και απαιτεί
εξαιρετικά χαμηλό λανθάνοντα χρόνο. Για χαμηλής διαδραστικής εικονικής πραγματικότητας, όπως
εικονικές κινηματογραφικές αίθουσες, η ανοχή λανθάνοντος χρόνου είναι υψηλή, καθώς ο χρήστης
μόλις αλληλεπιδρά με την ταινία.
26
Δραστηριότητα 1: Από το 1 μέχρι το 9 βαθμολογείστε την δυσκολία της συγκεκριμένης
ενότητας και αιτιολογείστε τον βαθμό δυσκολίας που δώσατε.
Κυκλώστε μια από τις παρακάτω επιλογές.
1: υπερβολικά πολύ εύκολη 6: λίγο δύσκολη
2: πολύ εύκολη 7: αρκετά δύσκολη
3: εύκολη 8: πολύ δύσκολη
4: βατή 9: υπερβολικά πολύ δύσκολη
5: μέτριας δυσκολίας
Δραστηριότητα 2: Αναφέρεται τις βασικότερες τεχνικές έννοιες για την ανάπτυξη και την
εφαρμογή συστημάτων XR. (ονομαστικά)
Δραστηριότητα 3: Σας φάνηκαν χρήσιμοι οι πίνακες δεδομένων και οι εικόνες που
χρησιμοποιήθηκαν για την πρόσληψη της πληροφορίας; Κυκλώσετε.
ΝΑΙ ΟΧΙ
Αν όχι, αναφέρεται προτεινόμενες μεθόδους οι οποίες θα διευκόλυναν στην μετάδοση
πληροφορίας.
27
Σύνοψη
Η εκτεταμένη πραγματικότητα (XR) που αποτελείται από επαυξημένη πραγματικότητα (AR), μικτή
πραγματικότητα (MR) και εικονική πραγματικότητα (VR) θα γίνει σύντομα η επόμενη γενιά φορητών
υπολογιστικών πλατφορμών που μπορεί να κάνει γρήγορες και βαθιές αλλαγές στη ζωή μας, όπως
ακριβώς και οι αλλαγές που φορητοί υπολογιστές και smartphones μας έφεραν. Ωστόσο, οι σημερινές
συσκευές XR συνδέονται κυρίως με καλώδια που περιορίζουν την κινητικότητα και τις δυνατότητές τους.
Σε αυτή την ενότητα, εισάγουμε τα ασύρματα συστήματα XR και συζητάμε τις απαιτήσεις τους για τους
ρυθμούς ασύρματων δεδομένων και την καθυστέρηση.
Αναφορές/Σχετική Βιβλιογραφία
[18] F.Cutolo,U.Fontana,M.Carbone,R.D’Amato,andV.Ferrari, “ [poster] hybrid video/optical see-through
hmd,” in 2017 IEEE International Symposium on Mixed and Augmented Reality (ISMAR-Adjunct). IEEE,
2017, pp. 52–57.
[19] C. Merenda, H. Kim, K. Tanous, J. L. Gabbard, B. Feichtl, T. Misu, and C. Suga, “ Augmented reality
interface design approaches for goal- directed and stimulus-driven driving tasks,” IEEE transactions on visu-
alization and computer graphics, vol. 24, no. 11, pp. 2875–2885, 2018.
[20] C. Westphal, “ Challenges in networking to support augmented reality and virtual reality,” IEEE ICNC,
2017.
[21] Z. Tan, Y. Li, Q. Li, Z. Zhang, Z. Li, and S. Lu, “ Supporting mobile vr in lte networks: How close are we?”
Proceedings of the ACM on Measurement and Analysis of Computing Systems, vol. 2, no. 1, pp. 1–31, 2018.
[22] S. Mangiante, G. Klas, A. Navon, Z. GuanHua, J. Ran, and M. D. Silva, “ VR is on the edge: How to deliver
360 videos in mobile networks,” in Proceedings of the Workshop on Virtual Reality and Augmented Reality
Network, 2017, pp. 30–35.
[23] Q. Liu, S. Huang, J. Opadere, and T. Han, “ An edge network orches- trator for mobile augmented
reality,” in IEEE INFOCOM 2018-IEEE Conference on Computer Communications. IEEE, 2018, pp. 756–764.
[24] GSMA Future Networks, “ Cloud ar/vr whitepaper,” 2019. [Online]. Available:
https://www.gsma.com/futurenetworks/wiki/ cloud- ar- vr- whitepaper/.
28
4. Αρχιτεκτονικές συστημάτων
Σκοπός της τέταρτης ενότητας είναι να γίνει μια ομαλή μετάβαση απο τα τεχνικά στοιχεία της τρίτης
ενότητας στην αρχιτεκτονική των συστημάτων που αναλύονται εκτεταμένα σε κάθε ενότητα. Μετά το
πέρας της ενότητας, προσδοκώμενα αποτελέσματα αποτελούν η αναγνώριση των αρχιτεκτονικών
συστημάτων της εικονικής πραγματικότητας (VR),της επαυξημένης πραγματικότητα (AR) και της μικτής
πραγματικότητας (MR).
Λέξεις-Κλειδιά : αρχιτεκτονική συστημάτων, εικονική πραγματικότητα (VR),επαυξημένη πραγματικότητα
(AR),μικτή πραγματικότητα (MR).
Εισαγωγικό κείμενο
Μια αρχιτεκτονική συστήματος είναι το εννοιολογικό μοντέλο που καθορίζει τη δομή, τη συμπεριφορά και
περισσότερες απόψεις ενός συστήματος. Μια περιγραφή αρχιτεκτονικής είναι μια επίσημη περιγραφή και
αναπαράσταση ενός συστήματος, οργανωμένη με τρόπο που υποστηρίζει τη λογική για τις δομές και τις
συμπεριφορές του συστήματος.
4.1 Αρχιτεκτονική Εικονικής πραγματικότητας (VR)
Η Εικονική Πραγματικότητα είναι μια προσομοίωση που δημιουργείται από υπολογιστή ενός
τρισδιάστατου περιβάλλοντος με το οποίο μπορεί να αλληλεπιδράσει χρησιμοποιώντας εξειδικευμένο
υλικό, όπως ακουστικά VR. Η αρχιτεκτονική του VR περιλαμβάνει τρία στοιχεία:
- Συσκευές εισόδου: Αυτές οι συσκευές χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση της κίνησης του
χρήστη και τους επιτρέπουν να αλληλεπιδρούν με το εικονικό περιβάλλον. Παραδείγματα συσκευών
εισόδου περιλαμβάνουν ελεγκτές κίνησης, γάντια και συσκευές απτικής ανάδρασης.
- Μονάδα επεξεργασίας: Η μονάδα επεξεργασίας είναι υπεύθυνη για την απόδοση του εικονικού
περιβάλλοντος σε πραγματικό χρόνο, τη λήψη εισόδων από συσκευές εισόδου και τη δημιουργία
στερεοφωνικής εικόνας για κάθε μάτι των ακουστικών του χρήστη.
- Συσκευές εξόδου: Οι συσκευές εξόδου περιλαμβάνουν ένα σετ μικροφώνου-ακουστικού εικονικής
πραγματικότητας, το οποίο εμφανίζει το εικονικό περιβάλλον που αποδίδεται στον χρήστη και
ακουστικά, τα οποία παρέχουν χωρικό ήχο.
29
Όπως μπορούμε να δούμε στην παραπάνω εικόνα, ο επεξεργαστής εισόδου ελέγχει τη συσκευή που
χρησιμοποιείται για την εισαγωγή πληροφοριών στον υπολογιστή και την αποστολή των δεδομένων
συντεταγμένων στο υπόλοιπο σύστημα (ποντίκι, ιχνηλάτες και σύστημα αναγνώρισης φωνής) σε μειωμένο
χρονικό πλαίσιο .Ο επεξεργαστής προσομοίωσης αντιπροσωπεύει τον κώδικα του συστήματος VR.
Λαμβάνει την είσοδο του χρήστη μαζί με τυχόν προγραμματισμένες εργασίες και καθορίζει τις ενέργειες
που θα πραγματοποιηθούν στον εικονικό κόσμο. Ο επεξεργαστής απόδοσης δημιουργεί τις αισθήσεις, την
έξοδο στον χρήστη. Χρησιμοποιούνται διαφορετικές διαδικασίες απόδοσης για απτικές, οπτικές ή
ακουστικές αισθήσεις. Ένα σύστημα VR έχει επίσης μια παγκόσμια βάση δεδομένων, η οποία αποθηκεύει
τα αντικείμενα από τον εικονικό κόσμο.
4.2 Αρχιτεκτονική Επαυξημένης πραγματικότητας (AR)
Η Επαυξημένη Πραγματικότητα επικαλύπτει ψηφιακά αντικείμενα στον πραγματικό κόσμο, ενισχύοντας
την αντίληψη του χρήστη για την πραγματικότητα. Η αρχιτεκτονική του AR περιλαμβάνει τα ακόλουθα
στοιχεία:
- Συσκευές εισόδου: Το AR χρησιμοποιεί συσκευές εισόδου όπως κάμερες, αισθητήρες βάθους και GPS
για να παρακολουθεί τη θέση και τον προσανατολισμό του χρήστη στον πραγματικό κόσμο.
- Μονάδα επεξεργασίας: Η μονάδα επεξεργασίας επεξεργάζεται δεδομένα από συσκευές εισόδου και
παράγει το ψηφιακό περιεχόμενο που θα επικαλύπτεται στον πραγματικό κόσμο.
- Συσκευές εξόδου: Η συσκευή εξόδου στο AR είναι συνήθως ένα smartphone ή ένα tablet, το οποίο
εμφανίζει τον πραγματικό κόσμο με ψηφιακές επικαλύψεις.
Εικόνα 6: Αρχιτεκτονική VR συστήματος
30
Το σύστημα AR βασίζεται σε αρχιτεκτονική πελάτη/διακομιστή. Το παρακάτω σχήμα απεικονίζει τη σχέση
μεταξύ των στοιχείων που βρίσκονται σε καθένα από τα λειτουργικά περιβάλλοντα της αρχιτεκτονικής του
συστήματος AR. Παρατηρήστε ότι κανένα οριστικό σημείο έναρξης και λήξης δεν χωρίζει τα περιβάλλοντα
επειδή οι λειτουργίες τους μερικές φορές επικαλύπτονται.
Το σύστημα AR περιλαμβάνει τα ακόλουθα λειτουργικά περιβάλλοντα:
Παρουσίαση— Το επίπεδο παρουσίασης είναι υπεύθυνο για την παρουσίαση υπηρεσιών και την
εμφάνιση δεδομένων στους πελάτες μέσω διαφόρων διεπαφών, οι οποίες περιλαμβάνουν:
- Προγράμματα περιήγησης
- Κινητά τηλέφωνα
- Η/Υ
- Προσωπικοί ψηφιακοί βοηθοί (PDA)
- Developer Studio
- Προγράμματα API
Εικόνα 7: Αρχιτεκτονική AR συστήματος
31
Επεξεργασία επιχειρήσεων— Τα ακόλουθα στοιχεία επιχειρηματικής επεξεργασίας διαχειρίζονται τα
δεδομένα που εισάγονται μέσω πελατών, εκτελούν υπηρεσίες με βάση τις επιχειρηματικές διαδικασίες
σας και επιβάλλουν τους κανόνες της επιχείρησής σας. Αυτό το τμήμα της αρχιτεκτονικής περιλαμβάνει:
- Mid Tier: Περιέχει στοιχεία και πρόσθετες υπηρεσίες που εκτελούνται σε διακομιστή web, επιτρέποντας
στους χρήστες να προβάλλουν εφαρμογές στον Ιστό.
- Διακομιστής συστήματος AR: ελέγχει τις διαδικασίες ροής εργασιών και την πρόσβαση σε βάσεις
δεδομένων και άλλες πηγές δεδομένων στο επίπεδο δεδομένων.
- Λειτουργίες διακομιστή, όπως Επιλογή Διανεμημένου Διακομιστή και Διακομιστής έγκρισης
- Atrium Integrator
- διαδικτυακές υπηρεσίες
Αποθήκευση δεδομένων— Το σύστημα AR υποστηρίζει βάσεις δεδομένων Oracle και Microsoft SQL Server
για την αποθήκευση δεδομένων. Για καθεμία από τις σχεσιακές βάσεις δεδομένων, οι πίνακες που
ανήκουν σε άλλα συστήματα μπορούν να αναφέρονται σαν να ανήκουν στο σύστημα AR. Μέσα σε αυτά
τα λειτουργικά περιβάλλοντα, πολλά στοιχεία του συστήματος συνεργάζονται για να παρέχουν ισχύ,
ευελιξία και επεκτασιμότητα.
4.3 Αρχιτεκτονική Μικτής πραγματικότητας (MR)
Η Μικτή Πραγματικότητα είναι ένας συνδυασμός Εικονικής Πραγματικότητας και Επαυξημένης
Πραγματικότητας, όπου τα ψηφιακά αντικείμενα είναι αγκυρωμένα στον πραγματικό κόσμο και μπορούν
να αλληλεπιδράσουν με αυτά σε πραγματικό χρόνο. Η αρχιτεκτονική του MR περιλαμβάνει τα ακόλουθα
στοιχεία:
- Συσκευές εισόδου: Οι συσκευές εισόδου στο MR είναι παρόμοιες με εκείνες στο AR, αλλά με την
προσθήκη συσκευών παρακολούθησης με το χέρι για πιο φυσική αλληλεπίδραση με ψηφιακά
αντικείμενα.
- Μονάδα επεξεργασίας: Η μονάδα επεξεργασίας στο MR είναι πιο ισχυρή από αυτή στο AR, καθώς
χρειάζεται να παρακολουθεί τη θέση και τον προσανατολισμό του χρήστη στον πραγματικό κόσμο και
να δημιουργεί τρισδιάστατο περιεχόμενο σε πραγματικό χρόνο.
32
- Συσκευές εξόδου: Οι συσκευές εξόδου στο MR είναι συνήθως οθόνες τοποθετημένες στο κεφάλι (HMD)
που εμφανίζουν τον πραγματικό κόσμο με ψηφιακές επικαλύψεις. Τα MR HMD διαθέτουν κάμερες που
καταγράφουν τον πραγματικό κόσμο και τον εμφανίζουν στον χρήστη, ενώ ταυτόχρονα επικαλύπτουν
ψηφιακό περιεχόμενο στον πραγματικό κόσμο.
Εικόνα 8: Αρχιτεκτονική MR συστήματος
Δραστηριότητα 1: Αναφέρεται τα 3 βασικά στοιχεία κάθε αρχιτεκτονικής (VR,AR,MR).
Δραστηριότητα 2: Ποια αρχιτεκτονική συστήματος σας προσέλκυσε περισσότερο το
ενδιαφέρον και γιατί.
33
Σύνοψη
Συνολικά, οι τεχνικές λεπτομέρειες και η αρχιτεκτονική κάθε ψηφιακής πραγματικότητας είναι
προσαρμοσμένες για να παρέχουν στον χρήστη μια καθηλωτική και διαδραστική εμπειρία, ανάλογα με τον
τύπο της πραγματικότητας που χρησιμοποιείται.
Αναφορές/Σχετική Βιβλιογραφία
[25] Y. Ghasempour, C. R. Da Silva, C. Cordeiro, and E. W. Knightly, “ Ieee 802.11 ay: Next-generation 60 ghz
communication for 100 gb/s wi-fi,” IEEE Communications Magazine, vol. 55, no. 12, pp. 186–192, 2017.
[26] B. Bross, J. Chen, J.-R. Ohm, G. J. Sullivan, and Y.-K. Wang, “ De- velopments in international video
coding standardization after avc, with an overview of versatile video coding (vvc),” Proceedings of the IEEE,
2021.
[27] I. F. Akyildiz, J. M. Jornet, and C. Han, “ Terahertz band: Next frontier for wireless communications,”
Physical communication, vol. 12, pp. 16– 32, 2014.
[28] I. F. Akyildiz, C. Han, Z. Hu, S. Nie, and J. M. Jornet, “ Terahertz band communication: An old problem
revisited and research directions for the next decade,” arXiv preprint arXiv:2112.13187, 2021.
[29] C. Liaskos, S. Nie, A. Tsioliaridou, A. Pitsillides, S. Ioannidis, and I. Akyildiz, “ A new wireless
communication paradigm through software- controlled metasurfaces,” IEEE Communications Magazine,
vol. 56, no. 9, pp. 162–169, 2018.
5. Συμβολή ψηφιακής πραγματικότητας και προκλήσεις
Σκοπός της πέμπτης και τελευταίας ενότητας είναι να αποδομήσει την ψηφιακή πραγματικότητα στα
πλαίσια της καθημερινότητας. Μετά το πέρας της ενότητας, προσδοκώμενα αποτελέσματα αποτελούν η
εμπεριστατωμένη άποψη του αναγνώστη σε κάθε επίπεδο της ψηφιακής πραγματικότητας όπως επίσης
να υπάρχει επίγνωση του κινδύνου και των προκλήσεων που δημιουργεί η εξέλιξη .
Λέξεις-Κλειδιά : ψηφιακή πραγματικότητα, καθημερινότητα, προκλήσεις.
5.1 Εφαρμογές και πλατφόρμες ψηφιακής πραγματικότητας
Οι εφαρμογές και οι πλατφόρμες ψηφιακής πραγματικότητας αναφέρονται σε εργαλεία λογισμικού και
περιβάλλοντα που επιτρέπουν στους χρήστες να βιώσουν ψηφιακές προσομοιώσεις του πραγματικού
κόσμου, εικονικά περιβάλλοντα και επικαλύψεις επαυξημένης πραγματικότητας.
34
Μερικοί τύποι εφαρμογών και πλατφορμών ψηφιακής πραγματικότητας περιλαμβάνουν:
- Πλατφόρμες εικονικής πραγματικότητας (VR) - πρόκειται για καθηλωτικά περιβάλλοντα που
προσομοιώνουν ένα πραγματικό περιβάλλον, επιτρέποντας στους χρήστες να το βιώσουν σαν να ήταν
πραγματικά εκεί. Παραδείγματα πλατφορμών VR περιλαμβάνουν το Oculus, το HTC Vive και το
PlayStation VR.
- Πλατφόρμες επαυξημένης πραγματικότητας (AR) - πρόκειται για εργαλεία λογισμικού που
επικαλύπτουν ψηφιακό περιεχόμενο στον πραγματικό κόσμο. Οι πλατφόρμες AR μπορούν να
χρησιμοποιηθούν για τη βελτίωση των προγραμμάτων εκπαίδευσης, την παροχή διαδραστικών
επιδείξεων προϊόντων ή τη δημιουργία καθηλωτικών εμπειριών παιχνιδιού. Παραδείγματα
πλατφορμών AR περιλαμβάνουν το ARKit της Apple, το ARCore της Google και το Vuforia.
- Πλατφόρμες μικτής πραγματικότητας (MR) - αυτές συνδυάζουν στοιχεία τόσο της VR όσο και της AR για
να δημιουργήσουν καθηλωτικές εμπειρίες που συνδυάζουν τον ψηφιακό και τον φυσικό κόσμο. Οι
πλατφόρμες MR χρησιμοποιούνται σε τομείς όπως η εκπαίδευση, η υγειονομική περίθαλψη και η
κατασκευή. Παραδείγματα πλατφορμών MR περιλαμβάνουν το HoloLens και το Magic Leap της
Microsoft.
- Βίντεο 360 μοιρών - αυτός ο τύπος τεχνολογίας βίντεο επιτρέπει στους χρήστες να βλέπουν ένα
πραγματικό περιβάλλον από όλες τις γωνίες, δίνοντάς τους μια πιο καθηλωτική εμπειρία. Το βίντεο 360
μοιρών χρησιμοποιείται συνήθως στη διαφήμιση, την ψυχαγωγία και τη δημοσιογραφία.
Οι εφαρμογές και οι πλατφόρμες ψηφιακής πραγματικότητας έχουν ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, από
παιχνίδια και ψυχαγωγία έως την εκπαίδευση, την υγειονομική περίθαλψη και την κατασκευή. Γίνονται
επίσης όλο και πιο δημοφιλή σε τομείς όπως η εκπαίδευση εργαζομένων, οι εικονικές συναντήσεις και η
εξ αποστάσεως συνεργασία.
5.2 Η αξία της ψηφιακής πραγματικότητας στις καθημερινές εφαρμογές και στη σύγχρονη αγορά
εργασίας
Οι ψηφιακές πραγματικότητες, όπως η εικονική πραγματικότητα (VR) και η επαυξημένη πραγματικότητα
(AR), προσφέρουν μια σειρά από οφέλη και προστιθέμενη αξία τόσο στις καθημερινές εφαρμογές όσο και
στη σύγχρονη αγορά εργασίας.
Σε καθημερινές εφαρμογές, οι ψηφιακές πραγματικότητες μπορούν να προσφέρουν καθηλωτικές και
ελκυστικές εμπειρίες σε τομείς όπως η ψυχαγωγία, η εκπαίδευση και η υγειονομική περίθαλψη. Για
35
παράδειγμα, η εικονική πραγματικότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία ρεαλιστικών
προσομοιώσεων για εκπαιδευτικούς σκοπούς, όπως προσομοιωτές πτήσης για πιλότους ή χειρουργικές
προσομοιώσεις για επαγγελματίες υγείας. Το AR μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη βελτίωση των
μαθησιακών εμπειριών επικαλύπτοντας ψηφιακές πληροφορίες σε αντικείμενα του πραγματικού κόσμου,
όπως σε εκθέματα μουσείων ή εκπαιδευτικές εφαρμογές.
Στη σύγχρονη αγορά εργασίας, η ψηφιακή πραγματικότητα μπορεί να προσφέρει σημαντική
προστιθέμενη αξία σε κλάδους όπως η μεταποίηση, οι κατασκευές και η αρχιτεκτονική. Μπορούν να
χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία εικονικών πρωτοτύπων, επιτρέποντας ταχύτερες και πιο
αποτελεσματικές επαναλήψεις σχεδιασμού. Το AR μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να παρέχει στους
εργαζόμενους πληροφορίες και καθοδήγηση σε πραγματικό χρόνο κατά την εκτέλεση εργασιών,
αυξάνοντας την παραγωγικότητα και την ασφάλεια. Επιπλέον, οι ψηφιακές πραγματικότητες μπορούν να
διευκολύνουν την εξ αποστάσεως συνεργασία και επικοινωνία, επιτρέποντας στις ομάδες να
συνεργάζονται πιο αποτελεσματικά πέρα από γεωγραφικά όρια.
Συνολικά, η προστιθέμενη αξία των ψηφιακών πραγματικοτήτων στις καθημερινές εφαρμογές και στη
σύγχρονη αγορά εργασίας προέρχεται από την ικανότητά τους να δημιουργούν καθηλωτικές και
διαδραστικές εμπειρίες, να βελτιώνουν τη μάθηση και την κατάρτιση, να παρέχουν πληροφορίες και
καθοδήγηση σε πραγματικό χρόνο και να διευκολύνουν τη συνεργασία και την επικοινωνία. Καθώς η
τεχνολογία συνεχίζει να προοδεύει, μπορούμε να περιμένουμε να δούμε ακόμη πιο καινοτόμες
εφαρμογές και θήκες χρήσης για ψηφιακές πραγματικότητες.
5.3 Προκλήσεις ψηφιακής πραγματικότητας
Οι ψηφιακές πραγματικότητες, όπως η εικονική πραγματικότητα, η επαυξημένη πραγματικότητα και η
μικτή πραγματικότητα, προσφέρουν συναρπαστικές δυνατότητες για τη βελτίωση των ανθρώπινων
εμπειριών σε διάφορους τομείς, από την ψυχαγωγία και τα παιχνίδια μέχρι την εκπαίδευση και την
υγειονομική περίθαλψη. Ωστόσο, υπάρχουν αρκετές προκλήσεις που πρέπει να αντιμετωπιστούν για την
πλήρη αξιοποίηση των δυνατοτήτων αυτών των τεχνολογιών. Ακολουθούν μερικές από τις βασικές
προκλήσεις που σχετίζονται με την ψηφιακή πραγματικότητα:
- Τεχνικές προκλήσεις: Οι ψηφιακές πραγματικότητες απαιτούν πολύπλοκα συστήματα υλικού και
λογισμικού για να λειτουργήσουν, και υπάρχουν ακόμα τεχνικές προκλήσεις που πρέπει να
ξεπεραστούν, όπως η βελτίωση της ανάλυσης και του οπτικού πεδίου συσκευών εικονικής και
επαυξημένης πραγματικότητας, η μείωση του λανθάνοντος χρόνου και η βελτίωση της ακρίβειας
παρακολούθησης.
36
- Δημιουργία περιεχομένου: Η ψηφιακή πραγματικότητα απαιτεί περιεχόμενο υψηλής ποιότητας για να
είναι πραγματικά καθηλωτικό και ελκυστικό, αλλά η δημιουργία τέτοιου περιεχομένου μπορεί να είναι
χρονοβόρα και δαπανηρή. Υπάρχει ανάγκη για νέα εργαλεία και τεχνικές για να γίνει η δημιουργία
περιεχομένου πιο αποτελεσματική και προσβάσιμη.
- Υιοθέτηση από τον χρήστη: Ενώ η ψηφιακή πραγματικότητα προσφέρει συναρπαστικές δυνατότητες,
μπορεί επίσης να εκφοβίσει τους νέους χρήστες. Υπάρχει ανάγκη για πιο φιλικές προς το χρήστη
διεπαφές και εμπειρίες που μπορούν να βοηθήσουν τους χρήστες να ξεκινήσουν με αυτές τις
τεχνολογίες.
- Ηθικές και νομικές ανησυχίες: Η ψηφιακή πραγματικότητα εγείρει μια σειρά από ηθικές και νομικές
ανησυχίες, όπως το απόρρητο, η ασφάλεια των δεδομένων και τα δικαιώματα πνευματικής ιδιοκτησίας.
Υπάρχει ανάγκη για σαφείς κατευθυντήριες γραμμές και κανονισμούς για να διασφαλιστεί ότι αυτές οι
τεχνολογίες χρησιμοποιούνται με υπεύθυνο και ηθικό τρόπο.
- Προσβασιμότητα: Η ψηφιακή πραγματικότητα μπορεί να προσφέρει νέες δυνατότητες στα άτομα με
αναπηρία, αλλά μπορεί επίσης να παρουσιάσει νέα εμπόδια. Υπάρχει ανάγκη για περισσότερη έρευνα
και ανάπτυξη για να διασφαλιστεί ότι αυτές οι τεχνολογίες είναι προσβάσιμες σε όλους.
- Υγεία και ασφάλεια: Η ψηφιακή πραγματικότητα μπορεί να έχει σωματικές και ψυχολογικές
επιπτώσεις στους χρήστες, όπως ναυτία ή καταπόνηση των ματιών. Υπάρχει ανάγκη για περισσότερη
έρευνα για την κατανόηση αυτών των επιπτώσεων και την ανάπτυξη τρόπων για τον μετριασμό τους.
- Κόστος: Η ψηφιακή πραγματικότητα μπορεί να είναι ακριβή, τόσο για τους χρήστες όσο και για τους
προγραμματιστές. Υπάρχει ανάγκη για πιο προσιτές λύσεις υλικού και λογισμικού, καθώς και βιώσιμα
επιχειρηματικά μοντέλα για δημιουργούς περιεχομένου και προγραμματιστές.
Συνολικά, η αντιμετώπιση αυτών των προκλήσεων θα απαιτήσει συνεργασία μεταξύ τεχνολογικών
εταιρειών, δημιουργών περιεχομένου, ερευνητών, υπευθύνων χάραξης πολιτικής και χρηστών για να
διασφαλιστεί ότι η ψηφιακή πραγματικότητα μπορεί να αξιοποιήσει πλήρως τις δυνατότητές τους ως
τεχνολογία μετασχηματισμού.
37
Σύνοψη
Εν κατακλείδι, η ψηφιακή πραγματικότητα XR περιλαμβάνοντας AR, MR και VR αποτελούν όλες εξίσου
συναρπαστικές και ταχέως εξελισσόμενες τεχνολογίες που έχουν τη δυνατότητα να φέρουν επανάσταση
στον τρόπο που ζούμε, εργαζόμαστε και παίζουμε. Σημαντικό μέλημα του σύγχρονου ανθρώπου είναι να
αντισταθμίσει τα πλεονεκτήματα έναντι των μειονεκτημάτων που ενδεχομένως να φέρνουν οι
συγκεκριμένες τεχνολογίες αν δεν χρησιμοποιηθούν με σύνεση.
Αναφορές/Σχετική Βιβλιογραφία
[30] C. Liaskos, G. Pyrialakos, A. Pitilakis, A. Tsioliaridou, M. Christodoulou, N. Kantartzis, S. Ioannidis, A.
Pitsillides, and I. Akyildiz, “ The internet of metamaterial things and their software enablers,” Int.
Telecommun. Union J, vol. 1, no. 1, pp. 55–77, 2020.
[31] C.Liaskos,L.Mamatas,A.Pourdamghani,A.Tsioliaridou,S.Ioannidis, A. Pitsillides, S. Schmid, and I. Akyildiz,
“ Software-defined reconfig- urable intelligent surfaces: From theory to end-to-end implementation,” IEEE
Proceedings, 2022.
[32] X. Liu, Y. Deng, C. Han, and M. Di Renzo, “ Learning-based prediction, rendering and transmission for
interactive virtual reality in ris-assisted terahertz networks,” IEEE Journal on Selected Areas in Communica-
tions, 2021.
[33] C. Chaccour, M. N. Soorki, W. Saad, M. Bennis, and P. Popovski, “ Risk-based optimization of virtual
reality over terahertz reconfigurable intelligent surfaces,” in ICC 2020-2020 IEEE International Conference
on Communications (ICC). IEEE, 2020, pp. 1–6.
Δραστηριότητα 1: Αναφέρεται ποιες από τις παραπάνω πλατφόρμες έχετε χρησιμοποιήσει
είτε για ψυχαγωγικούς σκοπούς είτε στην εργασία/σπουδές σας.
Δραστηριότητα 2: Αναφέρεται ποια πρόκληση από τις παραπάνω σας φαίνεται πιο
σημαντική και γιατί.