Mixed Reality และ Augmented Reality

tech2-1

ในบทความก่อนผมได้นำเสนอการแสดงผลในรูปแบบใหม่คือ ความจริงเสมือน (VR: Virtual Reality) ซึ่งเป็นการจำลองสภาวะแวดล้อมเสมือนขึ้นมาให้ผู้ใช้รู้สึกเหมือนเข้าไปอยู่ในอีกโลกหนึ่ง ผ่านอุปกรณ์ประเภทหน้าจอติดศีรษะ (Head-Mounted Display) ไปแล้ว

ในบทความนี้ ผมจะกล่าวถึงเทคโนโลยีอีกสองประเภทคือ ความจริงเสริม (AR: Augmented Reality) และความจริงผสม (MR: Mixed Reality) ที่มีความคล้ายคลึงกันในด้านการใช้งาน นั่นคือมักจะใช้ผ่านอุปกรณ์หน้าจอติดศีรษะหรือแว่นตาอัจฉริยะเหมือนกัน แต่ถ้าศึกษาลงลึกแล้วจะพบว่า VR, AR, และ MR จะเป็นแนวคิดที่มีความสัมพันธ์กันแต่ก็มีความแตกต่างเป็นเอกลักษณ์ของตนเอง อย่างไรก็ดีเทคโนโลยีปัจจุบันยังไม่สามารถแยกความแตกต่างของสามแนวคิดนี้ได้อย่างเด่นชัดนัก

ความต่อเนื่องระหว่าง โลกแห่งความเป็นจริงและโลกเสมือน
แนวคิดเรื่องความสัมพันธ์ระหว่างโลกแห่งความเป็นจริงและโลกเสมือนนั้นเป็นที่สนใจของนักวิจัยมาตั้งแต่ยุคทศวรรษที่ 1990 แล้ว โดยเป็นส่วนหนึ่งของด้านการสร้างภาพด้วยคอมพิวเตอร์ นักวิจัยคนหนึ่งชื่อ มิลแกรม ได้นำเสนอแนวคิดเรื่องของความต่อเนื่องระหว่างโลกแห่งความเป็นจริงและโลกเสมือน (Reality-Virtuality Continuum) ไว้ในปี 1995 โดยเสนอว่า โลกแห่งความเป็นจริงและโลกเสมือนนั้นไม่ได้แยกออกจากกันอย่างเด็ดขาด แต่ว่าอยู่บนแถบของความต่อเนื่อง (Continuum)1 โดยที่โลกแห่งความเป็นจริง (Reality) จะอยู่สุดขอบด้านหนึ่ง และสุดขอบอีกด้านจะเป็นโลกเสมือน (Virtuality) แต่ตำแหน่งตรงกลางระหว่างปลายขอบนั้นจะเป็นสถานที่ซึ่งโลกแห่งความเป็นจริงกับโลกเสมือนนั้นอยู่ปะปนกันได้ หรือที่เรียกว่าความจริงผสมนั่นเอง (Mixed Reality)

tech2-2

ถ้าต้องการสร้างกราฟิกไดโนเสาร์ 3 มิติ โดยไม่มีมาร์กเกอร์ และสามารถทำให้ไดโนเสาร์นั้นตั้งอยู่บนโต๊ะ (จริง) ได้ และปรับสีของไดโนเสาร์ตามแสงไฟที่ส่อง มีทิศทางเงาที่ถูกต้องด้วย จะเป็นความท้าทายในด้านวิทยาการคอมพิวเตอร์อย่างมาก

การผสมปนเปกันระหว่างความเป็นจริงกับสิ่งจำลองในโลกเสมือนนั้นมี 2 รูปแบบใหญ่ๆ รูปแบบแรกเป็นการนำข้อมูลหรือสภาวะจากโลกแห่งความเป็นจริงเข้าไปแสดงในโลกเสมือน เรียกว่า โลกเสมือนเสริม (Augmented Virtuality หรือ AV) ซึ่งการทำงานในลักษณะนี้เป็นเรื่องที่ค่อนข้างพบเห็นได้ทั่วไป เนื่องจากมนุษย์เรานั้นอยู่ในโลกแห่งความเป็นจริง ส่วนโลกเสมือนนั้นสร้างขึ้นมาด้วยคอมพิวเตอร์ เช่น เกมหรือโลกจำลองออนไลน์ ดังนั้นการปฏิสัมพันธ์ระหว่างสองโลกนี้มักเป็นการนำข้อมูลจากโลกจริงเข้าไปใช้ในโลกเสมือนอยู่แล้ว เช่น การเล่นเกมคอมพิวเตอร์นั้นผู้เล่นอยู่ในโลกแห่งความเป็นจริง และใช้อุปกรณ์นำเข้าประเภทเมาส์หรือคีย์บอร์ดบังคับตัวละครในโลกของเกม (ซึ่งเป็นโลกเสมือนแบบหนึ่ง) หรือในระบบการเรียนการสอนในโลกจำลอง เช่น Second Life2 ที่ผู้เรียนจะบังคับตัวละคร (Avatar) และโต้ตอบกับผู้สอนผ่านโลกจำลอง นั้นก็มีการนำวิดีโอการสอนจากโลกแห่งความเป็นจริงฉายเข้าไปในโลกจำลองด้วย

ส่วนรูปแบบที่สอง เป็นการนำข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์จากโลกเสมือนมาแสดงผสมเข้ากับโลกจริง เรียกว่า ความจริงเสริม (Augmented Reality หรือ AR) ซึ่งเป็นที่ฮือฮากันอยู่พักหนึ่งตอนที่สมาร์ทโฟนเริ่มเป็นที่นิยม การแสดงผลในลักษณะของความจริงเสริมช่วงแรกนั้นมักทำผ่านกล้องของสมาร์ทโฟน โดยแสดงข้อมูลหรือกราฟิกจากโลกเสมือนซ้อนทับลงไปกับภาพวิดีโอของวัตถุจริงที่เห็นผ่านกล้องของสมาร์ทโฟน เช่น หนังสือ (จริง) ที่มีสัญลักษณ์ที่เรียกว่า AR Marker อยู่ เมื่อดูสัญลักษณ์นั้นผ่านกล้องแอพพลิเคชั่นจะสร้างตัวละครสามมิติขึ้นมาแสดงผลซ้อนทับลงไปในตำแหน่งของ AR Marker นั้น ทำให้เหมือนตัวละครโผล่ออกมาจากหนังสือได้ (ผู้สนใจสามารถลองหาวิดีโอการทำงานของลักษณะนี้ได้ใน YouTube โดยค้นหาคำว่า AR book ครับ)

ดังนั้น จะเห็นคำว่า Mixed Reality กับ Augmented Reality นั้นมีความเกี่ยวข้องกัน โดย MR นั้นประกอบไปด้วย AR และ AV แต่เนื่องจากการทำงานแบบ Augmented Virtuality อาจไม่เป็นที่น่าสนใจเท่าไร ปัจจุบันนี้คนส่วนมากเมื่อกล่าวถึง Mixed Reality ก็จะหมายถึง Augmented Reality นั่นเอง

e209_1

ฉบับที่ 209 เดือนพฤษภาคม

Digital Literacy เรื่องครอบครัว รู้ทันดิจิทัล

อุปกรณ์แสดงผล ในแบบของความจริงเสริม
การแสดงผลในรูปแบบของ Augmented Reality แบบเดิมนั้นเป็นการนำคอมพิวเตอร์กราฟิกมาแสดงผลบนหน้าจอผสมกับวิดีโอที่มาจากกล้อง ดังตัวอย่างของหนังสือ AR ที่กล่าวไปแล้ว อุปกรณ์อีกตัวหนึ่งซึ่งโด่งดังมากในปีก่อนนั่นคือ Google Glass ก็ทำงานในลักษณะของ Augmented Reality เช่นกัน โดยจะใช้โปรเจ็คเตอร์ขนาดเล็กฉายภาพลงไปบนกระจกของแว่นตา ซ้อนทับไปกับภาพของโลกจริงที่ผู้ใช้มองเห็น

ปัจจุบันนี้ ไมโครซอฟต์กำลังพัฒนาอุปกรณ์ AR รุ่นใหม่ เรียกว่า HoloLens3 ซึ่งมีรูปร่างเหมือนแว่นตาขนาดใหญ่ และมีองค์ประกอบที่ซับซ้อนมากกว่า Google Glass เนื่องจาก HoloLens สามารถตรวจจับผ่านกล้อง 4 ตัวได้ว่าผู้ใช้กำลังอยู่ในสภาพแวดล้อมแบบไหน และมีกล้องอีกตัวเพื่อตรวจจับความลึกของสิ่งที่ผู้ใช้กำลังมองอยู่ และยังมีกล้อง 2 เมกะพิกเซล ที่ใช้ในการถ่ายวิดีโอและถ่ายภาพด้วย นอกจากนี้ยังมีเซ็นเซอร์ที่ใช้วัดตำแหน่งของศีรษะว่ากำลังหันไปทางไหน ประกอบกับไมโครโฟนอีก 4 ตัว เพื่อรับการสั่งการด้วยเสียงจากผู้ใช้ ระบบทั้งหมดทำงานบนซีพียูอินเทลและระบบปฏิบัติการวินโดวส์ 10 ซึ่งทั้งหมดถูกใส่ลงไปใน HoloLens จึงทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องคอมพิวเตอร์อื่นประกอบในการใช้งาน (ซึ่งต่างจากระบบ VR เช่น Oculus Rift หรือ Sony VR ที่ต้องใช้คอมพิวเตอร์อีกตัวในการสร้างโลกจำลอง)

tech2-3

Mixed Reality คือ การนำข้อมูลสารสนเทศจากทั้งโลกจริงและโลกเสมือนมาผสมกัน ซึ่งต่างจากการทำงานของ Virtual Reality ที่เป็นการจำลองโลกเสมือนอย่างเดียว ทั้งสองระบบเป็นรูปแบบการใช้งานคอมพิวเตอร์แบบใหม่ที่มีความน่าสนใจทั้งคู่โดยมีเป้าหมายการใช้งานที่ต่างกัน

จากส่วนประกอบของฮาร์ดแวร์ที่ใช้สร้าง HoloLens จะเห็นได้ว่า ระบบนี้สามารถตรวจจับและทำความเข้าใจกับสภาพแวดล้อมที่ผู้ใช้ทำงานอยู่ได้ละเอียดกว่า Google Glass มาก ซึ่งเป็นเรื่องจำเป็นในการสร้างประสบการณ์การใช้งานแบบ Augmented Reality เนื่องจากการทำงานแบบ Augmented Reality ต้องนำข้อมูลจากสองส่วนมาผสมกัน นั่นคือจากโลกจริงและโลกเสมือน นอกจากนี้ถ้าต้องการสร้างการโต้ตอบกันระหว่างสิ่งของในโลกจริงกับสิ่งของเสมือนนั้นจะยิ่งมีความซับซ้อนมากกว่าระบบแบบ Virtual Reality ซึ่งสร้างโลกเสมือนเพียงอย่างเดียวอีกด้วย เช่นการสร้างกราฟิกรูปไดโนเสาร์ลงไปบน AR Marker นั้นอาจไม่ซับซ้อนเท่าไร แต่ถ้าต้องการสร้างกราฟิกไดโนเสาร์ 3 มิติ โดยไม่มีมาร์กเกอร์ และสามารถทำให้ไดโนเสาร์นั้นตั้งอยู่บนโต๊ะ (จริง) ได้ และปรับสีของไดโนเสาร์ตามแสงไฟที่ส่อง มีทิศทางเงาที่ถูกต้องด้วย จะเป็นความท้าทายในด้านวิทยาการคอมพิวเตอร์อย่างมาก

ตอนนี้ HoloLens ยังอยู่ในช่วงวิจัยและพัฒนานะครับ โดยไมโครซอฟต์ได้เริ่มจำหน่าย HoloLens ให้กับผู้พัฒนาแล้วในราคาถึง 3,000 เหรียญต่อเครื่อง ซึ่งเป็นราคาที่สูงกว่า Oculus Rift ถึง 5 เท่า แต่ก็อย่าลืมว่าจะใช้ Oculus Rift ได้ต้องมีคอมพิวเตอร์สมรรถนะสูงอีกเครื่องด้วย ซึ่งประมาณกันว่าคอมพิวเตอร์ที่จะใช้กับ Oculus Rift ได้นั้นจะมีราคาประมาณ 2,500 เหรียญ สุดท้ายทั้งสองระบบก็มีราคาที่ใกล้เคียงกันครับ

สรุป
การแสดงผลในลักษณะของ Mixed Reality คือ การนำข้อมูลสารสนเทศจากทั้งโลกจริงและโลกเสมือนมาผสมกัน ซึ่งต่างจากการทำงานของ Virtual Reality ที่เป็นการจำลองโลกเสมือนอย่างเดียว ทั้งสองระบบเป็นรูปแบบการใช้งานคอมพิวเตอร์แบบใหม่ที่มีความน่าสนใจทั้งคู่โดยมีเป้าหมายการใช้งานที่ต่างกัน อย่างไรก็ดี อุปกรณ์ที่ใช้ในทั้งสองระบบยังมีความคล้ายกันอยู่ โดยมักสร้างในรูปแบบของจอแสดงผลติดศีรษะหรือแว่นตา นอกจากนี้ระบบที่ใช้ในรูปแบบหนึ่งอาจปรับไปใช้กับอีกรูปแบบได้ไม่ยากนัก เช่นอุปกรณ์ VR ที่มีการนำภาพวิดีโอจากกล้องมาแสดงด้วยก็ทำงานในลักษณะของ Augmented Virtuality ซึ่งเป็น Mixed Reality แบบหนึ่ง ในขณะที่อุปกรณ์แบบ AR ถ้าซ้อนภาพจากโลกเสมือนทับภาพจากโลกจริงทั้งหมดก็ทำงานในลักษณะ VR ได้เช่นกัน

Contributor

sethavidh

ดร.เสฎฐวิทย์ เกิดผล

จบการศึกษาระดับปริญญาเอก สาขาวิศวกรรมศาสตร์คอมพิวเตอร์ มหาวิทยาลัยเซาท์เธิร์นแคลิฟอร์เนียในปี 2548 ปัจจุบันเป็นอาจารย์ประจำภาควิชาวิทยาการคอมพิวเตอร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ นอกเหนือจากการสอนแล้ว ยังได้ร่วมมือกับภาคธุรกิจและรัฐวิสาหกิจสร้างและออกแบบระบบสารสนเทศ จัดตั้งศูนย์ส่งเสริมการใช้งานโปรแกรมรหัสเปิด (Open Source Software) โดยเน้นที่โปรแกรมระบบสำหรับบริษัทและธุรกิจเป็นหลัก

Twitter: twitter.com/Sethavidh

Website: Sethavidh@gmail.com