الحوسبة السطحية

تشير أنواع الأسطح المسطحة إلى الأسطح ثنائية الأبعاد، مثل أسطح الطاولات. وهذا هو الشكل الأكثر شيوعًا للحوسبة السطحية في المجال التجاري، كما يتضح من منتجات مثل PixelSense من مايكروسوفت وiTable. تستخدم المنتجات التجارية المذكورة شاشة LCD متعددة اللمس كشاشة عرض، بينما تستخدم تطبيقات أخرى أجهزة عرض ضوئي. يكمن جزء من جاذبية الحوسبة السطحية ثنائية الأبعاد في سهولة التفاعل وموثوقيته. منذ ظهور الحوسبة اللوحية، تم تطوير مجموعة من التفاعلات الإيمائية البديهية لتكملة الأسطح ثنائية الأبعاد. ومع ذلك، فإن المستوى ثنائي الأبعاد يحد من نطاق التفاعلات التي يمكن للمستخدم القيام بها. علاوة على ذلك، لا يتم اكتشاف التفاعلات إلا عند التلامس المباشر مع السطح. ولإتاحة نطاق أوسع من التفاعل للمستخدم، أُجريت أبحاث لتحسين أنظمة التفاعل للأسطح ثنائية الأبعاد. يتضمن هذا البحث استخدام المساحة فوق الشاشة كبعد إضافي للتفاعل، بحيث يصبح، على سبيل المثال، ارتفاع يدي المستخدم فوق السطح عاملًا مهمًا للتفاعل. يُصنف هذا النظام تحديدًا كنظام هجين يستخدم سطحًا مسطحًا، ولكنه يستخدم مساحة ثلاثية الأبعاد للتفاعل. ^{[ 7 ]}

بينما ركزت معظم الأبحاث في مجال الحوسبة السطحية على الأسطح المستوية، أصبحت الأسطح غير المستوية محط اهتمام الباحثين. ويرتبط الهدف النهائي للحوسبة السطحية بمفهوم الحوسبة المنتشرة ، حيث تُصبح الأسطح اليومية في بيئتنا تفاعلية. ^{[ 8 ]} غالبًا ما تكون هذه الأسطح غير مستوية، لذا بدأ الباحثون باستكشاف الأنماط المنحنية وثلاثية الأبعاد، ومنها الأسطح الكروية والأسطوانية والقطع المكافئ. يُمثل إضافة بُعد ثالث إلى الحوسبة السطحية مزايا وتحديات. من هذه المزايا توفير بُعد إضافي للتفاعل. فعلى عكس الأسطح المستوية، تُتيح الأسطح ثلاثية الأبعاد إحساسًا بالعمق، ولذلك تُصنف على أنها أسطح "واعية بالعمق". وهذا يُتيح تفاعلات إيمائية أكثر تنوعًا. مع ذلك، يتمثل أحد التحديات الرئيسية في تصميم حركات إيمائية بديهية لتسهيل التفاعل مع هذه الأسطح غير المستوية. علاوة على ذلك، تتطلب الأشكال ثلاثية الأبعاد، مثل الكرات والأسطوانات، رؤية من جميع الزوايا، وهو ما يُعرف أيضًا بالشاشات متعددة الاتجاهات. يُعد تصميم واجهات جذابة من جميع الزوايا مهمة صعبة، وكذلك تصميم التطبيقات التي تتناسب مع أنواع الشاشات هذه. ^{[ 8 ]}

تتنوع شاشات العرض المستخدمة في الحوسبة السطحية، بدءًا من شاشات الكريستال السائل (LCD) وشاشات العرض الضوئي وصولًا إلى أسطح الأجسام المادية. كما يمكن استخدام نظارات الواقع المعزز لعرض الصور على الأجسام في العالم الحقيقي. تُصنف شاشات العرض إلى نوعين: شاشات أحادية الرؤية وشاشات متعددة الرؤية. تشمل الشاشات أحادية الرؤية أي شاشة أو سطح مسطح تتم مشاهدته عادةً من زاوية واحدة. أما الشاشات متعددة الرؤية فتشمل أي سطح ثلاثي الأبعاد، مثل الكرة أو الأسطوانة، يسمح بالمشاهدة من أي زاوية. ^{[ 7 ]}

في حال استخدام شاشة عرض أو سطح مادي، يلزم وجود جهاز عرض لعرض الصورة على الشاشة. وتُستخدم أنواع عديدة من أجهزة العرض، منها DLP وLCD وLED. كما تُستخدم تقنيات العرض الأمامي والخلفي. وتكمن ميزة جهاز العرض في قدرته على العرض على أي سطح. إلا أن المستخدم قد يُلقي بظلاله على الشاشة نفسها، مما يُصعّب رؤية التفاصيل الدقيقة.

تُستخدم كاميرات الأشعة تحت الحمراء أو الكاميرات الحرارية لتسهيل اكتشاف الإيماءات. على عكس الكاميرات الرقمية، تعمل كاميرات الأشعة تحت الحمراء بشكل مستقل عن الضوء، معتمدةً بدلاً من ذلك على البصمة الحرارية للجسم. وهذا مفيد لأنه يسمح باكتشاف الإيماءات في جميع ظروف الإضاءة. مع ذلك، قد تحجب الأجسام الأخرى هذه الكاميرات، مما قد يؤدي إلى فقدان تتبع الإيماءات. وتُعدّ كاميرات الأشعة تحت الحمراء شائعة الاستخدام في التطبيقات ثلاثية الأبعاد.