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VR: una tecnologia immersiva per la creazione di mondi artificiali paralleli

Negli scorsi articoli abbiamo parlato assiduamente di Realtà Virtuale, delle interazioni che essa ha con il mondo medico e sul possibile futuro della disciplina, ma non siamo ancora veramente entrati nel dettaglio e non abbiamo ancora spiegato come funziona veramente questa incredibile tecnologia. Il concetto di VR rimane comunque lo stesso utilizzato negli altri articoli: usare la tecnologia informatica per creare un mondo tridimensionale simulato che un utente possa manipolare ed esplorare, sentendosi come se fosse parte di quel mondo. Scienziati, teorici e ingegneri hanno progettato decine di dispositivi e applicazioni per raggiungere questo obiettivo. 

Oggi, le opinioni divergono su ciò che costituisce esattamente una vera esperienza VR, ma in generale essa dovrebbe includere:

-Immagini tridimensionali che sembrano essere a grandezza naturale dal punto di vista dell'utente;

-La capacità di tracciare i movimenti, in particolare i movimenti della testa e degli occhi, e di regolare corrispondentemente le immagini sul display dell'utente per riflettere il cambiamento di prospettiva.

In questo e nei prossimi articoli, esamineremo alcune delle caratteristiche della VR, alcune delle tecnologie utilizzate nei sistemi VR, alcune delle sue applicazioni, alcune preoccupazioni sulla realtà virtuale e una breve storia della disciplina. Innanzitutto, vediamo come gli esperti definiscono gli ambienti virtuali, iniziando con quella che è la caratteristica sicuramente fondamentale, ovvero: l’Immersione.

In un ambiente di realtà virtuale, un utente sperimenta l'immersione o la sensazione di essere dentro e parte di quel mondo. È anche in grado di interagire con il suo ambiente in modi significativi. La combinazione di un senso di immersione e interattività è indicata in italiano con il termine “telepresenza”, che in questo caso sottolinea come un'esperienza VR effettiva renda praticamente inconsapevoli dell’ambiente reale che ci circonda. Jonathan Steuer, scienziato informatico che ci ha donato questa definizione di telepresence, ha inoltre proposto la necessaria esistenza di due componenti principali affinché si raggiunga l’immersione, ovvero: profondità dell’informazione ampiezza dell’informazione

Con profondità dell’informazione, egli si riferisce alla quantità e alla qualità dei dati nei segnali che un utente riceve quando interagisce in un ambiente virtuale. Per l'utente, questo, potrebbe riferirsi alla risoluzione di un display, alla complessità della grafica dell'ambiente, alla sofisticazione dell'output audio del sistema, eccetera.

Steuer definisce invece l'ampiezza delle informazioni come il "numero di dimensioni sensoriali presentate simultaneamente". Un'esperienza di ambiente virtuale ha perciò una vasta gamma di informazioni se stimola tutti i sensi. La maggior parte delle esperienze ambientali virtuali oggi privilegia componenti visivi e audio rispetto ad altri fattori di stimolazione sensoriale, ma un numero crescente di scienziati e ingegneri sta studiando come incorporare anche il senso del tatto (i cosiddetti “sistemi aptici”). 

Affinché l'immersione sia efficace dal punto di vista visivo, come abbiamo detto, l'utente deve essere in grado di esplorare quello che sembra essere un ambiente virtuale a grandezza naturale e di cambiare prospettive a proprio piacimento. Se, ad esempio, l'ambiente virtuale è costituito da un singolo oggetto posto nel mezzo di una stanza, un utente dovrebbe essere in grado di visualizzarlo da qualsiasi angolazione e il punto di vista dovrebbe spostarsi in base a dove l'utente sta guardando. Inoltre, informazione mirata ai più ferrati in materia, per creare un'esperienza visiva convincente i display dovrebbero proiettare un frame rate (frequenza dei fotogrammi, un filmato, o un'animazione al computer è infatti nient’altro che una sequenza di immagini riprodotte ad una velocità sufficientemente alta da fornire, all'occhio umano, l'illusione del movimento) di almeno 20-30 frame al secondo, nonostante l’ideale sia chiaramente intorno ai 60 frame al secondo, per garantire la massima fluidità.

Altro punto fondamentale è il tempo di attesa presente tra quando un utente agisce e quando l'ambiente virtuale riflette l'azione; questa situazione è definita come latenza (lag, in inglese). Gli studi con i simulatori di volo mostrano che gli esseri umani possono rilevare una latenza di oltre 50 millisecondi. La rilevazione del lag da parte dell’utente, fa prendere coscienza di essere in un ambiente artificiale e distrugge così il senso di immersione. Nei sistemi VR, con il termine “swimming” ci si riferisce proprio all'effetto della latenza e, se guardando in giro nell’ambiente VR ci si accorgesse che il cambiamento del punto di vista non era istantaneo, c’è addirittura la possibilità di sperimentare la cosiddetta “motion sickness”, che consiste principalmente in nausea e vertigini.

Quindi, esperienze davvero coinvolgenti fanno dimenticare all'utente l’ambiente reale che lo circonda, facendo sì che il computer diventi a tutti gli effetti una non-entità. Per raggiungere l'obiettivo della vera immersione, gli sviluppatori dovranno elaborare metodi di input sicuramente più naturali.

Invece, da un punto di vista uditivo, per un’immersione assolutamente convincente, il sistema VR dovrebbe adattarsi in tempo reale durante l’esplorazione del mondo artificiale. Se l'ambiente infatti incorpora il suono 3D (attraverso cui si possono simulare rumori provenienti da diverse direzioni), l'utente deve essere convinto che l'orientamento del suono si sposta in modo naturale mentre manovra attraverso l'ambiente; insomma, la stimolazione sensoriale deve essere coerente. Se la VR mostra una scena perfettamente immobile, ad esempio, non ti aspetteresti di sentire il rumore causato da venti fortissimi, o più semplicemente se un’azione sta avvenendo alla propria destra, sarebbe inopportuno che il suono arrivasse da altre direzioni.

Avviandoci verso la conclusione, c’è un ultimo punto da trattare: l’immersione in un ambiente virtuale è una cosa, ma affinché un utente si senta veramente coinvolto, deve esserci anche un elemento di interazione. Fino a poco tempo fa, le applicazioni della tecnologia VR consentivano di avere un'esperienza relativamente passiva. Mentre gli utenti sentivano un senso di immersione, l'interattività era limitata semplicemente a spostare il loro punto di vista guardandosi intorno, rendendo il loro percorso predeterminato e inalterabile. L'interattività comunque dipende da molti fattori. Steuer suggerisce che tre di questi fattori siano la velocità, l'intervallo e la mappatura. Egli definisce con speed, la velocità con cui le azioni dell'utente vengono incorporate nel modello del computer e riflesse in un modo che l'utente possa percepire. Con range si riferisce al numero di possibili risultati che potrebbero derivare da una determinata azione dell'utente. Con mapping, invece, la capacità del sistema di produrre risultati naturali in risposta alle azioni dell'utente. 

La navigazione all'interno di un ambiente virtuale è anch’essa un tipo di interattività e se un utente può dirigere il proprio movimento all'interno dell'ambiente, essa può essere definita come un'esperienza interattiva. Quando un ambiente virtuale è interessante e coinvolgente, gli utenti sono più disposti a sospendere l'incredulità e immergersi. La vera interattività include inoltre la possibilità di modificare l'ambiente, raccogliendo ad esempio oggetti da uno scaffale. Infatti, un buon ambiente virtuale risponderà alle azioni dell'utente in un modo certamente sensato e coerente. Quella dell’interazione è una caratteristica assolutamente fondamentale; gli sviluppatori hanno difatti scoperto che gli utenti sentono un senso più forte di telepresenza quando l'interazione è facile e interessante, anche se la VR non è fotorealistica. Ambienti anche ultra-realistici che però non hanno possibilità di interazione, fanno perdere rapidamente l'interesse agli utenti, catapultandoli nuovamente nella realtà.


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    Stefano Cavallari

    Studente di Scienze Politiche e delle Relazioni Internazionali presso l'Università degli Studi di Milano, da sempre interessato al mondo della politica, società e diplomazia con un focus particolare su Sud America, Nord Africa e Medio Oriente. Se c'è qualcosa in cui credo fortemente è la necessità di puntare sui giovani in quanto futura classe dirigente; il cambiamento, sperando in senso positivo, può infatti partire proprio da noi.

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Salute e Benessere


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VR Virtualreality MondiArtificiali TraScienzaeConoscenza

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