Realtà virtuale: cos’è e come funziona

In a Computer Science Class Boy Wearing Virtual Reality Headset Works on a Programing Project.
La realtà virtuale è una simulazione realistica e immersiva di un ambiente tridimensionale a 360 gradi, creata utilizzando software e hardware interattivi e vissuta o controllata tramite i movimenti del corpo.

La realtà virtuale è una simulazione realistica e immersiva di un ambiente tridimensionale a 360 gradi, creata utilizzando software e hardware interattivi e vissuta o controllata tramite i movimenti del corpo.

La differenze tra realtà virtuale e aumentata consiste nel fatto che nella VR non c’è alcun legame o percezione dello spazio fisico reale, essendo immersi in uno scenario ricostruito in computer grafica.

La realtà virtuale entra a far parte della cultura popolare dall’inizio degli anni Ottanta con i libri di William Gibson, come Neuromancer, che aprono il fortunato filone letterario del cyberpunk. L’imprenditore Jaron Lanier, nel 1985 fonda l’azienda VPL Research e inizia a sviluppare i primi dispositivi per la realtà virtuale. Nel 1999, Philip Rosedale fonda Linden Lab e crea il primo mondo virtuale 3d chiamato Second Life, molto simile all’applicazione di VR Facebook Horizon che sarà presto disponibile su visori di realtà virtuale Oculus.

Come funziona la realtà virtuale

La VR permette di immergersi in un ambiente completamente ricostruito in computer grafica e per essere fruita necessita di dispositivi e visori dedicati per la realtà virtuale: cosa sono questi dispositivi e come funzionano?

I moderni visori si basano sulla tecnologia di cui sono dotati gli smartphone che abbiamo in tasca: giroscopi e accelerometri, schermi HD per la visione stereoscopica e processori di ultima generazione per permettere alte velocità computazionali.

Al fine di trasmettere un’impressione spaziale, vengono generate e visualizzate due immagini da diverse prospettive (proiezione stereo). Esistono diverse tecnologie disponibili per portare la rispettiva immagine all’occhio destro. Viene fatta una distinzione tra tecnologie attive (ad es. occhiali con otturatore) e passive (ad es. filtri polarizzatori). Le prestazioni sono una componente fondamentale per fruire di una buona esperienza di realtà virtuale: nei soggetti più sensibili, dei visori poco prestanti possono indurre negli utenti il motion sickness.

Questo disturbo neurologico può condurre a nausea, vomito o giramenti di testa, sensazioni che si provano quando si avverte la differenza tra un movimento aspettato e quello reale: in pratica, quando si sposta la testa ad una certa velocità, il cervello si aspetta che l’immagine percepita si sposti di conseguenza. Per un approfondimento sui visori, potete leggere l’articolo a questo link.

La costruzione degli scenari di realtà virtuale può avvenire tramite metodologie e tecniche differenti. Le più semplici riproducono la realtà tramite l’uso di fotocamere e tecniche come la fotogrammetria.

La produzione indipendente di immagini e video VR è incrementata negli ultimi anni grazie alla diffusione delle fotocamere omnidirezionali, note anche come fotocamere a 360 gradi. Queste hanno la capacità di scattare fotografie sferiche, anche se a bassa risoluzione o in formati altamente compressi per lo streaming online di video.
Le riprese a 360 gradi possono essere combinate con elementi virtuali per unire realtà e finzione attraverso effetti speciali. Le telecamere VR sono disponibili in vari formati, con un numero variabile di obiettivi installati nella telecamera.

La fotogrammetria, invece, fa uso di fotocamere classiche e consiste nel combinare diverse fotografie ad alta risoluzione per la creazione di oggetti e ambienti 3D dettagliati per applicazioni di VR.

La costruzione di scenari complessi che non partono da elementi reali è affidata ai designer che utilizzano strumenti CAD per creare gli ambienti 3D e gli oggetti virtuali.

Citiamo a titolo esemplificativo il più famoso software di modellazione 3D open source, Blender.

Una volta creati i mondi virtuali, deve essere possibile interagirci ed esplorarli, qui entrano in gioco i motori grafici 3D. I due più famosi utilizzati dagli sviluppatori negli ultimi anni sono Unreal Engine e Unity3D. Tramite questi software è possibile programmare elementi come la fisica del nostro ambiente e la sua illuminazione.

Abbiamo parlato in precedenza dei visori come dispositivo hardware essenziale, molto spesso questi sono forniti in dotazione con dispositivi che permettono l’interazione negli ambienti virtuali.

Dal punto di vista tecnologico, i dispositivi più semplici sono i controller: anch’essi dotati di giroscopi, permettono inoltre l’interazione grazie a joystick e pulsanti.

Più complessi sono invece i guanti, che una volta indossati, permettono di interagire con gli elementi virtuali direttamente tramite l’utilizzo delle mani. Il loro principio di funzionamento si basa su sensori disposti lungo il guanto e presentano eventualmente attuatori aptici per fornire feedback all’utente e dare sensazioni tattili per rendere l’esperienza ancora più immersiva. Un esempio di questi è Manus VR.

Un’altra modalità di interazione prevede sempre l’utilizzo delle mani, ma senza bisogno di indossare altri dispositivi. Il tracciamento delle mani può avvenire tramite due diverse tecnologie:

  • emettitori e sensori ad infrarossi ed elaborazione del segnale di ritorno (es. Leapmotion)
  • fotocamere a bassa risoluzione ed elaborazione di immagini (es. Oculus Quest)

Per esplorare i mondi virtuali come se si stesse esplorando la realtà e senza il rischio di andare sbattere contro la parete della stanza o inciampare nel tavolino del soggiorno, sono disponibili in commercio tapis roulant omnidirezionali come quelli sviluppati da Virtuix che ora si sta specializzando nelle arene per il gaming in VR.

Articolo di AI4BUSINESS

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