Realtà virtuale: cos’è, come funziona, esempi e applicazioni oggi

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 [...]
Michelantonio Trizio

CTO Wideverse

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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.

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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 onmidirezionali come quelli sviluppati da Virtuix che ora si sta specializzando nelle arene per il gaming in VR.

Ambiti applicativi ed esempi di realtà virtuale

La realtà virtuale come tecnologia ha raggiunto la sua maturità e viene adottata in sempre più ambiti, di seguito vengono trattati i principali.

Gaming

Il settore dei videogiochi è sicuramente quello che sfrutta al meglio tutte le potenzialità della tecnologia. Sony è stata la prima a dotare la sua console di un visore dedicato. Playstation VR ha un discreto successo. La totale immersione diventa il fattore vincente, aumentando il coinvolgimento dei videogiocatori che si trovano al centro dell’azione. Gli sparatutto in mondi post apocalittici regalano emozioni e adrenalina mai provate in precedenza. Titoli come Batman Arkham VR (già disponibile), oppure Ironman VR, permettono di vivere in prima persona e da un punto di vista totalmente nuovo le avventure dei propri supereroi preferiti.

Social Network & strumenti collaborativi

Facebook Horizon, citato in precedenza, è la visione di Mark Zuckerberg di social network in VR. Attualmente in beta su dispositivi Oculus, promette di vivere in realtà virtuale mondi ed esperienze di gioco con alla base la rete di collegamenti di Facebook: il trampolino verso gli scenari di Ready Player One.

In ambito lavorativo stanno nascendo diverse piattaforme che permettono di collaborare in ambienti virtuali. La startup che ha fatto parlare di se recentemente è Spatial.

Fornisce uno strumento per condividere ambienti di lavoro virtuali dove poter interagire con i propri colleghi. E’ possibile mostrare un video, una presentazione, disegnare sulle pareti o attaccare post-it e semplicemente dialogare.

Arte e Design

TiltBrush è l’applicazione in realtà virtuale di Google per disegnare, dipingere e scolpire in 3d a mano libera. Gli artisti possono dare libero sfogo alla propria creatività indossando un visore di VR direttamente in 3D. Oltre alle opere prodotte, che nelle mani di artisti esperti sono molto suggestive, TiltBrush viene usato per vere e proprie esibizioni dal vivo di pittura e scultura in combinazione con sottofondi musicali.

Parlando invece di modellazione CAD, l’italiana Mindesk (recentemente acquisita), fornisce strumenti molti interessanti che permettono di disegnare direttamente in VR. Integrandosi con i più famosi software di modellazione 3D classici come SolidWorks, Rhinoceros e Grasshopper, cancellano i tempi di esportazione dei modelli.

Fiere & showcase

Le fiere sono da sempre uno dei luoghi principali in cui le aziende fanno business. Nonostante l’impossibilità di partecipare a fiere per motivi economici o di distanza o per l’impedimento a spostarsi, le aziende hanno comunque necessità di vendere. Strumenti per creare dimostrazioni in VR accattivanti dei propri prodotti e che siano in grado di convincere il cliente a comprare sono oggi alla portata. Con pochi click è possibile costruire un ambiente che rispecchi l’ambito in cui opera la società, magari cogliendo l’occasione di immergere il cliente direttamente nel proprio stabilimento. È inoltre possibile far visionare i modelli 3d dei prodotti con animazioni ed esplosi. Questo tipo di strumenti altamente personalizzabili stanno trovando adozione anche nel mercato immobiliare, un esempio è Matterport.

Addestramento

Che si tratti di ambito industriale, medico o militare, l’addestramento ricopre un ruolo cruciale. Maggiore è la possibilità per gli allievi di esercitarsi e provare più volte, prima saranno pronti per lavorare sul campo. Il processo di addestramento è spesso però vincolato alla scarsità delle opportunità di esercitarsi. Basti pensare al campo medico in cui non ci sono un numero infinito di pazienti e sale operatorie o al campo militare dove i simulatori di volo sono molto costosi e disponibili solo in alcune installazioni. La realtà virtuale sta trovando grande applicazione in questo settore. È possibile ricostruire in 3D un’intera linea di produzione o un macchinario specifico, simulando tutte le procedure operative che l’allievo deve apprendere. I costi sono molto inferiori, l’addestramento avviene in totale sicurezza e può essere ripetuto un numero potenzialmente infinito di volte.

Medicina

Abbiamo già citato dell’addestramento nel campo medico.

La VR trova altri spazi applicativi in medicina, fino ad essere usata per trattamenti specifici.

Esistono diversi sperimentazioni che stanno usando la VR per aiutare i malati di Alzheimer a combattere le perdite di memoria. Alla stessa maniera, la realtà virtuale viene utilizzata per il trattamento dell’autismo. In generale c’è tutto uno ramo della scienza medica che sta utilizzando la VR nella cura di malattie mentali.

Poi ci sono le soluzioni pensate anche per i bambini: un’avventura in realtà virtuale in un mondo magico per aiutarli a superare le paure delle siringhe durante le vaccinazioni come quella di Dermicvr.

Presente e futuro della realtà virtuale in Italia e nel mondo

La tecnologia della realtà virtuale è matura.

Sempre più ambiti fanno uso dell’immersione della VR per dematerializzare i propri contenuti e renderli fruibili su scala globale senza bisogno di spostarsi.

Dal punto di vista dei costi, i visori stanno diventando dispositivi alla portata di tutti e si stanno conquistando nicchie di mercato a partire dai videogiochi e dall’addestramento.

Facebook vuole portare i social network in un mondo virtuale, realizzando gli scenari raccontati dagli scrittori di cyberpunk e fantascienza.

Lo scenario è più vivo e in fermento che mai, sia in Italia che nel resto del mondo.

Il mondo del lavoro è alla ricerca di nuove professioni legate alla realtà virtuale, dai modellatori 3D ai creatori di storie.

 

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