Definizione VR - Che cos'è la realtà virtuale?

La realtà virtuale (VR) è un'esperienza simulata, simile o completamente diversa dal mondo reale, ottenuta attraverso l'uso della tecnologia informatica. Immerge gli utenti in un ambiente costruito digitalmente con cui possono interagire in modo apparentemente tangibile, in genere utilizzando visori VR o ambienti multi-proiezione. Queste cuffie o stanze sono dotate di sensori e display che tracciano i movimenti dell'utente e regolano di conseguenza l'esperienza visiva e spesso uditiva.

La tecnologia VR viene utilizzata in vari campi, come l’intrattenimento, l’istruzione, la medicina e la formazione. Consente agli utenti di sperimentare situazioni impossibili, pericolose o costose da replicare nel mondo reale.

Realtà Aumentata (AR) vs. Realtà Virtuale (VR)

La realtà aumentata (AR) e la realtà virtuale (VR) sono due tecnologie che rivoluzionano il modo in cui interagiamo con i contenuti digitali, ma lo fanno in modi nettamente diversi.

L'AR sovrappone le informazioni digitali al mondo reale, fondendo componenti virtuali con l'ambiente dell'utente in tempo reale. L'AR viene sperimentata attraverso dispositivi come smartphone, tablet o occhiali AR specializzati, che utilizzano fotocamere e sensori per sovrapporre immagini generate dal computer alla visione del mondo reale da parte dell'utente. Le applicazioni che utilizzano questa tecnologia spaziano dagli ausili alla navigazione, in cui strade e indicazioni stradali sono sovrapposte su una vista in tempo reale della strada, a esperienze di apprendimento interattive, in cui figure storiche o concetti scientifici prendono vita in contesti educativi.

Al contrario, la realtà virtuale crea un ambiente digitale completamente immersivo che sostituisce l'ambiente reale dell'utente. Questa immersione è ottenuta attraverso visori VR dotati di schermo e tecnologia di tracciamento del movimento. Gli utenti vengono trasportati in spazi interamente virtuali, da ambienti simulati per la formazione e l'istruzione a mondi fantastici per l'intrattenimento. La forza della realtà virtuale risiede nella sua capacità di creare un ambiente controllato che simula situazioni di vita reale o porta gli utenti in ambienti immaginari, offrendo un livello di immersione e interazione più profondo rispetto all'AR.

Una breve panoramica storica della realtà virtuale

Il concetto di creare ambienti simulati con cui gli utenti possano interagire può essere fatto risalire agli anni '1950 e '1960, di cui Sensorama di Morton Heilig è uno dei primi esempi. Questa macchina ha fornito un'esperienza multisensoriale, offrendo stimoli visivi, uditivi, tattili e olfattivi. Tuttavia, fu la creazione di Ivan Sutherland del "Ultimate Display" nel 1968, un display montato sulla testa che presentava mondi virtuali tridimensionali, che pose la prima pietra per la realtà virtuale.

Durante gli anni ’1980 e ’1990, la tecnologia VR ha visto progressi significativi. Jaron Lanier, figura chiave di questo periodo, coniò il termine “Realtà Virtuale”. Ha fondato VPL Research, che ha sviluppato i primi dispositivi VR, inclusi guanti e occhiali. Gli anni ’1990 hanno visto un aumento dell’interesse e degli investimenti nella realtà virtuale, con l’industria dell’intrattenimento che ne ha esplorato il potenziale attraverso i giochi arcade e i sistemi domestici. Nonostante l’entusiasmo iniziale, i limiti tecnologici e i costi elevati inizialmente ne hanno ostacolato un’adozione diffusa.

Fu solo nel 21° secolo, con l'avvento di processori potenti, grafica avanzata e tecnologia di tracciamento del movimento, che la realtà virtuale iniziò a mantenere le sue promesse. Aziende come Oculus, HTC e Sony da allora hanno sviluppato sistemi VR che offrono esperienze coinvolgenti per il gioco, l'istruzione, la formazione e altro ancora, rendendo la realtà virtuale più accessibile ed efficace che mai.

Caratteristiche dei sistemi di realtà virtuale

I sistemi di realtà virtuale sono progettati per immergere gli utenti in un ambiente digitale che sembra reale. Questa immersione è ottenuta attraverso diverse funzionalità principali:

• Ambienti tridimensionali (3D). I sistemi VR generano spazi 3D con cui gli utenti possono navigare e interagire. Questi ambienti spaziano da simulazioni realistiche del mondo reale a paesaggi fantastici, tutti creati per fornire un senso di profondità e spazio.
• Display montati sulla testa (HMD). Uno dei componenti più riconoscibili della tecnologia VR, gli HMD vengono indossati sopra gli occhi come occhiali e bloccano l'ambiente esterno, presentando il mondo virtuale direttamente all'utente. Questi display sono dotati di sensori per tracciare i movimenti della testa dell'utente, regolando di conseguenza la prospettiva nel mondo virtuale.
• Tracciamento del movimento. I sistemi VR spesso includono la tecnologia di tracciamento del movimento, utilizzando telecamere, sensori e talvolta guanti o controller portatili. Questa funzionalità tiene traccia del movimento della testa, delle mani e talvolta dell'intero corpo dell'utente, consentendo interazioni all'interno dell'ambiente virtuale che risultano naturali e intuitive.
• Immersione audio. La tecnologia audio spaziale viene utilizzata per migliorare ulteriormente l'immersione, con i suoni che sembrano provenire da posizioni specifiche nello spazio virtuale. Ciò può rendere l'ambiente più reale e aiutare gli utenti a navigare e interagire con il mondo virtuale.
• Feedback tattile. Per simulare il senso del tatto, alcuni sistemi VR includono dispositivi di feedback tattile, come guanti o controller che vibrano o applicano forza. Questo feedback può simulare la sensazione di toccare gli oggetti, aggiungendo uno strato di realismo all'esperienza virtuale.
• Interattività. Gli ambienti VR non sono solo passivi; sono progettati per interagire. Che si tratti di manipolare oggetti, impegnarsi in attività virtuali o navigare negli spazi, gli utenti possono assumere ruoli attivi nel mondo della realtà virtuale.
• Scalabilità e accessibilità. I moderni sistemi VR sono progettati per soddisfare un'ampia gamma di applicazioni, dai semplici visualizzatori basati su smartphone che offrono esperienze VR di base a configurazioni di fascia alta con potenti risorse di calcolo per le simulazioni più impegnative.

Come funziona la realtà virtuale?

Ecco una spiegazione passo passo di come funziona la realtà virtuale:

1. Creazione di un ambiente virtuale. Il primo passo è la creazione di un ambiente digitale 3D. Può trattarsi di qualsiasi cosa, da una simulazione realistica di un luogo del mondo reale a una scena completamente fittizia. Questi ambienti vengono creati utilizzando software specializzato da designer e sviluppatori, che modellano oggetti, trame e fisica per rendere l'esperienza realistica o fantastica come desiderato.
2. Visualizzazione dell'ambiente. L'ambiente 3D viene quindi visualizzato utilizzando un visore HMD o VR. Questo dispositivo contiene uno o due piccoli schermi che mostrano all'utente l'ambiente virtuale. Le lenti posizionate tra gli schermi e gli occhi trasformano le immagini piatte in un'esperienza 3D stereoscopica, creando un senso di profondità.
3. Tracciamento del movimento dell'utente. Per interagire in modo naturale con l'ambiente virtuale, il sistema deve tracciare i movimenti dell'utente, in particolare la testa e le mani. Ciò viene ottenuto attraverso vari sensori nell'HMD e talvolta apparecchiature aggiuntive come telecamere posizionate nella stanza, controller portatili e sensori indossabili. Questi dispositivi tracciano i movimenti e regolano la visione dell'utente nel mondo virtuale, facendogli sentire come se si stesse veramente guardando intorno o muovendosi all'interno di quello spazio.
4. Renderizzare l'ambiente. Mentre l'utente interagisce con l'ambiente, un computer o una console di gioco riproducono il mondo virtuale in tempo reale. Ciò significa che calcola come dovrebbe apparire ogni nuovo fotogramma in base ai movimenti e alle interazioni dell'utente. Questo processo richiede una potenza di calcolo significativa per mantenere un movimento fluido e realistico, motivo per cui i sistemi VR di fascia alta spesso richiedono potenza processori ed schede grafiche.
5. Fornire feedback audio e tattile. Per migliorare ulteriormente l’immersione, i sistemi VR utilizzano audio spaziale e feedback tattile. Usi dell'audio spaziale Algoritmi per simulare il modo in cui il suono viaggerebbe in uno spazio 3D, facendo sembrare che i rumori provengano da direzioni e distanze specifiche. Il feedback tattile, fornito tramite dispositivi indossabili come guanti o controller portatili, simula il senso del tatto applicando forza, vibrazione o movimento per imitare la sensazione di toccare o interagire con oggetti nel mondo virtuale.
6. Interazione dell'utente. L'utente può interagire con l'ambiente virtuale in vari modi, da movimenti semplici come guardarsi intorno, camminare o indicare, a interazioni più complesse come raccogliere oggetti, manipolare strumenti o impegnarsi in attività virtuali. Questa interazione è facilitata dai dispositivi di input del sistema (ad esempio, controller, guanti o anche comandi vocali) ed è limitata solo dalle capacità del software e dalla precisione dell'hardware.

Tipi di realtà virtuale

La classificazione più comune dei tipi VR include quanto segue:

• VR non immersiva. Offre un'esperienza virtuale con un isolamento minimo dal mondo reale, spesso attraverso un computer o un videogioco, in cui l'utente mantiene la consapevolezza dell'ambiente fisico circostante.
• VR semi-immersiva. Fornisce un'esperienza più coinvolgente proiettando ambienti digitali su schermi di grandi dimensioni o tramite display montati sulla testa, consentendo comunque una certa connessione al mondo reale.
• VR completamente immersiva. Trasporta completamente l'utente in un regno digitale, utilizzando display montati sulla testa, tracciamento del movimento e feedback tattile per eliminare la consapevolezza del mondo fisico.

Hardware VR

Realtà virtuale (VR) hardware comprende una gamma di dispositivi progettati per immergere gli utenti in ambienti virtuali. Al centro di questa configurazione c’è il display montato sulla testa, un dispositivo indossato sopra gli occhi per presentare il mondo virtuale, spesso dotato di sensori di movimento integrati per tracciare i movimenti della testa.

Ulteriori periferiche includono controller di movimento, che consentono agli utenti di interagire con l'ambiente virtuale attraverso i movimenti delle mani, e sistemi di tracciamento che monitorano la posizione dell'utente all'interno di uno spazio fisico per tradurre accuratamente i movimenti nel mondo virtuale. I dispositivi di feedback tattile, come guanti o tute, forniscono sensazioni tattili, migliorando l'immersione simulando il tocco e la sensazione degli oggetti virtuali.

Accessori VR

Gli accessori per la realtà virtuale (VR) migliorano l'esperienza immersiva fornendo ulteriori modi per interagire con gli ambienti virtuali o migliorando il comfort e la funzionalità dei sistemi VR. Questi accessori includono controller di movimento che traducono i movimenti fisici della mano in azioni digitali, dispositivi di feedback tattile come guanti o gilet che simulano il tocco o l'impatto e tapis roulant omnidirezionali che consentono agli utenti di camminare o correre in qualsiasi direzione all'interno di uno spazio ristretto, offrendo un metodo più naturale. di muoversi attraverso spazi virtuali.

Altri accessori, come le cuffie audio avanzate, garantiscono la precisione del suono spaziale. I moduli di tracciamento oculare e i sensori aggiuntivi possono perfezionare ulteriormente l’interazione dell’utente consentendo ai sistemi di rispondere a dove l’utente guarda o si muove in modo più preciso.

Software VR

Il software di realtà virtuale è un'ampia categoria che comprende applicazioni, strumenti e piattaforme utilizzate per creare e sperimentare ambienti virtuali coinvolgenti. Questo software spazia da piattaforme di sviluppo come Unity e Unreal Engine, che consentono ai creatori di creare e progettare esperienze VR complesse, ad applicazioni progettate per gli utenti finali, come giochi VR, simulazioni educative e programmi di formazione.

Il software VR deve eseguire il rendering efficiente della grafica 3D, gestire l'input dell'utente ed elaborare le interazioni in tempo reale all'interno dello spazio virtuale per garantire un'esperienza fluida e coinvolgente. Spesso incorpora anche funzionalità avanzate come audio spaziale, simulazioni fisiche e intelligenza artificiale per migliorare il realismo e l'interattività.

Usi pratici della realtà virtuale

La realtà virtuale ha trovato applicazioni pratiche in vari settori, trasformando gli approcci tradizionali e creando nuove opportunità di coinvolgimento, apprendimento e operazioni. Ecco alcune delle aree chiave in cui la realtà virtuale sta avendo un impatto:

• Istruzione e formazione. La realtà virtuale offre esperienze di apprendimento coinvolgenti per studenti e professionisti, consentendo simulazioni realistiche di procedure complesse, come interventi chirurgici per studenti di medicina o funzionamento di macchinari per ingegneri, senza i rischi associati alla pratica nella vita reale.
• Assistenza sanitaria. Oltre all’addestramento, la realtà virtuale viene utilizzata per la terapia, compresa la gestione del dolore e la riabilitazione, immergendo i pazienti in ambienti che distraggono dal disagio o aiutano nel recupero delle capacità motorie in seguito a un infortunio.
• Entertainment. L’industria dell’intrattenimento ha abbracciato la realtà virtuale per i giochi, offrendo ai giocatori esperienze profondamente coinvolgenti, nonché per concerti ed eventi virtuali, consentendo agli utenti di assistere a spettacoli dal vivo comodamente da casa.
• Immobiliare e architettura. I tour in realtà virtuale consentono ai potenziali acquirenti di esplorare le proprietà da remoto, mentre gli architetti utilizzano la realtà virtuale per visualizzare e perfezionare i progetti prima dell'inizio della costruzione.
• Al dettaglio. I negozi virtuali consentono ai clienti di navigare e interagire con i prodotti in un ambiente 3D, migliorando l'esperienza di acquisto online e fornendo un'anteprima dettagliata degli articoli prima dell'acquisto.
• Turismo. Le esperienze di viaggio VR offrono tour virtuali di destinazioni in tutto il mondo, offrendo un assaggio di viaggio a coloro che non possono visitarle di persona o aiutando i viaggiatori a pianificare i propri viaggi esplorando le attrazioni in anticipo.
• Militare. L’esercito utilizza la realtà virtuale per simulazioni di addestramento, preparando i soldati per i vari scenari che potrebbero incontrare sul campo, dall’addestramento al combattimento ai compiti medici e tecnici, in un ambiente controllato e sicuro.
• Industria automobilistica. La realtà virtuale viene utilizzata per la progettazione e il collaudo di nuovi veicoli, consentendo a ingegneri e progettisti di esaminare prototipi e testare l'ergonomia e l'aerodinamica delle auto senza la necessità di modelli fisici.
• Esplorazione dello spazio. Agenzie come la NASA utilizzano la realtà virtuale per simulare ambienti spaziali per l'addestramento degli astronauti, preparandoli per i compiti che svolgeranno nelle missioni e persino per controllare rover e altre apparecchiature da remoto.
• Salute mentale. Si stanno esplorando terapie VR per il trattamento di condizioni psicologiche come disturbi d’ansia, disturbo da stress post-traumatico e fobie, esponendo gradualmente i pazienti ai loro fattori scatenanti in un ambiente virtuale controllato e sicuro.