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Sembra passata un’eternità da quando il 3D, VR e AR hanno fatto capolino nelle nostre vite di tutti i giorni, sui nostri smartphone, sui nostri computer e console, nei nostri cinema, ma in realtà queste tecnologie si sono sviluppate in una manciata di anni, non senza qualche intoppo lungo la strada.
Gli inizi
Tutto ha inizio nel lontano 1996 quando la Nintendo presentò il Virtual Boy, la prima console al mondo di realtà virtuale. All’epoca però la tecnologia a disposizione era estremamente immatura e non ebbe successo. Nel frattempo il cinema ci stava offrendo già la suggestione di quello che sarebbe potuto essere il mondo da lì a 20 anni con film come “Il tagliaerbe” ispirato ad un racconto di Stephen King o “Johnny Mnemonic” tratto dal genio steampunk di William Gibson.La svolta
La vera svolta è avvenuta però solo nel 2012 fa con la comparsa sul mercato del visore di realtà virtuale Rift di Oculus (poi acquisito da Facebook) che ha dato nuovo slancio alle esperienze immersive, sia di realtà virtuale che realtà aumentata. Di questa stessa tecnologia sono figlie le esperienze immersive di cui possiamo fruire al giorno d’oggi. a scoperta di questa nuova tecnologia “per uso domestico” è avvenuta dunque gradualmente in tanti hanno visto per la prima volta questi visori in qualche fiera di settore ed alla fine ne hanno acquistato uno da usare a casa o in azienda. Con cautela, ci siamo aperti così ad un mondo di esperienze lavorative e ludiche in mondi virtuali in cui siamo totalmente immersivi. Di nuovo, gli intoppi non sono tardati ad arrivare.Il primo limite riscontrato nelle tecnologie immersive dal grande pubblico è il “Motion sickness”, un disturbo che avvertiamo quando percepiamo un'incongruenza tra il movimento percepito visivamente ed il senso del movimento corporeo. L’effetto è dovuto al fatto che i nostri movimenti sono ancora troppo veloci rispetto alla velocità con cui i visori riescono a riprodurre le scene in computer grafica.
Il risultato è che il nostro corpo percepisce una certa velocità che non corrisponde a quella percepita dagli occhi che è di fatto una scena leggermente rallentata. Unaltro limite che immediatamente abbiamo riscontrato nell’uso dei visori è il 3DoF - acronimo in italiano di 3 gradi di libertà ossia una limitazione del movimento simulato. Utilizzando i primi visori potevamo infatti solo ruotare la testa facendo 3 movimenti: pitch, yaw, e roll che è possibile vedere in figura 1.
Fig. 1
Questa limitazione era data dai sensori di cui erano dotati i primi visori e dagli algoritmi. Il rischio era quello di andare incontro al “drift” o effetto deriva: muovendoci nello spazio, il visore non riusciva esattamente a tener traccia delle nostre traiettorie, producendo un effetto deriva come in figura 2 che alla fine potevano condurre ad una totale imprecisione della posizione.
Fig. 2
Questa limitazione è accettabile se ci troviamo davanti immagini a 360°, ma diventa frustrante se vogliamo muoverci ed esplorare interi mondi virtuali.
Con i primi visori, per camminare in spazi virtuali, era dunque necessario affidarsi ad appositi joystick oppure a soluzioni più futuristiche come tapis roulant omnidirezionali (come il Virtuix Omni).
A liberarci completamente dall’ingombro della sedia e da osbolete periferiche e regalarci i 6DoF con la possibilità di muoverci nello spazio in ampiezze ed in altezza, sono state, qualche anno dopo, due tecniche di tracciamento ed un pò di matematica.
Partendo dalla matematica, vi spiego i fondamenti: i quaternioni. Questi sono un’entità matematica introdotta da William Rowan Hamilton nel 1843 come estensioni dei numeri complessi. I quaternioni forniscono una notazione matematica conveniente per la rappresentazione di orientamenti e rotazioni di oggetti in tre dimensioni (figura 3). In confronto agli angoli di Eulero presentano funzioni più semplici da comporre ed evitano il problema del blocco cardanico. Confrontati con le matrici di rotazione essi sono più stabili numericamente e forse più efficienti.
Fig.3
Outside in & Inside out tracking
Veniamo adesso alle tecniche per posizionare un corpo nella realtà virtuale. Cominciamo dall' “Outside in tracking”: questa è una tecnica che prevede l’uso di sensori da posizionare nella stanza per tener traccia della nostra posizione come è possibile vedere in figura 4.
Fig. 4
La seconda si chiama “Inside out tracking”: montando sul visore delle fotocamere (anche a bassa risoluzione) ed utilizzando algoritmi di riconoscimento di immagini è possibile ottenere lo stesso effetto (figura 5). Un visore che implementa queste tecniche è l’Oculus Quest, le cui fotocamere presto permetteranno anche di riconoscere le dita delle mani, liberandoci dall’uso di controller e guanti. Gli stessi algoritmi alla base del inside out tracking ci permettono di realizzare esperienze di realtà mista sui nostri smartphone.
Fig. 5
I disegni in questo articolo sono stati realizzati da Sara Torre, illustratrice. Per info e contatti, clickare qui.
