Off-line del 29 maggio 1998

Scena didattica.
Le intefacce per la realtà Virtuale

di Fabio Ciotti

La tecnologia della realtà virtuale costituisce nel suo complesso un nuovo tipo di interfaccia uomo-computer. Un sistema di realtà virtuale, a sua volta, è costituito da un insieme di speciali strumenti di interfaccia, che permettono all'utente di interagire con i mondi sintetici generati dal computer. Naturalmente, in taluni casi anche un semplice monitor può costituire un'interfaccia con ambienti tridimensionali.

Ma solo gli strumenti di interfaccia specifici per la Realtà Virtuale riescono a dare all'utente la sensazione di immergersi completamente dentro lo spazio sintetico.

In un certo senso la differenza tra un vero sistema di Realtà Virtuale e una normale interfaccia uomo-computer è simile alla differenza tra guardare l'ambiente esterno attraverso un finestra e uscire per fare un passeggiata. Per ottenere un vero e proprio effetto immersione è necessario coinvolgere nell'interazione tutti i sensi dell'utente, eliminare qualsiasi sensazione di esternità rispetto a ciò che sta percependo e rendere l'interazione con l'ambiente virtuale simile a quella con il mondo reale.

Ad esempio se giro la testa verso destra, il sistema deve reagire in modo che io percepisca nel mio campo visivo gli oggetti che sono alla mia destra con sufficiente velocità e fluidità. Se prendo in mano qualche cosa, devo percepire la consistenza dell'oggetto e lo sforzo richiesto per sollevarlo. Per il momento le tecnologie impiegate nella creazione di sistemi per la Realtà Virtuale sono ancora ben lontani dall'offrire prestazioni soddisfacenti. Ma vediamo con più dettaglio alcuni di questi strumenti.

Il senso più importante che utilizziamo per percepire il mondo che ci circonda è senza dubbio la vista. Ed infatti la ricerca nel campo della Realtà Virtuale ha dedicato il massimo degli sforzi allo sviluppo di interfacce adeguate per questo senso.

Molti dispositivi sono stati sviluppati con lo scopo di ottenere un effetto di immersione visiva in un ambiente virtuale. I più efficaci e diffusi sono senza dubbio i cosiddetti head mounted display, i display montati sul capo, che hanno la caratteristica forma di caschi.

La funzione principale di questi dispositive è quella di mostrare agli occhi dell'utente un ambiente tridimensionale. Per ottenere questo risultato normalmente vengono utilizzati due piccoli schermi a cristalli liquidi, posti immediatamente davanti agli occhi. Maggiore è la dimensione degli schermi maggiore è il campo visivo che essi riescono a coprire e migliore sarà la sensazione di immersione dell'utente.

Normalmente i caschi svolgono anche l'importante funzione di catturare i movimenti della testa dell'utente e di inviare i relativi dati al computer, che li utilizza per modificare in tempo reale la scena. Una volta indossato il casco l'utente si ritrova proiettato dentro l'ambiente virtuale generato dal computer, ed è in grado di esplorarlo girando la testa nella varie direzioni.

Se la vista è senza dubbio decisiva per la nostra percezione dello spazio, una notevole importanza viene rivestita anche dal tatto. È noto come i non vedenti siano in grado di percepire l'ambiente in cui si trovano basandosi esclusivamente su percezioni tattili.

Lo strumento più diffuso per l'interazione tattile con gli ambienti Realtà Virtuale è il guanto. Come avviene per il casco, anche il guanto ha sia una funzione di output che una di input. Come strumento di input il guanto permette all'utente di interagire con gli oggetti che popolano il mondo virtuale, di toccarli e di spostarli. Nei sistemi di Realtà Virtuale più semplici il guanto permette all'utente anche di muoversi nello spazio virtuale.

In alcune applicazioni della realtà virtuale, specialmente nel settore dei giochi e della simulazione di volo, al posto del guanto si utilizzano dispositivi di input come joy stick o leve meccaniche, assai note a chi frequenta le moderne sale giochi.

Come strumento di output il guanto ha la funzione di dare all'utente la sensazione di consistenza e di resistenza esercitata dagli oggetti che manipola.

In questo caso i risultati raggiunti sono assai meno soddisfacenti. Infatti la sensazione del contatto con un oggetto è il prodotto di complicatissimi meccanismi che coinvolgono sia i milioni di terminazioni nervose della pelle che gli sforzi e i movimenti dei muscoli del nostro corpo.

Siamo dunque ancora ben lontani dalla capacità di realizzare tute ed altri meccanismi in grado di restituirci la ricchezza della nostra interazione con la realtà. Infine tra gli strumenti per la realtà virtuale non dobbiamo dimenticare quelli che riguardano il senso dell'udito. Nella vita quotidiana infatti ci basiamo assai spesso sul solo senso dell'udito per valutare distanza e posizione di oggetti ed esseri animati.

I suoni che pervadono il nostro ambiente, in modo simile alle immagini, hanno la caratteristica di essere tridimensionali. Il nostro sistema uditivo infatti è in grado di percepire la direzione di provenienza di un suono, e, unito al movimento del corpo, la distanza della fonte sonora. In questo settore la ricerca si è mossa con maggiore ritardo, ma ha ben presto recuperato il distacco, poiché il suono digitale tridimensionale ha avuto applicazioni immediate.