Sari la conținut

Realitatea virtuală, noua tehnologie care ne va schimba viețile

Oamenii explorează şi interacţionează cu lumea prin simţuri. Şi cu toţii am aflat la şcoală că avem 5 simţuri: gust, miros, văz, auz şi simt tactil. Şi M. Night Shyamalan ne-a învăţat că cei foarte speciali au şi un al şaselea, dar divagăm. Dar regizorul controversat nu era foarte departe de adevăr deoarece oamenii au mult mai multe simţuri decât aceste 5 primare. Cum ar fi spre exemplu simţul echilibrului.

Toţi aceşti receptori împreună cu procesorul impresionant care este creierul nostru, se asigura că putem capta informaţii din mediul înconjurător. Astfel, tot ce ştim despre realitate se bazează pe ce am simţit la un moment dat. În alte cuvinte întreagă noastră experienţă a realităţii este o simplă combinaţie de informaţii senzoriale procesate de creierul nostru. Asta înseamnă, că dacă le putem prezenţa simţurilor noastre, informaţii artificial fabricate şi percepţia noastră despre realitate s-ar schimbă. Asta face în esenţă realitatea virtuală.

Ne prezintă simţurilor noastre un univers fictiv generat de un calculator pe care îl putem explora şi pe care noi îl percepem ca realitate.

Ce separă aşadar, sistemele performante de realitate virtuală de cele mai puţin performante este capacitatea acestora de a ne „minţi" simţurile într-un mod convingător. Şi aici vorbim despre detalii care variază de la rezoluţia displayului până la sound design sau mişcări replicate în timp real.

Dintr-un punct de vedere tehnic, realitatea virtuală descrie un mediu tridimensional generat de un computer cu care un utilizator poate interacţiona. Persoana devine parte a lumii virtuale şi poate manipula obiecte sau întreprinde acţiuni. Sistemele de realitate virtuală iau multe forme de la headset-uri sau ochelari, benzi de alergare omni direcţionale până la camere întregi sau capsule speciale.

Realitatea virtuală este diferită de realitatea augmentată deşi confuzia dintre cele două este destul de comună. Aşadar, în timp ce realitatea virtuală presupune crearea unei lumi noi cu care utilizatorii pot interacţiona, realitatea augmentată presupune integrarea unor imagini generate digital în lumea reală. În timp ce utilizatorii realităţii augmentate pot interacţiona cu obiectele artificial create, ei pot distinge foarte uşor între ce este real şi ce este virtual. VR-ul îl izolează pe utilizator într-un spaţiu digital, în timp ce AR-ul îi permite utilizatorului să experimenteze obiecte virtuale, în timp ce rămâne în continuare angrenat în realitate. Astfel headset-urile precum Oculus Rift şi HTC Vive sunt kit-uri de realitate virtuală proiecte precum Google Glass sau aplicaţiile de mobil care se folosesc de QR code-uri sunt device-uri bazate pe realitate augmentată.

Istoria realității virtuale

Începuturile realităţii virtuale îşi au originea cu mult înainte că termenul să existe în limbajul nostru curent. Aruncăm o privire la istoria acestei tehnologii remarcabile şi la pionierii care au deschis calea către realitatea virtuală, cum o ştim noi astăzi.

Dacă definim realitatea virtuală în funcţie de scopul sau, și anume crearea iluziei că suntem prezenţi într-un spaţiu în care fizic de fapt nu ne aflăm, cele mai timpurii încercări în acest sens au apărut în secolul 19 odată cu picturile sau muralele panoramice. Acestea intenționau să umple întreg câmpul vizual al privitorului, astfel încât acesta să se simtă transportat pe câmpul de luptă sau la evenimentul istoric reprezentat.

În 1838, Charles Wheastone, un remarcabil fizician britanic, a demonstrat că oamenii procesează două imagini 2D pe care le văd pe fiecare cu câte un ochi într-o unică imagine 3D. Astfel atunci când vedem două imagini stereoscopice una lângă alta, avem sentimentul că percepem mai mult decât ce vedem de fapt. Aşa a apărut stereoscopul, un device care i-a încântat pe amatorii de turism virtual până la jumătatea secolului 20. Principiul de baza al stereoscopului este folosit astăzi de majoritatea dezvoltatorilor de echipamente de VR pentru mobil precum Google Cardboard sau Samsung Gear VR.

În timp, oamenii au fost fascinaţi despre această nouă lume virtuală care a început să se contureze odată cu apariţia stereoscopului şi au dezvoltat metode din ce în ce mai ingenioase de a ne stimula simţurile. Astfel, la începutul secolului 20, lucrurile au început să se mişte accelerat odată cu dezvoltarea electronicii şi a echipamentelor de computing.

În 1929, Administraţia Spaţială şi Aeronautică a Statelor Unite ale Americii a dezvoltat un simulator de zbor electromecanic menit să îi ajute pe piloţi în perioada de învăţare. Acest device sub formă de capsulă era capabil să mimeze turbulenţe şi alte evenimente neaşteptate. Echipamentul a fost folosit cu succes de peste 10,000 de piloţi în timpul celui de-al doilea război mondial.

În 1930, scriitorul american Stanley G. Weinbaum a scris o scurtă poveste SF, numită Pygmalion Spectacles, care ilustra viitorul ca o lume în care oamenii purtau o pereche de ochelari speciali şi intrau într-o dimensiune nouă, plină de holograme, mirosuri diferite şi obiecte curioase. Experienţa descrisă de Weinbaum este izbitor de similară cu cea a realităţii virtuale moderne, ceea ce îl fac pe scriitor un adevăr Jules Verne al epocii sale.

În anii 50, o nouă inovaţie în domeniul realităţii virtuale a apărut în cinematografie, când artistul Morton Heilig a construit Sensorama, o incintă tip arcade menită să stimuleze toate simţurile spectatorului, nu doar văzul şi auzul. Sensorama conţinea un scaun care vibra, boxe stereo, un display stereoscopic 3D, ventilatoare care imitau vântul şi generatoare de mirosuri. Acest device era menit să facă spectatorul să simtă că ia parte la acţiune. Pe lângă acest device, Heilig a realizat şi 6 filme de scurtmetraj gândite special pentru Sensorama, pe care le-a regizat, filmat şi montat chiar el. „Motocicletă”, „Dansatoarea din buric”, „Maşinuţă dunelor”, „Elicopterul”, „O cină romantică alături de Sabrina” şi „Sunt o sticlă de Coca Cola” au fost văzute de aproximativ 30.000 de persoane la momentul respectiv. Tot Heilig a inventat câţiva ani mai târziu primul HMD sau head mounted display pe care l-a numit Telesphere mask. Headset-ul includea imagini 3D stereoscopice şi sunet stereo.

Anii 60 au fost un moment important pentru definirea conceptului de realitate virtuală. În prima faza, doi cercetători de la Philco Corporation au dezvoltat primul precursor al HMD-urilor de astăzi, numit Headsight. Acesta includea un ecran video pentru fiecare ochi şi un sistem magnetic de urmărire a mişcărilor, care era legat de o camera video cu circuit închis. Deşi Headsight nu a fost gândit pentru aplicaţii de realitate virtuală, ci pentru a fi util în situaţii periculoase pe câmpul de luptă, a reprezentat un pas major înainte pentru industrie.

În 1965 un proaspăt absolvent de inginerie numit Ivan Sutherland a scris o lucrare ştiinţifică în care descria un concept nou numit de el Utlimate Display. Acesta putea simula realitatea până la punctul în care o persoană nu şi-ar putea da seama de diferenţa dintre această realitate generată şi cea adevărată. Sutherland îşi imagina acest Ultimate Display că o cameră în care un calculator ar controla existenţa obiectelor iar lucrarea sa a devenit rapid fundamentul cercetărilor în domeniu. La sfârşitul anilor 60, Sutherland împreună cu elevul său de la momentul respectiv Bob Sproull au creat primul headset care combină realitatea virtuală cu realitatea augmentată, pe care l-au numit Sword of Damocles. Acest device era inovator prin faptul că el se conecta la un calculator, nu la o cameră video. Gadgetul era uriaş, înspăimântător şi prea greu pentru a putea fi purtat în mod confortabil de oricine, iar calculatorul genera o serie de randări grafice primitive ale unor obiecte sau incinte.

În 1978, un grup de studenţi la Universitatea MIT din Statele Unite, au creat o hartă VR interactivă a staţiunii de ski Aspen din statul Colorado. Echipa a colectat informaţiile necesare folosind camere video de 16mm pe care le-au montat pe acoperişul maşinilor lor. Din 10 în 10 metri, camera era declanşată în mod automat de un senzor de mişcare şi imaginile captate erau corelate cu o hartă fizică a oraşului. Peste filmarea analog rezultată în urmă proiectului, studenţii au suprapus o interfaţă digitală, adică butoane de navigare, cu care utilizatori puteau explora harta. Aşa că dacă vă întrebaţi de unde a pornit ideea cu Google Streetview, v-am răspuns, în 1978 în Aspen Colorado.

Deşi oamenii de ştiinţă au dezvoltat aproape un secol în mod intuitiv aplicaţii menite să explorexe realitatea artificială sau digitală, termenul de realitate virtuală a apărut de abia în 1987. Termenul a fost stabilit de fondatorul companiei VPL sau Visual Programming Lab recunoscut ca unul dintre pionierii industriei de VR. De altfel, VPL este prima companie care a vândut ochelari de realitate virtuală care la momentul respectiv costau între 9000 de dolari pentru modelele de baza şi 50,000 de dolari, pentru device-ul de top de la momentul respectiv numit EyePhone HRX.

La sfârşitul anilor 80 inspiraţia pentru dezvoltarea domeniului realităţii virtuale a venit din nou dinspre cinema, odată cu prima apariţie a Holodock-ului, elementul central al francizei Star Treck. Deşi foarte nefezabil la monetul respectiv, acest spaţiu virtual în care se proiectau imagini holografice sunt foarte aproape de ce poate face astăzi Microsoft Hololens.

La începutul anilor 90, filmul Lawnmower Man a prezentat conceptul de realitate virtuală unui public mai larg. Filmul care îl avea că sursă de inspiraţie pe creatorul VPL, Jaron Lanier spunea povestea unui om de ştiinţă care se folosea de realitatea virtuală pentru a vindecă un pacient cu probleme mentale. Recuzita din film a fost bazată în totalitate pe prototipurile construite de companii precum VPL iar publicul a reacţionat cu entuziasm la acest nou univers prezentat.

În 1993, compania SEGA a anunţat la CES primul headset consumer de VR dedicat cnsolelor Sega Genesis. Prototipul includea un senzor de mişcare, sunet stereo şi două ecrane LCD în interiorul vizorului. Deşi Sega intenţiona să lanseze gadgetul pe piaţă pentru 300 de dolari, dificultăţile tehnice i-au împiedicat pe japonezi să ducă la bun sfârşit acest proiect, iar Sega VR a rămas pentru totdeauna în stadiul de prototip în ciuda celor 4 jocuri lansate special pentru acest kit.

În 1995, compania Nintendo a prezentat Virtual Boy-ul, o consola cu care producătorii se lăudau ca a fi primul device de gaming care putea redă grafică 3D. În ciuda preţului mic de numai 180 de dolari, cumpărătorii nu s-au înghesuit să cumpere Virtual Boy şi asta în principal datorită performanţelor grafice slabe şi a numeroaselor probleme tehnice întâmpinate de utilizatori.

Sfârşitul anilor 90 şi apariţia filmului The Matrix au reînviat curiozitatea publicului faţă de realitatea virtuală, iar la începutul secolului 21 au apărut numeroase grupuri de cercetare în Universităţile, Companiile şi garajele americane determinate să transforme această fantezie SF în realitate.

Evoluţia rapidă a tehnologiei displayurilor şi a senzorilor de mişcare propulsată de apariţia şi succesul impresionant al smartphone-urilor, au permis start-up-urilor precum Oculus Rift să ofere o experienţă de VR mai veridică decât s-ar fi crezut cu putinţă. În plus, deoarece cip-urile grafice, procesoarele şi toate componenetele electronice deveneau din ce în ce mai mici, dezvoltatorii echipamentelor de VR au putut îmbunătăţi design-ul headset-urilor astfel încât acestea să poată fi utilizate confortabil.

Este destul de clar că 2016 este un an cheie în evoluţia realităţii virtuale. Numeroase device-uri consumer au fost lansate într-un final pe piaţă, iar promisiunea veche a VR-ului din anii 90 a devenit în sfârşit realitate.

Există peste 100 de modele de headset-uri de VR pe piaţă care variază de la kit-uri simpliste ca Google Cardboard până la device-uri impresionant de complicate precum Microsoft Hololens sau HTC Vive.

Experienţă noastră cu realitatea virtuală a fost surprinzătoare, revelatoare şi de ce să nu recunoaştem puţin înfricoşătoare. Şi asta deoarece prima oară când îţi pui ochelarii magici şi păşeşti în universul virtual din poziţia de gamer blazat care le-a cam văzut e toate, este şocant cât de realistă pare întreaga experienţă. Nicio altă tehnologie de până acum nu a reuşit să ofere o „aventură" atât de convingătoare, capabilă să îţi convingă simţurile că te afli cu adevărat în alt spaţiu.

În timp ce Oculus Rift ne-a impresionat prin rezoluţia impecabilă a displayului, mişcarea fluidă şi controlul intuitiv, HTC Vive, cu care am escaladat Everestul direct din camera de hotel, ne-a testat limitele percepţiei.Pentru mine, jocurile de aventură de tip point and click pe care le-am jucat pe Oculus au fost extrem de interesante şi interacţiunea cu lumea virtuală, foarte naturală şi credibilă. În acelaşi timp, încercarea mea de a intra într-un clasic third person, m-a făcut să ameţesc aproape instantaneu.

Dar nu toţi utilizatorii se confruntă cu răul de mişcare specific căştilor de realitate virtuală şi oricum sentimentul care preleva la un prim contact cu un headset de VR este cel de şoc care provine din faptul că deşi eşti conştient că totul este artificial, pare incredibil de real. Cu Vive povestea merge şi mai departe deoarece spre deosebire de Oculus Rift, care îţi oferă un mijloc de interacţiune clasic prin intermediul unui controller de Xbox, Vive îţi permite să te mişti fizic prin universul fictiv, ceea ce face întreaga experienţă să fie cu atât mai impresionantă. Din fericire, ambele headset-uri au în spate un ecosistem de jocuri şi de aplicaţii care le garantează o lansare de succes pe piaţă.

La începutul anilor 90, expunerea de care s-a bucurat realitatea virtuală a fost minimală şi rareori a mers mai departe de câteva prototipuri primitive şi a unor demo-uri limitate. În timp ce industria de entertainment este foarte interesată de aplicaţiile VR-ului în jocuri video şi experienţe cinematografice, există numeroase alte domenii în care această tehnologie se poate bucura de un succes impresionant.

De la aplicaţii în arhitectură, în care spre exemplu potențiali cumpărători ai unei proprietăţi aflate în stadiul de dezvoltare, se pot plimbă prin randarea virtuală a apartamentului, până la aplicaţii în medicină în care studenţii pot exersa operaţii într-un mediu virtual, VR-ul promite să schimbe substanţial modul în care interacţionăm cu lumea din jurul nostru.

Companiile producătoare de maşini au folosit tehnologia VR pentru a construi prototipuri virtuale pentru noi vehicule şi a le testa amănunţit înainte să le dea pe linia de producţie. Procesul de dezvoltare a devenit mai eficient şi mai ieftin că rezultat.

Provocarea majoră pentru domeniul realităţii virtuale este dezvoltarea unor sisteme mai performante de urmărire a mişcărilor şi identificarea unor mijloace mai naturale, prin care utilizatorii să poată interacţiona cu mediul artificial. În acelali fel, timpul de dezvoltare a lumilor virtuale este pentru moment foarte lung şi procesul deosebit de anevoios. Deşi există câteva companii care sunt specializate în dezvoltarea unor sisteme de urmărire a mişcărilor, majoritatea sunt mici şi nu rezistă foarte mult pe piaţă. În acelaşi mod, sunt destul de puţini dezvoltatori care lucrează la a construi device-uri speciale pentru aplicaţiile de realitate virtuală. Majoritatea dintre aceştia trebuie să se bazeze pe a adapta tehnologii gândite pentru alte discipline şi să spere că producătorii tehnologiei iniţiale supravieţuiesc suficient de mult pe piaţă.

Mai departe de limitările tehnice cu care vine orice tehnologie aflată la început de drum, există o serie de îngrijorări de natură psihologică şi socială ridicate în spaţiul public. Câţiva psihologi sunt îngrijoraţi că lumile virtuale ar putea afecta serios utilizatorii. Ei sugerează că sistemele de VR care plasează utilizatorul în situaţii violente, în care acesta este perpetuatorul agresiunii, ar putea rezulta în desensibilizare. Alţii sunt mai puţin îngrijoraţi de potenţiala apariţie a unei noi generaţii de sociopaţi, ci avetizează cu privire la apariţia unei posibile cyber dependenţe în rândul utilizatorilor.