Realtà virtuale, nausea reale

Si indossa un visore per la realtà virtuale e si può camminare sulla Luna insieme agli astronauti delle missioni Apollo, esplorare le profondità marine, visitare l’Antica Roma o vivere avventure in mondi di fantasia. Esperienze entusiasmanti che tuttavia a molte persone possono provocare nausea, vertigini, mal di testa, affaticamento o sudorazione: in inglese viene chiamata “virtual reality sickness” o “cybersickness”, è affine al mal di mare o al mal d’auto e può rendere molto sgradevole il viaggio nel mondo virtuale.

La nausea da realtà virtuale è un fenomeno complesso che riguarda sia la tecnologia che sta dietro la generazione di immagini sia il modo in cui gli esseri umani le percepiscono. Ne abbiamo parlato con Piotr Didyk, professore straordinario della Facoltà di scienze informatiche dell’Università della Svizzera italiana e responsabile del gruppo di ricerca Perception, Display, and Fabrication.

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Professor Piotr Didyk

Professor Didyk, come è nato il suo interesse per la realtà virtuale?

Inizialmente mi sono interessato alla grafica computerizzata e alla percezione. Il compito della computer grafica è sempre stato quello di creare immagini e animazioni belle, tuttavia questo spesso comporta un costo computazionale significativo. Inoltre, anche se generiamo contenuti di alta qualità, non è chiaro se i dispositivi di visualizzazione saranno in grado di presentarli a un osservatore in modo fedele. Per questo motivo è diventato fondamentale studiare sia la percezione umana e il modo in cui noi, esseri umani, percepiamo, sia le immagini presentate su vari tipi di schermi, sia il mondo reale. Mi sono interessato a questo argomento durante il mio dottorato di ricerca, quando mi sono specializzato nello sviluppo di nuovi algoritmi per la generazione di contenuti grafici focalizzati sulla fornitura di un’esperienza di alta qualità a un osservatore umano. In altre parole, cercavo di rispondere alla domanda su come generare in modo efficiente immagini e animazioni che sembrassero “belle”. Si tratta di un’area di ricerca molto interessante e interdisciplinare, poiché richiede la comprensione dei processi che regolano la percezione, la conoscenza delle tecniche di grafica computerizzata e la conoscenza della progettazione dei display.

Questo argomento è attualmente estremamente rilevante per la realtà virtuale. Con display estremamente immersivi, le richieste di qualità sono enormi e la generazione delle immagini è spesso un collo di bottiglia per l’adozione della tecnologia. Allo stesso tempo, a causa delle numerose limitazioni della percezione umana, ci sono molte scorciatoie che possiamo prendere quando generiamo contenuti VR per rendere più efficienti le tecniche di generazione dei contenuti. Le molte opportunità di sfruttare le limitazioni della percezione umana rendono questo campo estremamente interessante per me.

Il ‘mal da realtà virtuale’ può rappresentare un ostacolo per l’adozione su larga scala della realtà virtuale?

È sicuramente un problema che, se non viene risolto, in alcune situazioni e per alcuni utenti impedirà l’uso della tecnologia. Tuttavia, vediamo anche una grande diffusione della tecnologia in molti settori, nonostante la presenza di alcuni problemi, il che è dovuto principalmente ai numerosi vantaggi che questa tecnologia offre. Allo stesso tempo, per garantire un’ampia diffusione della tecnologia devono essere affrontati diversi problemi, non solo quello del malessere. Bisogna anche tenere conto dell’efficienza energetica di questi dispositivi, del fattore di forma e delle richieste di calcolo.

Quali sono le cause principali di questo malessere?

In parole povere, l’incapacità di questi dispositivi di simulare perfettamente ciò che gli esseri umani osservano e sperimentano nel mondo reale. Sono molti i fattori che si ritiene contribuiscano alla cybersickness. Uno di quelli considerati più importanti è il fatto che il movimento della telecamera nel mondo virtuale non sempre corrisponde perfettamente al movimento della persona che indossa il visore nel mondo reale. Ciò provoca una discrepanza tra il movimento e le indicazioni visive, che può portare al mal da realtà virtuale.

In che misura il malessere è attribuibile alle limitazioni tecnologiche e quanto al modo in cui percepiamo il mondo?

È difficile rispondere a questa domanda. Da un lato, la qualità dei contenuti e della riproduzione di alcuni “spunti visivi” può essere un fattore che contribuisce alla cybersickness. Display di qualità superiore e migliori tecniche di generazione dei contenuti possono contribuire a ridurre l’effetto. La situazione diventa tuttavia più difficile quando si considerano casi d’uso specifici della realtà virtuale. Ad esempio, un osservatore è seduto su una sedia, ma la telecamera nella realtà virtuale segue una traiettoria. In questi casi, anche se la qualità della visualizzazione è perfetta, la discrepanza tra il movimento dell’osservatore e la telecamera nel mondo virtuale rimarrà. Sebbene esistano tentativi di risolvere questo problema stimolando direttamente il sistema vestibolare, bisogna vedere se queste tecniche saranno davvero utilizzabili. Tuttavia, credo che si possa fare molto sul fronte della creazione di contenuti per evitare situazioni di malessere grave o almeno per ridurlo.

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Si troveranno nuovi livelli di comfort?

Come si studia sperimentalmente il mal da realtà virtuale?

Si tratta di un compito relativamente difficile che prevede esperimenti con osservatori umani che giudicano il livello di comfort durante la presentazione di contenuti VR.

Quali soluzioni state sviluppando?

Le direzioni di ricerca che seguo con il mio gruppo sono due. Una è quella di aumentare la qualità percepita dei contenuti presentati all’osservatore e di rendere più efficiente la generazione delle immagini. L’uso di queste tecniche ci avvicinerà alla riproduzione di segnali visivi della qualità che il sistema visivo umano si aspetta. Come già detto, la qualità del contenuto (ad esempio, la risoluzione o la frequenza di aggiornamento) è un fattore importante per l’esperienza virtuale, ma anche per il comfort visivo e la cybersickness. La seconda direzione è lo studio delle cause del mal da realtà virtuale ma anche della percezione del movimento, cioè di come gli esseri umani percepiscono il movimento. Su questa base cerchiamo di sviluppare nuovi algoritmi che alterino il contenuto visivo per mitigare la cybersickness.

Sarà possibile arrivare a una simulazione così realistica da essere indistinguibile dalla realtà?

Si spera di sì, anche se non è chiaro quando esattamente questo potrà avvenire. L’intero settore ci sta lavorando e ogni anno si registrano sviluppi significativi in questa direzione. Sto partecipando alla conferenza ACM SIGGRAPH, la più grande conferenza sulla grafica, e ogni anno si possono vedere miglioramenti significativi e molto interessanti sia nelle tecniche di generazione che nella progettazione dei display. Un aspetto importante della ricerca sarà capire che cosa dobbiamo simulare nella realtà virtuale per rendere l’esperienza indistinguibile dal mondo reale.

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