Visori di realtà virtuale: cosa sono, come funzionano e come scegliere i migliori in commercio

Michelantonio Trizio CTO Wideverse

Preferite vivere all’interno di una realtà immaginaria completamente ricostruita al computer o vedere ologrammi che si mescolano con la nostra realtà? In base all’esperienza che desideriamo vivere cambia il tipo di visore di realtà virtuale o aumentata da acquistare.

Differenza tra realtà virtuale e realtà aumentata

Prima di addentrarci nell’analisi dei visori in commercio è bene fare chiarezza sui confini tra le due tecnologie. La distinzione più chiara l’ha fatta Google definendo il cosiddetto spettro immersivo.

Lo spettro immersivo secondo Google

Partendo da sinistra c’è la realtà vera (il mondo reale). Al centro si trova la realtà aumentata dove si può osservare un intreccio tra mondo reale e generato dal computer. Fino ad arrivare all’estremo destro dello spettro dove si trova la realtà virtuale: l’ambiente in cui si è immersi è totalmente ricostruito in computer grafica.

Cos’è la realtà virtuale e come funziona

La realtà virtuale (VR) è quindi la tecnologia che permette di immergersi a trecentosessanta gradi in uno scenario modellato o ricostruito al computer.

Il concetto di realtà virtuale come lo intendiamo oggi nasce e si sviluppa tra gli anni ‘70 e gli anni ‘90 del secolo scorso per poi cadere in disuso per limiti tecnologici fino alla rinascita a partire dal 2010. I maggiori ambiti di applicazione sono quelli del gaming, militare, dell’addestramento.

Cosa sono i visori VR (realtà virtuale)

I visori di realtà virtuale sono dei dispositivi indossabili che circondano il campo visivo dell’utente. Andiamo ora ad approfondire come funzionano i visori di realtà virtuale: sono dotati di lenti che forniscono un campo visivo tra i 100 e i 110 gradi e posseggono un frame rate, cioè la frequenza con cui le immagini vengono aggiornate ogni secondo, compresa tra i 60 fps (frame per second) e i 120 fps. Montano sensori quali giroscopio, accelerometro e magnetometro per rilevare i movimenti della testa (head tracking). Il frame rate ed un buon comparto di sensori inerziali sono fondamentali per evitare che l’utente soffra di motion sickness durante l’utilizzo del visore. Il motion sickness è quel disturbo di cui soffriamo quando si avverte la differenza tra un movimento aspettato e quello reale: in pratica, quando si sposta la testa ad una certa velocità, il cervello si aspetta che l’immagine percepita si sposti di conseguenza. Questo disturbo era comune soprattutto con visori di precedente generazione che avevano un frame rate più basso e l’immagine era più lenta del movimento reale. Nei soggetti più sensibili, il motion sickness può condurre anche a nausea, vomito o giramenti di testa. Infine i visori di VR posseggono un sistema audio di tipo immersivo.

Come scegliere un visore VR

La scelta del visore dipende dal tipo di esperienza che si vuole fruire e dal tipo di attività che si vuole svolgere. Esistono diverse caratteristiche da valutare, elenchiamo di seguito le principali.

FOV e frame rate : il campo visivo (FOV acronimo di field of view) e la frequenza di immagine proiettate, descritte in precedenza, sono la prima discriminante da analizzare. Maggiore è il campo visivo e maggiore è il frame rate, migliore è il visore.

: il campo visivo (FOV acronimo di field of view) e la frequenza di immagine proiettate, descritte in precedenza, sono la prima discriminante da analizzare. Maggiore è il campo visivo e maggiore è il frame rate, migliore è il visore. Gradi di libertà : la differenza principale sta nella libertà di movimento. Possiamo avere tre o sei gradi di libertà. Nel primo caso, detto anche 3dof (acronimo di degree of freedom) è possibile, una volta indossato il visore, girarsi nello spazio virtuale assecondando i movimenti della testa. Si potrebbe girare o piegare la testa e il visore mostrerà lo spazio virtuale corrispondente. I visori con tre gradi di libertà si usano solitamente da seduti, magari su una sedia girevole per agevolare l’utente nel voltarsi. Nei visori con sei gradi di libertà 6dof, ogni spostamento che si effettua nello spazio reale, corrisponde ad uno spostamento nello spazio virtuale. Quindi muovendosi in una stanza, ci si muoverà anche nell’ambiente virtuale corrispondente. La scelta tra 3dof e 6dof dipende dal tipo di applicazione che si vuole sviluppare o fruire: per un tour di foto a 360° sono sufficienti i tre gradi di libertà, per fare la visita di un appartamento ricostruito in 3D sarebbe invece opportuno avere sei gradi di libertà.

: la differenza principale sta nella libertà di movimento. Possiamo avere tre o sei gradi di libertà. Nel primo caso, detto anche 3dof (acronimo di degree of freedom) è possibile, una volta indossato il visore, girarsi nello spazio virtuale assecondando i movimenti della testa. Si potrebbe girare o piegare la testa e il visore mostrerà lo spazio virtuale corrispondente. I visori con tre gradi di libertà si usano solitamente da seduti, magari su una sedia girevole per agevolare l’utente nel voltarsi. Nei visori con sei gradi di libertà 6dof, ogni spostamento che si effettua nello spazio reale, corrisponde ad uno spostamento nello spazio virtuale. Quindi muovendosi in una stanza, ci si muoverà anche nell’ambiente virtuale corrispondente. La scelta tra 3dof e 6dof dipende dal tipo di applicazione che si vuole sviluppare o fruire: per un tour di foto a 360° sono sufficienti i tre gradi di libertà, per fare la visita di un appartamento ricostruito in 3D sarebbe invece opportuno avere sei gradi di libertà. Tracking dei movimenti : qui occorre fare una distinzione tra outside-in tracking e inside-out tracking. In entrambi i casi ci si riferisce alle tecnologie che rendono possibile fruire dei 6dof. Nel caso del outside-in tracking, vengono piazzate dei sensori all’interno della stanza in cui si fruirà dell’esperienza in realtà virtuale. L’utente indossa il visore e comincia a muoversi, i sensori esterni tracciando il visore permettono di far corrispondere il movimento reale al movimento nel mondo virtuale. Invece con l’inside-out tracking non c’è bisogno di sensori esterni. Sul visore sono presenti delle fotocamere a bassa risoluzione che, analizzando il mondo reale, permettono di far corrispondere i movimenti tra reale e virtuale. L’outside-in tracking è l’ideale per ambienti più grandi, che però vanno appunto forniti di sensori; si usano nelle arene di gaming in realtà virtuale. Un visore con tecnologia inside-out tracking può essere usato ovunque, ma muovendosi in grandi ambienti può portare a un effetto di deriva.

: qui occorre fare una distinzione tra outside-in tracking e inside-out tracking. In entrambi i casi ci si riferisce alle tecnologie che rendono possibile fruire dei 6dof. Nel caso del outside-in tracking, vengono piazzate dei sensori all’interno della stanza in cui si fruirà dell’esperienza in realtà virtuale. L’utente indossa il visore e comincia a muoversi, i sensori esterni tracciando il visore permettono di far corrispondere il movimento reale al movimento nel mondo virtuale. Invece con l’inside-out tracking non c’è bisogno di sensori esterni. Sul visore sono presenti delle fotocamere a bassa risoluzione che, analizzando il mondo reale, permettono di far corrispondere i movimenti tra reale e virtuale. L’outside-in tracking è l’ideale per ambienti più grandi, che però vanno appunto forniti di sensori; si usano nelle arene di gaming in realtà virtuale. Un visore con tecnologia inside-out tracking può essere usato ovunque, ma muovendosi in grandi ambienti può portare a un effetto di deriva. Wired o standalone : i visori VR wired sono quelli che non possono funzionare da soli e hanno bisogno di un computer (solitamente molto potente) a cui è demandato il carico computazionale dell’elaborazione del mondo in realtà virtuale. Sono detti wired proprio perché collegati fisicamente al computer tramite cavo. E’ preferibile usare i visori VR wired quando si vuole una elevata qualità grafica. I visori VR standalone posseggono tutta la potenza computazionale necessaria per funzionare in autonomia. Come è possibile immaginare la resa grafica è buona ma non eccellente.

: i visori VR wired sono quelli che non possono funzionare da soli e hanno bisogno di un computer (solitamente molto potente) a cui è demandato il carico computazionale dell’elaborazione del mondo in realtà virtuale. Sono detti wired proprio perché collegati fisicamente al computer tramite cavo. E’ preferibile usare i visori VR wired quando si vuole una elevata qualità grafica. I visori VR standalone posseggono tutta la potenza computazionale necessaria per funzionare in autonomia. Come è possibile immaginare la resa grafica è buona ma non eccellente. Controller: ogni visore VR mette a disposizione dell’utente uno o due controller tramite cui interagire nella scena virtuale. Posseggono tutti giroscopi, ma per il resto il design può essere molto differente e presentare diversi pulsanti, aree touch o joystick. Oltre ai controller fisici, tramite l’uso di fotocamere o sensori ad infrarossi, alcuni visori VR permettono di utilizzare direttamente le mani (hand tracking) per interagire con la realtà virtuale. La scelta in questo caso dipende ancora una volta dal tipo di esperienza che si vuole fare.

I migliori visori VR in commercio

Possiamo considerare la tecnologia dei visori di realtà virtuale ormai matura, motivo per cui abbiamo diversi visori di ottima qualità. I produttori più importanti sono Oculus e HTC. La disponibilità di alcuni modelli in questo momenti è limitata a causa del fermo delle fabbriche in Cina dovuta al Covid-19.

Oculus Go

Visore standalone creato per l’intrattenimento con 3dof. Ideale per tour e video a 360°. Supporta un singolo controller dotato di tre pulsanti e superficie touch. Disponibile nella versione a 32 GB e quella 64 GB rispettivamente a 159 euro e 219 euro.

Oculus Quest

Visore standalone perfetto per il gaming. Supporta 6dof utilizzando tecnologia basata su inside-out tracking basata su 4 fotocamere poste agli angoli del visore. Molto facile da configurare: è intuitivo definire l’area di gioco sicura all’interno del quale verrà visualizzato l’ambiente virtuale. Quando si superano i confini definiti, si attivano le fotocamere a bassa risoluzione per mostrare l’ambiente reale. Dispone di due controller dotati di diversi pulsanti e joystick. Recentemente è stato aggiunto il supporto per hand tracking tramite le fotocamere.

Prodotto nelle versioni 64 GB e 128 GB, alla data odierna (22/03/2020) risulta disponibile solo nella versione 128 GB al prezzo di 549 euro.

Oculus Rift S

È l’evoluzione del primo visore lanciato da Oculus. È un dispositivo che si collega al computer. I pc devono essere molto potenti, e supporta solo sistemi operativi Windows 10. Ha in dotazione la stessa tipologia di controller del Quest. Al momento in cui scriviamo, sullo store non risulta disponibile.

HTC Vive Pro

Visore per il gaming prodotto da HTC, anche questo necessita di computer. Utilizza tecniche miste di inside-out e outside-in tracking tramite fotocamere sul visore e base station (sensori perimetrali) da disporre nella stanza per il tracciamento dei movimenti. È importante fare caso al tipo di connettività: necessita di una display port 1.2 per collegarsi al PC. Questo modello ha prezzi a partire da 820 euro; il kit più completo da 1.100 euro al momento in cui scriviamo è non disponibile.

HTC Vive Cosmos

Questo visore ha una risoluzione più alta rispetto al Vive pro e può funzionare anche senza le base station (i sensori perimetrali) per il tracciamento dei movimenti nella stanza. Questo modello parte da 635 euro.

HTC Focus

È un modello standalone che HTC ha pensato per le aziende. Comparabile al Oculus Quest, è dotato però di un controller molto basilare come quello del Oculus Go. Il prezzo parte da 545 euro.

Windows Mixed Reality

Una doverosa citazione la meritano anche i visori basati su Windows Mixed reality platform. Microsoft in partnership con produttori quali Lenovo, HP, Acer, Dell e Samsung ha sviluppato il proprio sistema operativo di mixed reality (concetto approfondito in questo articolo sulla realtà aumentata) per sviluppare visori in grado di supportare sia realtà virtuale che realtà aumentata con un focus maggiore sulla VR. I visori sono tutti da collegare al pc e l’esperienza risulta molto distante dalla qualità degli altri visori descritti in precedenza.