Pode parecer que a tecnologia de realidade virtual (VR) existe há apenas alguns anos.

No entanto, os sistemas e fones de ouvido VR que conhecemos hoje estão em desenvolvimento há décadas. O progenitor mais antigo dos sistemas VR de hoje, na verdade, remonta a 1957 com uma patente registrada por Martin Heilig para um dispositivo de televisão estereoscópico montado na cabeça.

Nos anos seguintes, a tecnologia VR tem feito um progresso lento, mas constante. No início, os desenvolvedores não tinham o poder de computação para criar uma experiência de realidade virtual verdadeira e imersiva. Então, uma vez que eles conseguiram, a corrida começou para torná-lo portátil e acessível para o consumidor médio.

É onde estamos hoje. Empresas como HTC, Oculus, Valve e Sony agora oferecem hardware VR comercialmente viável que continua a melhorar aos trancos e barrancos. Por esse motivo, pessoas de todo o mundo agora estão familiarizadas com a RV e entendem o que é. A maioria, no entanto, não tem uma compreensão firme das especificidades da tecnologia.

Um guia técnico para a realidade virtual

Para remediar isso, aqui está um guia técnico básico para a tecnologia de realidade virtual. Você aprenderá como funciona, o que é necessário para fazê-lo funcionar e para onde a tecnologia pode ir a seguir. Vamos mergulhar.

Os fundamentos científicos da realidade virtual

Em sua essência, a tecnologia VR tem apenas um propósito: simular configurações e ambientes de forma realista o suficiente para enganar o cérebro humano para aceitá-los como realidade. Do ponto de vista científico, tudo começa com a compreensão de como nossos cérebros interpretam as coisas que vemos para desenvolver uma imagem mental do mundo ao nosso redor.

Sem entrar em muitos detalhes, a explicação mais simples é que nossa percepção da realidade é baseada em regras que desenvolvemos usando nossas experiências como guia. Por exemplo, quando vemos o céu, ele nos diz qual direção é "para cima". Quando vemos objetos que podemos identificar, podemos usar seu tamanho em relação um ao outro para avaliar a distância. Também podemos detectar fontes de luz captando as sombras projetadas pelos objetos ao nosso redor.

Os designers de RV podem usar essas regras convencionais para criar ambientes virtuais que estejam de acordo com nossas expectativas mentais da realidade. Quando o fazem, o resultado é uma experiência perfeita que interpretamos como "real".

Os fundamentos técnicos da realidade virtual

Os sistemas comerciais de RV de hoje estão todos competindo para determinar qual pode fornecer a melhor experiência de usuário possível em um ambiente virtual. Na verdade, nenhum deles é capaz de uma experiência completamente imersiva, por uma razão muito simples: a tecnologia ainda não alcançou as capacidades da visão humana. Aqui está um detalhamento de onde estão os fones de ouvido VR de hoje e onde eles estão tentando alcançar.

Campo de visão

Do ponto de vista técnico, um dos maiores obstáculos é o fato de que os humanos são capazes de um campo de visão (FOV) muito mais amplo do que os fones de ouvido atuais podem fornecer. Um ser humano médio pode ver o ambiente ao seu redor em um arco de aproximadamente 200 a 220 graus ao redor de sua cabeça. Onde a visão de nossos olhos esquerdo e direito se sobrepõe, há um arco de aproximadamente 114 graus, onde podemos ver em 3D.

Os headsets de hoje concentram sua atenção nesse espaço 3D de 114 graus para fornecer seus ambientes virtuais. Nenhum fone de ouvido, no entanto, ainda pode acomodar o FOV completo do ser humano médio. No momento, porém, os designers de hardware de VR de hoje têm como objetivo criar dispositivos que permitam um FOV de 180 graus, considerado ideal para uma simulação de VR de alto desempenho.

Taxa de quadros

No mundo da RV, talvez não haja maior desacordo do que sobre como lidar com as taxas de quadros de ambientes virtuais. Isso porque não há um consenso científico real sobre o quão sensível é a visão humana a esse respeito. Do ponto de vista físico, sabemos que os olhos humanos podem ver até o equivalente a 1.000 quadros por segundo (FPS). O cérebro humano, no entanto, nunca recebe tais detalhes através do nervo óptico. Houve estudos que sugeriram que os humanos podem discernir taxas de quadros de até 150 FPS, mas além disso, a informação é perdida na tradução no caminho para o cérebro.

Para um filme que você vê no cinema, a taxa de quadros é de 24 FPS. Isso, no entanto, não é projetado para simular a realidade. Para aplicativos de RV, a maioria dos desenvolvedores descobriu que qualquer coisa abaixo de 60 FPS tende a causar desorientação, dores de cabeça e náuseas no usuário. Por esse motivo, a maioria dos desenvolvedores visa um "ponto ideal" de conteúdo VR de cerca de 90 FPS e alguns (como a Sony) não certificam o software para ser executado em seus dispositivos se ficarem abaixo de 60 FPS em qualquer ponto durante o uso. No futuro, porém, a maioria dos desenvolvedores de hardware de VR começará a pressionar por uma taxa de quadros de 120 FPS ou mais, pois isso fornecerá uma experiência mais realista para a maioria dos aplicativos.

Efeitos sonoros

Outro aspecto técnico crucial da RV é a maneira como os designers usam efeitos sonoros para transmitir uma sensação de espaço tridimensional ao usuário. Hoje, a RV de ponta conta com uma tecnologia chamada áudio espacial para criar uma paisagem de áudio simulada que corresponde aos visuais criados pela RV.

Qualquer um que já tenha se sentado em uma sala de concertos bem projetada deve estar familiarizado com a forma como os sons que ouvimos podem variar com base em onde estamos localizados dentro de um espaço e até mesmo para onde viramos a cabeça. O áudio espacial é uma técnica pela qual os designers de RV podem produzir áudio binaural (estéreo) por meio de um conjunto de fones de ouvido que imita essa sensação exata.

Há uma variedade de implementações atuais, mas todas compartilham algumas características semelhantes, incluindo:

Também é importante lembrar que, para um headset de RV, os efeitos de áudio descritos aqui devem ser calculados em tempo real para levar em conta o movimento do usuário. Quando se trata disso, o hardware de VR de hoje ainda está começando a arranhar a superfície do que é possível.

Rastreamento de cabeça e posição

A verdadeira magia da RV não vem de quão convincentes são os visuais ou o som (embora esses sejam elementos fundamentais fundamentais), vem do fato de que os usuários podem se mover dentro de um espaço virtual que se ajusta à sua posição. É o que separa um headset VR de um simples conjunto de óculos de visualização de vídeo.

No momento, existem dois tipos de rastreamento de cabeça e posição em uso para aplicativos de RV - medidos em graus de liberdade - 3DoF e 6DoF. Os fones de ouvido móveis VR como o Samsung Gear VR, o Daydream View do Google e o Oculus Go usam 3DoF, o que significa que eles são capazes apenas de rastreamento rotacional. Eles sabem quando você vira a cabeça para a esquerda e para a direita, olha para cima ou para baixo ou inclina a cabeça para um lado ou outro. Se você mover todo o seu corpo, porém, eles não vão perceber isso.

Os fones de ouvido que usam 6DoF, por outro lado, podem rastrear a posição do usuário dentro da sala, bem como a direção em que a cabeça está apontada. Isso significa que os fones de ouvido 6DoF podem permitir movimentos totalmente autônomos em um espaço 3D, o que é uma experiência de VR muito mais convincente. A maneira como isso é feito varia de plataforma para plataforma, mas os principais métodos tendem a incluir rastreamento baseado em câmera em conjunto com sinalizadores de luz infravermelha.

Para onde a realidade virtual está indo

Por mais avançada que seja a tecnologia VR de hoje, ela deve ficar muito melhor nos próximos anos. À medida que os desenvolvimentos continuam, devemos começar a ver hardware com um FOV aprimorado e mais realista e melhor áudio 3D para combinar. Isso por si só torna o futuro de curto prazo da VR emocionante.

Também estamos prestes a ver novas melhorias na RV que tornarão a experiência muito melhor do que você pode obter com o hardware atual. Uma delas é o uso de dispositivos de feedback tátil como as luvas HaptX, que fornecem sensações de toque realistas para os objetos com os quais os usuários interagem em VR. Outra é uma técnica gráfica conhecida como renderização foveated, que aproveita o ponto focal limitado do olho humano para fornecer imagens de ultra-alta definição apenas onde nossos olhos estão focados, reduzindo assim o poder de computação necessário para criar a imagem.

O que é mais importante, porém, são as novas maneiras de usar a RV. Avanços paralelos na tecnologia de aprendizado de máquina no campo da educação tornarão o aprendizado imersivo à distância uma realidade pela primeira vez. Os cirurgiões se beneficiarão do treinamento avançado de RV para melhorar os resultados dos pacientes. Aqueles que precisam de tratamento para TEPT e distúrbios relacionados finalmente terão uma maneira de se curar.

A conclusão aqui é que a tecnologia VR está apenas começando a perceber seu potencial em uma variedade de campos. À medida que a tecnologia cresce, o mesmo acontece com os aplicativos que desenvolvedores de software talentosos, pesquisadores e líderes empresariais sonham para ela. Desse ponto de vista, é justo dizer que estamos muito mais próximos do início da história da realidade virtual do que da conclusão – e haverá muito mais desenvolvimentos surpreendentes por vir.

Interessado em aprender mais sobre software de realidade virtual existente e tecnologia relacionada? Veja todas as opções disponíveis para levar seu conhecimento ao próximo nível – somente no G2.