Immersione nella realtà virtuale

L’immersione nella realtà virtuale è la percezione di essere fisicamente presenti in un mondo non fisico. La percezione viene creata circondando l’utente del sistema VR in immagini, suoni o altri stimoli che forniscono un ambiente totale avvincente.

Immersione o stato immersivo è uno stato psicologico in cui il soggetto cessa di essere consapevole del proprio stato fisico. È spesso accompagnato da un’intensa concentrazione, una nozione disturbata di tempo e realtà. Il termine è ampiamente usato in informatica, realtà virtuale e videogiochi (come i MMORPG), ma può essere usato impropriamente come parola chiave.

Nel campo della realtà virtuale, i sistemi immersivi sono anche utilizzati per immergere l’utente in un ambiente familiare, sia per distrazione o per scopi di formazione – per instillare i riflessi che verranno poi utilizzati in un caso reale, o per ricostituire da remoto un sistema reale su quale può quindi operare tramite telecomando. Le attrazioni di Futuroscope Poitiers o pilotaggio di droni per immersione in un cockpit virtuale, sono esempi. Il grado di immersione è determinato dalla concordanza delle sensazioni con quelle a cui l’utente è abituato e dall’adeguatezza dei diversi sensi tra loro (ad esempio il tatto e la vista).

Il nome è un uso metaforico dell’esperienza di immersione applicata alla rappresentazione, alla finzione o alla simulazione. L’immersione può anche essere definita come lo stato di coscienza in cui una consapevolezza di “visitatore” (Maurice Benayoun) o “immersiva” (Char Davies) del sé fisico viene trasformata dall’essere circondati in un ambiente artificiale; usato per descrivere la sospensione parziale o completa dell’incredulità, consentendo l’azione o la reazione alle stimolazioni incontrate in un ambiente virtuale o artistico. Il grado in cui l’ambiente virtuale o artistico riproduce fedelmente la realtà determina il grado di sospensione dell’incredulità. Maggiore è la sospensione dell’incredulità, maggiore è il grado di presenza raggiunto.

In contrasto con l’immersione cinematografica passiva, la realtà virtuale consente l’interazione con l’ambiente virtuale, e quindi è possibile ottenere un’immersione molto più elevata.

Si riferisce a come un ambiente virtuale immersivo quando l’utente è autorizzato a interagire direttamente con esso. La CAVE con l’hardware di interazione appropriato è un esempio di tale sistema. Al contrario, la realtà virtuale non immersiva, ad es. in un sistema CAD 3D, che funziona su un PC.

I mondi virtuali accattivanti e sofisticati portano a una maggiore immersione ea controller che consentono un’interazione naturale con il mondo virtuale. In casi estremi, questo può significare che i giocatori devono abituarsi al mondo reale dopo che il gioco VR è terminato. L’intensità dipende anche dalla personalità del giocatore e dalla durata del gioco.

Il professore americano dei media digitali Janet H. Murray descrive l’immersione come segue:
“L’esperienza di essere trasportati in un luogo elaboratamente simulato è di per sé piacevole, a prescindere dal contenuto di fantasia. L’immersione è un termine metaforico derivato dall’esperienza fisica di essere immerso nell’acqua. Una donna in piscina o in piscina: la sensazione di essere in una piscina tutto il nostro apparato percettivo. ”

Richard Bartle distingue quattro diversi livelli di immersione (Levels of Immersion):
giocatore: il personaggio è un mezzo per influenzare il mondo di gioco.
avatar: il personaggio è un rappresentante del giocatore nel mondo di gioco. I giocatori parlano del personaggio in terza persona.
personaggio: i giocatori di computer si identificano con il personaggio e ne parlano in prima persona.
persona: il personaggio è parte dell’identità del giocatore di computer. Non interpreta un personaggio in un mondo virtuale, è lui stesso in un mondo virtuale.
Ad esempio, il genere di gioco per computer degli sparatutto in prima persona viene giocato fondamentalmente dal punto di vista del personaggio, cioè in prima persona. I game designer usano l’immersione qui per far vivere al giocatore il mondo virtuale il più direttamente possibile.

tipi:
Secondo Ernest W. Adams, autore e consulente di game design, l’immersione può essere suddivisa in tre categorie principali:

L’immersione tattica viene sperimentata quando si eseguono operazioni tattili che implicano abilità. I giocatori si sentono “nella zona” mentre perfezionano le azioni che portano al successo.

L’immersione strategica è più cerebrale ed è associata alla sfida mentale. I giocatori di scacchi sperimentano l’immersione strategica quando scelgono una soluzione corretta tra una vasta gamma di possibilità.

L’immersione narrativa si verifica quando i giocatori vengono investiti in una storia ed è simile a ciò che viene vissuto mentre legge un libro o guarda un film.
Staffan Björk e Jussi Holopainen, in Patterns In Game Design, dividono l’immersione in categorie simili, ma le chiamano immersione sensoriale-motoria, immersione cognitiva e immersione emotiva, rispettivamente. Oltre a questi, aggiungono una nuova categoria:

L’immersione spaziale si verifica quando un giocatore sente che il mondo simulato è percettivamente convincente. Il giocatore sente che lui o lei è davvero “là” e che un mondo simulato appare e si sente “reale”.

Presenza:
La presenza, un termine derivato dalla riduzione della “telepresenza” originale, è un fenomeno che consente alle persone di interagire e sentirsi connesse al mondo al di fuori dei loro corpi fisici attraverso la tecnologia. È definita come la sensazione soggettiva di una persona di essere lì in una scena raffigurata da un medium, di solito di natura virtuale. La maggior parte dei designer si concentra sulla tecnologia utilizzata per creare un ambiente virtuale ad alta fedeltà; tuttavia, anche i fattori umani coinvolti nel raggiungimento dello stato di presenza devono essere presi in considerazione. È la percezione soggettiva, sebbene generata da e / o filtrata attraverso la tecnologia creata dall’uomo, che alla fine determina il raggiungimento di successo della presenza.

Gli occhiali per realtà virtuale possono produrre una sensazione viscerale di essere in un mondo simulato, una forma di immersione spaziale chiamata Presenza. Secondo Oculus VR, i requisiti tecnologici per ottenere questa reazione viscerale sono la bassa latenza e il monitoraggio preciso dei movimenti.

Realtà virtuale immersiva:
La realtà virtuale immersiva è un’ipotetica tecnologia futura che esiste oggi come progetti di arte di realtà virtuale, per la maggior parte. Consiste nell’immersione in un ambiente artificiale in cui l’utente si sente immerso come si sente di solito nella realtà del consenso.

Interazione diretta del sistema nervoso:
Il metodo più considerato sarebbe quello di indurre le sensazioni che costituivano la realtà virtuale direttamente nel sistema nervoso. Nel funzionalismo / biologia convenzionale interagiamo con la realtà del consenso attraverso il sistema nervoso. Quindi riceviamo tutti gli input da tutti i sensi come impulsi nervosi. Dà ai tuoi neuroni una sensazione di sensazione intensa. Coinvolgerebbe l’utente a ricevere input come impulsi nervosi stimolati artificialmente, il sistema riceverebbe le uscite del CNS (impulsi nervosi naturali) e le elaborerebbe permettendo all’utente di interagire con la realtà virtuale. Dovrebbero essere prevenuti gli impulsi naturali tra il corpo e il sistema nervoso centrale. Ciò potrebbe essere fatto bloccando gli impulsi naturali usando nanorobot che si attaccano al cablaggio cerebrale, mentre ricevendo gli impulsi digitali di cui descrivono il mondo virtuale, che potrebbero poi essere inviati nel cablaggio del cervello. Sarebbe inoltre necessario un sistema di feedback tra l’utente e il computer che memorizza le informazioni. Considerando quante informazioni sarebbero necessarie per un tale sistema, è probabile che sarebbe basato su ipotetiche forme di tecnologia informatica.

Requisiti:
Comprensione del sistema nervoso
Una comprensione completa di quali impulsi nervosi corrispondono a quali sensazioni e quali impulsi motori corrispondono a quali contrazioni muscolari saranno richieste. Ciò consentirà le sensazioni corrette dell’utente e le azioni nella realtà virtuale che si verificheranno. Il Blue Brain Project è la ricerca attuale più promettente con l’idea di capire come funziona il cervello costruendo modelli di computer su larga scala.

Capacità di manipolare CNS
Ovviamente il sistema nervoso dovrebbe essere manipolato. Sebbene siano stati postulati dispositivi non invasivi che utilizzano radiazioni, è probabile che gli impianti cibernetici invasivi diventino disponibili prima e più precisi. La manipolazione potrebbe verificarsi in qualsiasi stadio del sistema nervoso: il midollo spinale è probabilmente il più semplice; poiché tutti i nervi passano qui, questo potrebbe essere l’unico sito di manipolazione. La nanotecnologia molecolare è in grado di fornire il grado di precisione richiesto e potrebbe consentire di costruire l’impianto all’interno del corpo piuttosto che essere inserito da un’operazione.

Hardware / software del computer per elaborare input / output
Un computer molto potente sarebbe necessario per elaborare la realtà virtuale abbastanza complessa da essere quasi indistinguibile dalla realtà del consenso e interagire abbastanza velocemente con il sistema nervoso centrale.

Ambienti digitali immersivi:
Un ambiente digitale immersivo è una scena artificiale artificiale, interattiva, creata o “mondo” all’interno della quale un utente può immergersi.

Gli ambienti digitali immersivi potrebbero essere pensati come sinonimi della realtà virtuale, ma senza l’implicazione che la “realtà” attuale viene simulata. Un ambiente digitale immersivo potrebbe essere un modello di realtà, ma potrebbe anche essere un’interfaccia utente o un’astrazione fantasy completa, purché l’utente dell’ambiente sia immerso in esso. La definizione di immersione è ampia e variabile, ma qui si suppone significhi semplicemente che l’utente si sente come parte dell’universo simulato. Il successo con cui un ambiente digitale immersivo può effettivamente immergere l’utente dipende da molti fattori come la credibile grafica 3D per computer, l’audio surround, l’input dell’utente interattivo e altri fattori come la semplicità, la funzionalità e il potenziale di divertimento. Attualmente sono in fase di sviluppo nuove tecnologie che pretendono di portare effetti ambientali realistici sull’ambiente dei giocatori – effetti come vento, vibrazioni del sedile e illuminazione ambientale.

Percezione:
Per creare un’impressione di immersione totale, i 5 sensi devono percepire l’ambiente digitale come reale. La tecnologia immersiva può ingannare i sensi con: Visualizzazioni panoramiche 3D Audio surround Feedback di forza e dispositivi di riconoscimento del movimento Creazione artificiale di gusti e odori

Interazione:
Una volta che i sensi percepiscono l’ambiente digitale come abbastanza reale, l’utente deve essere in grado di interagire con l’ambiente in modo naturale e intuitivo. Una moltitudine di tecnologie immersive come il riconoscimento del movimento risponde all’azione dell’utente. Le interfacce di controllo del cervello (BCI) che rispondono all’attività neuronale hanno persino iniziato ad apparire.

Esempi e applicazioni:
Le simulazioni di allenamento e prove spaziano dalla formazione procedurale a task part (spesso l’abbreviazione, ad esempio: quale pulsante spingere per implementare un boom di rifornimento) attraverso la simulazione situazionale (come la risposta alle crisi o l’addestramento dei conducenti) alle simulazioni di movimento completo che addestrano i piloti o soldati e forze dell’ordine in scenari che sono troppo pericolosi per allenarsi in attrezzature reali usando l’ordinanza dal vivo.

Giochi per computer da semplici giochi arcade a giochi multiplayer online e programmi di allenamento come simulatori di volo e di guida. Ambienti di intrattenimento come i simulatori di movimento che immergono i cavalieri / i giocatori in un ambiente digitale virtuale potenziato da segnali di movimento, visivi e audio. Simulatori di realtà, come ad esempio uno dei Monti Virunga in Ruanda, che ti portano in un viaggio attraverso la giungla per incontrare una tribù di gorilla di montagna. Oppure versioni di allenamento come quella che simula un passaggio attraverso le arterie umane e il cuore per assistere all’accumulo di placca e quindi conoscere il colesterolo e la salute.

Parallelamente allo scienziato, artisti come Knowbotic Research, Donna Cox, Rebecca Allen, Robbie Cooper, Maurice Benayoun, Char Davies e Jeffrey Shaw sfruttano il potenziale della realtà virtuale immersiva per creare esperienze e situazioni fisiologiche o simboliche.

Altri esempi di tecnologia di immersione includono ambiente fisico / spazio immersivo con proiezioni e suoni digitali circostanti come il CAVE e l’uso di cuffie per realtà virtuale per la visualizzazione di film, con controllo della testa e controllo del computer dell’immagine presentata, in modo che il visualizzatore appaia per essere dentro la scena. La prossima generazione è VIRTSIM, che raggiunge un’immersione totale attraverso motion capture e display wireless montati su testa per squadre di fino a tredici immersives che consentono il movimento naturale attraverso lo spazio e l’interazione simultanea nello spazio virtuale e fisico.

Uso in cure mediche:
Nuovi campi di studi legati alla realtà virtuale immersiva emergono ogni giorno. I ricercatori vedono un grande potenziale nei test di realtà virtuale che servono come metodi di intervista complementari nella cura psichiatrica. La realtà virtuale immersiva è stata utilizzata anche come strumento educativo in cui la visualizzazione degli stati psicotici è stata utilizzata per ottenere una maggiore comprensione dei pazienti con sintomi simili. Nuovi metodi di trattamento sono disponibili per la schizofrenia e altre aree di ricerca di nuova concezione in cui si prevede che la realtà virtuale immersiva raggiunga la guarigione nell’educazione delle procedure chirurgiche, nel programma di riabilitazione dalle lesioni e negli interventi chirurgici e nella riduzione del dolore degli arti fantasma.

Applicazioni nell’ambiente costruito:
Nel campo della progettazione architettonica e della scienza delle costruzioni, sono stati adottati ambienti virtuali immersivi per facilitare gli architetti e gli ingegneri edili a migliorare il processo di progettazione attraverso l’assimilazione del loro senso di scala, profondità e consapevolezza spaziale. Tali piattaforme integrano l’uso di modelli di realtà virtuale e tecnologie di realtà mista in varie funzioni di ricerca nel settore delle costruzioni, operazioni di costruzione, formazione del personale, indagini sugli utenti finali, simulazioni di prestazioni e visualizzazione BIM. I display montati sulla testa (con entrambi i sistemi di 3 gradi di libertà e 6 gradi di libertà) e le piattaforme CAVE vengono utilizzati per la visualizzazione spaziale e la navigazione di modellazione di informazioni sugli edifici (BIM) per diversi scopi di progettazione e valutazione. Clienti, architetti e proprietari di edifici utilizzano le applicazioni derivate dai motori di gioco per navigare nei modelli BIM in scala 1: 1, consentendo un’esperienza virtuale di walkthrough degli edifici futuri. Per tali casi d’uso, il miglioramento delle prestazioni della navigazione spaziale tra cuffie per realtà virtuale e schermi desktop 2D è stato studiato in vari studi, con alcuni che suggeriscono un miglioramento significativo nelle cuffie per realtà virtuale, mentre altri non indicano alcuna differenza significativa. Architetti e ingegneri edili possono anche utilizzare strumenti di progettazione immersiva per modellare vari elementi di costruzione nelle interfacce CAD di realtà virtuale e applicare modifiche di proprietà ai file BIM (Building Information Modeling) attraverso tali ambienti.

Nella fase di costruzione dell’edificio, gli ambienti immersivi sono utilizzati per migliorare la preparazione del sito, la comunicazione in loco e la collaborazione dei membri del team, la sicurezza e la logistica. Per la formazione dei lavoratori edili, gli ambienti virtuali hanno dimostrato di essere molto efficaci nel trasferimento delle competenze con studi che mostrano risultati di prestazioni simili alla formazione in ambienti reali. Inoltre, le piattaforme virtuali sono anche utilizzate nella fase operativa degli edifici per interagire e visualizzare i dati con Internet di Dispositivi (IoT) delle cose disponibili negli edifici, miglioramento dei processi e anche gestione delle risorse.

Gli studi degli occupanti e degli utenti finali sono eseguiti attraverso ambienti immersivi. Le piattaforme immersive virtuali coinvolgono i futuri occupanti nel processo di progettazione degli edifici fornendo un senso di presenza agli utenti integrando prototipi di pre-costruzione e modelli BIM per la valutazione di opzioni di progettazione alternative nel modello di edificio in modo tempestivo ed economico. Gli studi condotti su esperimenti umani hanno dimostrato che gli utenti si comportano in modo simile nelle attività quotidiane in ufficio (identificazione di oggetti, velocità di lettura e comprensione) all’interno di ambienti virtuali immersivi e ambienti fisici sottoposti a benchmark. Nel campo dell’illuminazione, sono state utilizzate cuffie di realtà virtuale per studiare l’influenza dei modelli di facciata sulle impressioni percettive e la soddisfazione di uno spazio illuminato al giorno simulato. Inoltre, gli studi di illuminazione artificiale hanno implementato ambienti virtuali immersivi per valutare le preferenze di illuminazione degli utenti finali di scene virtuali simulate con il controllo dei bui e delle luci artificiali nell’ambiente virtuale.

Per l’ingegneria strutturale e l’analisi, gli ambienti immersivi consentono all’utente di concentrarsi sulle indagini strutturali senza essere troppo distratto per operare e navigare nello strumento di simulazione. Le applicazioni di realtà virtuale e aumentata sono state progettate per l’analisi agli elementi finiti delle strutture di shell. Usando i guanti stilo e dati come dispositivi di input, l’utente può creare, modificare mesh e specificare condizioni al contorno. Per una geometria semplice, i risultati in codice in tempo reale vengono ottenuti modificando i carichi sul modello. Gli studi hanno utilizzato reti neurali artificiali (ANN) o metodi di approssimazione per ottenere l’interazione in tempo reale per la geometria complessa e per simularne l’impatto tramite guanti tattili. Anche le strutture su larga scala e le simulazioni di ponti sono state realizzate in ambienti virtuali immersivi. L’utente può spostare i carichi che agiscono sul ponte e i risultati dell’analisi degli elementi finiti vengono aggiornati immediatamente utilizzando un modulo approssimativo.

Effetti dannosi:
La malattia da simulazione o malattia del simulatore è una condizione in cui una persona presenta sintomi simili a quelli del mal di mare causati dalla riproduzione di computer / simulazione / videogiochi (Oculus Rift sta lavorando per risolvere il problema del simulatore).

La cinetosi dovuta alla realtà virtuale è molto simile alla malattia della simulazione e alla cinetosi dovuta ai film. Nella realtà virtuale, tuttavia, l’effetto è reso più acuto dal momento che tutti i punti di riferimento esterni sono bloccati dalla visione, le immagini simulate sono tridimensionali e in alcuni casi suono stereo che può anche dare un senso di movimento. Gli studi hanno dimostrato che l’esposizione a movimenti rotazionali in un ambiente virtuale può causare aumenti significativi di nausea e altri sintomi di cinetosi.

Altri cambiamenti comportamentali come stress, dipendenza, isolamento e cambiamenti dell’umore sono anche discussi per essere effetti collaterali causati dalla realtà virtuale immersiva.