Como funciona a realidade virtual?
A Realidade Virtual (RV) pode ser definida como “uma tecnologia aplicada através de uma interface, a qual possibilita a interação entre os sistemas eletrônicos e humanos”. É um conceito relativamente simples, mas – como funciona? – quais tecnologias são necessárias para que os equipamentos de realidade virtual consigam entregar um ambiente similar ao nosso mundo real?
Princípios básicos
Os dispositivos de realidade virtual (Headsets) – atualmente desenvolvidos e aperfeiçoados pela Oculus, Sony, HTC, Valve, Samsung e Google – estão estruturados em três componentes principais: um PC, um console ou um smartphone para executar o software; um equipamento de visualização que fica preso na frente dos olhos e algum tipo de dispositivo de controle. Esses componentes atuam em conjunto, com o objetivo de gerar, na frente dos olhos do usuário, um ambiente similar ao do mundo real e possibilitar que ocorra a interação com esse ambiente.
Visualização do mundo virtual
O objetivo principal do hardware é criar um ambiente real (de acordo com as necessidades dos softwares ou dos games em execução) dentro do ambiente virtual.
Quando você coloca um dispositivo de realidade virtual sobre seu rosto, o movimento da sua cabeça e seu olhar passam a ser acompanhados pela tela montada no interior do equipamento. Você deixa de ver o mundo real e se depara com outra imagem, que te persegue não importa para onde você olhe.
A realidade virtual cria uma ilusão para o usuário, colocando sua percepção do mundo em desafio e conflito constante. E isso é a chave central para a realidade virtual – quando você consegue enganar os sentidos, para a sua mente aquilo se torna real.
COMPONENTES PRINCIPAIS DOS DISPOSITIVOS DE REALIDADE VIRTUAL
Visor estereoscópico
Um visor estereoscópico é componente básico para todos os headsets de RV. Ele é o equipamento que diferencia a visualização de imagens em uma tela comum de um sistema em realidade virtual.
Os visores estereoscópicos apresentam uma visão diferente da cena virtual para cada olho, assim como nossos olhos reais enxergam o mundo a nossa volta. Essa diferença propicia “pontos de vista” distintos para cada objeto, o que, associado ao nosso espaço interpupilar, permite ao cérebro definir a distância do que está sendo visto.
A estereoscopia mescla uma série de informações comuns ao nosso cérebro, simulando constantes reais de nossa visão no equipamento eletrônico. A combinação de alguns fatores com a sugestão de profundidade – também conhecida como paralaxe (no qual objetos mais distantes parecem mover-se de forma mais lenta do que objetos próximos) – dispersão de luz, sombreamento, além de outras variáveis, faz com que a visualização estereoscópica efetivamente simule a visão real e crie uma sensação bastante real quando colocada em frente aos nossos olhos.
Displays
No interior dos equipamentos, a maior parte dos desenvolvedores têm optado por telas planas conhecidas por painéis OLED (organic light emitting diode). Os painéis OLED são telas de LED com um filme feito de compostos orgânicos. Embora a tecnologia OLED já esteja sendo usada em dispositivos como telefones e monitores de computador desde a década de 2000, as telas usadas em Headsets de realidade virtual, como o Oculus Rift, HTC Vive e Playstation VR, tem requisitos mais rigorosos.
Para usar um painel OLED em um headset, a taxa de atualização (frequência que novas imagens são apresentadas na tela para simular movimento) deve ser muito maior do que a de uma televisão, um monitor ou tela do telefone. Um monitor, por exemplo, apresenta tacha de 60fps enquanto um dispositivo de RV deve apresentar um mínimo de 90fps de taxa de atualização. O tempo de resposta, que é a medida de velocidade de mudança de cor de um pixel para o outro, também deve ser mais veloz nos dispositivos de realidade virtual, para se evitar o conhecido “borrão de movimento”. Já a sequência de mudança de pixels, que é a forma que os pixels são alterados na tela, deve ocorrer toda de uma só vez. Em um aparelho celular, por exemplo, essa mudança ocorre de cima para baixo.
Logicamente, além das características descritas acima, um ambiente virtual, para se tornar convincente, deve ter gráficos de alta resolução. As imagens precisam de uma combinação de efeitos de textura, sombreamento, contrastes e iluminação para gerar um mundo realista.
Movimento
A realidade virtual não seria “Realidade Virtual” se o usuário não tivesse a capacidade de olhar ao redor. O acompanhamento da posição da cabeça é fundamental para se manter a ilusão de um mundo de 360 graus.
A maioria dos headsets de realidade virtual exibem pelo menos três graus de liberdade (além de suas combinações): você pode flexionar sua cabeça, inclinando-a para baixo ou para cima, girar de um ombro ao outro ou realizar uma flexão lateral (como se quisesse encostar a orelha no ombro), sendo que esses movimentos são acompanhados em tempo real pelo dispositivo.
Realizar o acompanhamento de algo se movendo em torno dos graus de liberdade citados é bem mais complicado do que um registro em dois graus de liberdade (como o de um mouse por exemplo). Para proceder a leitura dessas informações os dispositivos de realidade virtual são equipados com aparatos denominados IMU (unidade de medição inercial). Essas IMUs são estruturadas em três componentes principais: um acelerômetro (peça de peso diminuto acoplada sobre molas que possibilita a medida de força em três dimensões); um giroscópio, que é utilizado para medir o movimento angular e um magnetômetro, que dá a orientação, como uma bússola tridimensional, em relação à terra. A IMU faz a fusão dessas informações, podendo determinar como o dispositivo principal está se movendo no ambiente.
Alguns dispositivos de realidade virtual, com objetivo de melhorar o rastreamento posicional e de movimento, tem as informações fornecidas pela IMU complementadas pelo uso de câmeras de rastreamento. Essas câmeras localizam marcadores posicionados nos equipamentos e, através do uso de luz infravermelha ou refletores, conseguem determinar, com precisão, a posição do dispositivo de RV no ambiente.
Controles
Para completar o “pacote” de imersão básico no mundo virtual são necessários dispositivos que, quando manipulados, permitam ao usuário interagir com o mundo virtual.
Eles devem apresentar funções que permitam simular nossas atividades na vida real, sendo que, quanto mais próximos do real esses controles se apresentarem, mais imersiva a experiencia virtual ficará. Realizar um disparo em um jogo de tiro, por exemplo, se tornará mais envolvente se o controle exibir um botão do tipo gatilho, a ser apertado pelo dedo indicador, ao invés de um botão comum a ser apertado pelo polegar.
Os desenvolvedores estão buscando reunir varias características em um equipamento só, sendo que diversos modelos de controles já chegaram ao mercado, se apresentando de diversas formas.
Os controles devem exibir, também, sensores que permitam que seu movimento seja reconhecido pelo dispositivo de RV. Dessa forma, quando o usuário levanta o braço, por exemplo, esse movimento é acompanhado e reconhecido. Esses sensores exibem uma tecnologia de baixa latência e possuem uma resposta muito satisfatória, permitindo que os movimentos do mundo real sejam transportados para o mundo virtual sem nenhum atraso perceptível.
Leia também: O que é a realidade virtual?
