Futuro
La promessa di Zuckerberg: "Visori per la realtà virtuale sottili come occhiali da sole"

La promessa di Zuckerberg: "Visori per la realtà virtuale sottili come occhiali da sole"

Gli occhiali VR sono le porte d'ingresso per il metaverso: con la guida del Ceo di Meta, scopriamo come saranno le prossime generazioni, partendo dai protitipi su cui oggi si lavora nei Reality Labs di Menlo Park

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"Ciao e un caldo benvenuto a Inside the Lab", dice Mark Zuckerberg. Siamo in collegamento con una decina di altri giornalisti da tutto il mondo per dare un'occhiata a quello che succede nei laboratori Meta, guidati dal Ceo, che presenta alcuni degli scienziati e dei responsabili dei progetti più avanzati di Menlo Park. 

Si parla di comunicazione, di collaborazione da remoto, di lavoro e di vita in un mondo virtuale: però siamo connessi su Zoom, con l'audio silenziato, le domande si possono porre solo in chat. Eppure di piattaforme proprie, Zuckerberg ne avrebbe: senza contare Whatsapp, almeno Messenger o Workplace, pensato apposta per aziende e uffici. 

Il metaverso, tra le molte altre cose, promette di essere un'altra piattaforma: Zuckerberg lo definì in questo modo presentando al Mobile World Congress del 2016 i primi visori di realtà virtuale realizzati in collaborazione con Samsung, e negli anni ha aggiunto vari elementi, approfondito il concetto, ma in fondo è rimasto fedele alla sua idea iniziale. 

Quello che è cambiato è il modo in cui a questa piattaforma si accede: non più un'app su degli smartphone piazzati dietro un visore con delle lenti, ma apparecchi molto più complessi, con potenza di elaborazione assai superiore, schermi infinitamente più dettagliati, lenti realizzate appositamente. 

Questi sforzi, spiega il Ceo di Meta, puntano a molteplici risultati: "Il primo è un senso realistico della presenza, ovvero la sensazione di trovarsi con qualcuno o in un luogo come se fossimo davvero lì. Se pensiamo a quanto sia importante per noi aiutare le persone a creare legami, il grande significato di questo traguardo risulta subito evidente". E ancora: "Un altro motivo che rende così importanti questi schermi realistici è la loro capacità di aprire la strada a una generazione di esperienze visive senza precedenti. Invece di limitarci a guardarle su uno schermo, potremo parteciparvi e vivere così esperienze altrimenti inaccessibili". 

Tecnicamente, i problemi da affrontare sono molti: serve uno schermo stereoscopico che crei immagini 3D, la possibilità di mettere a fuoco su varie distanze, il display deve coprire un angolo del campo visivo molto più ampio rispetto a quelli tradizionali. Inoltre, per assicurare una risoluzione a livello di retina nell'intero campo visivo, occorre un numero di pixel decisamente superiore a quello degli schermi di oggi, ma bisogna pure riuscire ad approssimare la luminosità e la gamma dinamica del mondo fisico, e per questo è richiesta una luminosità almeno dieci volte superiore a quella dei televisori attuali. È poi necessario un tracking dei movimenti realistico, con latenza ridottissima, che quando si gira la testa, offra la sensazione di occupare la posizione corretta nel mondo immersivo in cui ci si trova. Tutto questo implica migliori prestazioni dalle CPU e dalle GPU, non solo in termini assoluti ma anche relativi al consumo di energia e alla quantità di calore generato. E, naturalmente, bisogna integrare tanta tecnologia in un dispositivo che sia comodo da indossare. 

Alcuni dei numerosi prototipi di visori VR sperimentati nei Reality Labs
Alcuni dei numerosi prototipi di visori VR sperimentati nei Reality Labs 

Le sfide

La ricerca di Meta prosegue da anni: l'acquisizione di Oculus VR per oltre due miliardi di dollari risale al 2014. Già allora la startup californiana aveva sviluppato alcuni visori assai promettenti, che erano allo stadio di test avanzato o addirittura già pronti per la commercializzazione. Col tempo, oltre ai prodotti lanciati effettivamente sul mercato, nei laboratori di Menlo Park sono stati realizzate decine di prototipi. Sono stati provati migliaia di volte con gli strumenti più avanzati, ma il test più difficile è del tutto soggettivo, come spiega Michael Abrash, responsabile capo dei reality Labs di Meta: "Nel 1950 Alan Turing ha ideato il test di Turing, il cui scopo è stabilire se un computer è in grado di assumere comportamenti umani. Il test di Turing visivo, come lo chiamiamo insieme a molti altri ricercatori accademici, è un modo per valutare se ciò che viene visualizzato in VR è distinguibile dal mondo reale. Attualmente non esiste alcuna tecnologia VR che sia in grado di superarlo". Come per l'intelligenza artificiale il test di Turing si considera superato se non è possibile distinguere il comportamento di un sistema informatico da quello di un essere umano, così nel campo della rappresentazione delle immagini, l'obiettivo è raggiunto se la sensazione che si ricava dall'esperienza in VR è la stessa di un'esperienza nel mondo reale. 

Con l'aumento della risoluzione, il testo e i dettagli delle immagini diventano più chiari
Con l'aumento della risoluzione, il testo e i dettagli delle immagini diventano più chiari 

Di primaria importanza è la risoluzione dello schermo, che secondo gli scienziati di Meta, deve essere superiore agli 8K, perché i pixel siano indistinguibili all'occhio umano. Per questo hanno creato un prototipo, chiamato Butterscotch, il cui scopo è indagare proprio su questo aspetto. È pesante e ingombrante, e viene calibrato specificamente sulla persona che lo userà, dunque è assai lontano dalla commercializzazione, ma i risultati sembrano promettenti: è tre volte più nitido degli Oculus Quest 2, e permette di leggere tranquillamente testi anche molto piccoli. "Ci aspettiamo che la tecnologia degli schermi continui a migliorare generazione dopo generazione, consentendoci così nei prossimi anni di raggiungere i risultati che ci siamo prefissati", dice Zuckerberg. "Ma se anche disponessimo ora della massima risoluzione retinica, il resto del comparto grafico non sarebbe in grado di fornire contenuti visivi realistici". La prossima sfida è la messa a fuoco: "Nel mondo reale - spiega Abrash - il cristallino cambia continuamente forma per mettere a fuoco gli oggetti che guardiamo in base alla loro distanza e questo permette di rappresentare correttamente la luce che proviene da tale distanza, ma questo per ora non accade nella realtà virtuale". La focale fissa (tra i 150 e i 180 cm, nel caso dei visori Oculus), non permette di distinguere bene gli oggetti troppo vicini, come le mani o il testo di un libro. La soluzione è un complesso sistema che traccia il movimento degli occhi e regola di conseguenza la messa a fuoco delle lenti alla giusta distanza: ne risulta un'esperienza d'uso più naturale, che contribuisce anche a rendere meno stressante il tempo passato indossando i visori. Così Meta ha realizzato una serie di prototipi chiamati Half Dome, che utilizzano una tecnologia varifocale elettronica basata su lenti a cristalli; nonostante tutti i progressi compiuti, però, anche questi visori sono ben lontani dal diventare un prodotto commercializzabile. 

Visori virtuali per la realtà virtuale

La terza sfida è forse ancora più complessa: compensare la distorsione prodotta dalle ottiche per la realtà virtuale. "La distorsione di un'immagine virtuale cambia in base a come gli occhi si muovono per guardare in varie direzioni", osserva Zuckerberg. "I nostri algoritmi sono piuttosto statici e quindi non funzionano perfettamente quando ci si guarda intorno in una scena. Questo influisce sulla qualità complessiva dell'immagine, perché provoca un leggero spostamento della scena in base al movimento degli occhi, facendo sembrare la VR meno realistica". Abrash spiega che qui la soluzione arriva dalla realtà virtuale stessa, con un sistema di simulazione che permette di ottenere in pochi minuti dati normalmente raccolti in diversi mesi di test. 

Butterscotch ha uno schermo tre volte più definito degli Oculus Quest 2
Butterscotch ha uno schermo tre volte più definito degli Oculus Quest 2 

Un altro problema da risolvere è la luminosità dello schermo, troppo bassa per ottenere risultati realistici: quando la luce è più intensa, i colori risaltano e le ombre sono più scure, e solo allora le scene iniziano davvero a prendere vita. È quella che viene definita HDR (High Dynamic Range, alta gamma dinamica), e si misura in nit. Una tv di oggi arriva a picchi di diverse migliaia, un computer eccellente si attesta intorno a 1500, come pure uno smartphone top di gamma. "Nella VR, tuttavia, il livello massimo di nit è circa 100 in Quest 2 e superare questo valore in un fattore di forma indossabile è un'impresa non da poco", ragiona Abrash. Zuckerberg mostra una specie di strumento di tortura medievale. "Per individuare il percorso migliore da seguire, il nostro team Display Systems Research ha creato questo prototipo che posiziona una lampada incredibilmente luminosa dietro i pannelli LCD. Poiché ha un peso considerevole, sono state aggiunte delle maniglie per mantenerlo. Per quanto ne sappiamo, questo è il primo sistema HDR per VR, che internamente chiamiamo "Starburst". Per essere chiari, questa prima generazione è praticamente inutilizzabile in qualsiasi prodotto destinato alla commercializzazione effettiva". Per essere ancora più chiari, la fonte di luce è un laser, quindi il rischio di danni all'occhio in caso di malfunzionamento non pare così remoto. Poi ovviamente ci sono le questioni tecniche: dimensioni, peso, consumo di energia. 

Tra i tanti prototipi del Display Research Lab, Holocake 2 è il visore VR più sottile e leggero mai realizzato finora, ed è compatibile con tutti i titoli VR per PC esistenti. La spiegazione è complessa, e la lasciamo a Zuckerberg stesso: "Nella maggior parte dei visori VR, le lenti sono piuttosto spesse e devono essere posizionate a qualche centimetro dallo schermo, in modo da eseguire una messa a fuoco corretta e indirizzare la luce direttamente negli occhi. Holocake 2 introduce due nuove tecnologie che possono ovviare al problema. La prima non invia la luce attraverso una lente, ma attraverso l'ologramma di una lente. In sostanza, gli ologrammi sono registrazioni di ciò che accade quando la luce colpisce un oggetto. Proprio come un ologramma è molto più piatto dell'oggetto che rappresenta, anche le ottiche olografiche sono più piatte delle lenti che modellano, ma influiscono sulla luce in entrata nello stesso identico modo. La seconda nuova tecnologia usa la riflessione polarizzata per ridurre l'effetto della distanza tra lo schermo e l'occhio. Quindi, anziché partire dal pannello, attraversare una lente e raggiungere l'occhio, la luce viene polarizzata e fatta rimbalzare più volte avanti e indietro tra superfici riflettenti. Questo significa che può percorrere la stessa distanza totale, ma in un formato molto più compatto". 

Vari tipi di lenti a confronto
Vari tipi di lenti a confronto 

Difficile, ma il concetto è chiaro: in futuro si potranno avere visori VR con lenti molto più sottili, paragonabili a normali occhiali da sole. Qualcosa, pare di capire, assai simile ai Ray-Ban Stories usciti lo scorso anno. 

E tutte queste invenzioni sono già oggi racchiuse in un unico prototipo, battezzato "Mirror Lake". Si tratta di un concetto che ha la forma di un paio di occhiali da sci e integra non solo l'architettura Holocake 2, ma quasi tutte le avanzate tecnologie visive che abbiamo studiato negli ultimi sette anni, tra cui la modalità varifocale e il tracking oculare", illustra Abrash. "È la dimostrazione di come potrebbe essere uno schermo completo di prossima generazione: al momento si tratta solo di un concetto che ancora non dispone di un visore completamente funzionante in grado di comprovare in modo definitivo la validità dell'architettura. Tuttavia, se dovesse funzionare, sarebbe una vera rivoluzione per l'esperienza visiva in VR".

Holocake 2 è un visore particolarmente sottile e leggero
Holocake 2 è un visore particolarmente sottile e leggero 

Ottimismo

Nessuno di questi dispositivi sarà in commercio a breve, e anzi ci vorranno anni perché il test di Turing visivo sia superato. Zuckerberg, però, si dice ottimista: "Sono convinto che arriveremo a un futuro in cui l'informatica sarà più incentrata sulle persone, sul modo in cui interagiscono e sul tipo di esperienza del mondo che vogliamo vivere. Credo che sarà tutto molto meglio di com'è oggi". E in effetti basta poco, se il metro di paragone è una call su Zoom.