Introdução

Parte I: Visão

Parte II: Audição

Parte III: Sistema háptico

Enganando nossos olhos

Nós, seres humanos, temos uma visão muito desenvolvida, o que nos torna dependentes dela no dia-a-dia. Então é preciso que os equipamentos de VR recriem a nossa percepção visual com muita perfeição para que a simulação seja imersiva.

Para enganar nossa visão primeiro temos que ter uma ideia básica de como ela funciona. Resumindo a história: a luz atravessa o olho, bate na retina, interage com os fotorreceptores (os cones e bastonetes), esses fotorreceptores transformam a energia eletromagnética da luz em sinais elétricos que serão interpretados no cérebro.

Mas existe uma coisa que está faltando nesse resumo: nós temos dois olhos! E como cada olho está em uma posição diferente, cada um deles está essencialmente vendo uma imagem diferente, e isso nos permite uma percepção muito diferente dos estímulos visuais.

Isso é chamado de visão binocular, fenômeno descrito inicialmente por Sir Charles Wheatstone em 1838. E a partir da integração dessas imagens e interpretação do resultado nós temos noção de profundidade.

A ideia de que cada olho está essencialmente vendo uma imagem diferente vem sendo explorada para a construção da sensação de profundidade a muito tempo. Uma fotografia estereoscópica, composta de duas fotos 2D tiradas com perspectiva diferente, juntamente com um visualizador, nos permite transformar imagens 2D em 3D desde o século 19.

Spatially Immersive Displays

O truque de mostrar uma imagem diferente para cada olho também pode ser realizado de outra maneira: é possível sobrepor as imagens com perspectiva diferente e utilizar algum método de separá-las. Como óculos cujas lentes filtram a luz da imagem de diferentes maneiras, por exemplo, o clássico óculos azul e vermelho.

Isso possibilita outro tipo de VR, os Spatially Immersive Displays (SID). No qual as imagens são projetadas nas paredes de uma sala. O Cave Automatic Virtual Environment (CAVE), desenvolvido na Universidade de Illinois, foi o primeiro sistema a explorar essa ideia para a pesquisa. Na Universidade de São Paulo, temos a CAVERNA Digital, uma sala de 3x3x3m que tem imagens projetadas em todas as quatro paredes e no chão! Esse laboratório é utilizados em diversos tipos de pesquisa que variam desde como o VR pode ser utilizado no entretenimento até na engenharia e na medicina.

Um “laboratório virtual” desse tipo também é importante na pesquisa básica, utilizamos eles com roedores para investigar: o comportamento deles, processamento sensorial, navegação espacial, aprendizado espacial e o processo de tomada de decisão. Esse tipo de configuração é desenvolvido por empresas como a PhenoSys.

É claro, também utilizamos outras dicas visuais para inferir profundidade, e elas são muitas! Algumas necessitam de apenas um olho e outras dos dois. Nas imagens a seguir vamos mostrar algumas.

A parte clara das bolinhas está sendo iluminada diretamente. Normalmente interpretamos a iluminação como algo que vem de cima, logo parece que as bolinhas com a parte de cima clara estão saltando da imagem e as outras entrando na imagem Retirado de thebrain		Interpretamos como se um monstro está na frente do outro, e para isso fazer sentido o monstro de trás deve ser maior. Mas como podemos ver na animação, os dois têm o mesmo tamanho Adaptada de Shepard, R. Mind Sights

Atualmente

Os óculos de VR utilizam os mesmos princípios! Um par de imagens de alta resolução, com perspectiva diferente, é apresentada e, graças à visão binocular e outros fatores, nós temos a percepção de profundidade. E se outras imagens com pequenas diferenças são mostradas em sequência e em alta frequência nós temos noção de movimento. Juntando tudo isso com sensores de movimento de cabeça e nós temos uma ótima simulação da nossa visão.

Dificuldades atuais

Nariz Virtual

De maneira anedótica, foi notado que jogos com pontos de referência fixo, como o painel de um carro, causavam menos problemas. Mas nem todos as simulações podem ter um painel de carro sem destruir a imersão. 

Entretanto, se pararmos para pensar nosso nariz sempre está fixo no nosso campo de visão, nós podemos não percebê-lo constantemente, mas ele está lá. E foi isso que pesquisadores da Universidade de Perdue utilizaram em seus testes e descobriram que funciona! Não só os participantes do experimento conseguiram jogar por mais tempo sem ter desconforto como nem perceberam que o nariz virtual estava lá.

Vimos aqui alguns fatores que possibilitam e algumas das dificuldades que ainda temos que superar para obtermos uma experiência visualmente imersiva.

Porém, por mais importante que ela seja, a visão não é o único de nossos sentidos relevantes no quesito de imersão. Temos que pensar nos outros também.

Então, para visitar os outros textos que exploram os outros sentidos basta clicar em um dos links abaixo:

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Parte I: Visão
Parte II: Audição
Parte III: Sistema háptico

Referências

[1] Sternberg, R. J. Sternberg, K. Cognitive Psychology. Sixth Edition. Cengage Learning, 2012.

[2] Amabis, J.M.; Martho, G.R. Biologia dos Organismos. Vol.2. São Paulo: Moderna, 2004. p.563.

[3] Mogo, S. Percepção da profundidade e Percepção visual. Universidade da Beira Interior, Departamento de Física, 2017. (visitado em: fevereiro de 2019)

[4] Fotografia Estereoscópica. Escola Fluxo, 2013. (visitado em: fevereiro de 2019)

[5] Lantz, E. (1996, August). The future of virtual reality: head mounted displays versus spatially immersive displays (panel). In Proceedings of the 23rd annual conference on Computer graphics and interactive techniques (pp. 485-486). ACM.

[6] Thurley, K., & Ayaz, A. (2017). Virtual reality systems for rodents. Current zoology, 63(1), 109-119.

[7] A CAVERNA. Laboratório de Sistemas Integráveis (visitado em: fevereiro de 2019)

[8] Venere, E. 'Virtual nose' may reduce simulator sickness in video games. Purdue newsroom, 2015. (visitado em: fevereiro de 2019)