Dossier Stereoscopia

Problemi e conquiste della "quarta dimensione"

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  • Oltre il 3D? il 4D

    Forse suonerà strano, ma la "tecnologia" dietro le immagini tridimensionali, quelle che "escono" dallo schermo, quelle che tutti o quasi abbiamo provato almeno una volta al cinema (generalmente in film di qualità abbastanza dubbia), è nota da quasi 200 anni, e si basa sul funzionamento della vista umana. Il fatto che gli occhi abbiano due angoli di visione diversi, seppure differenziati di pochi centimetri, permette al cervello, elaborando le due informazioni, di ricreare un'unica immagine stereoscopica, caratterizzata da solidità e profondità tridimensionali.

    Le applicazioni del passato sfruttavano questa caratteristica della vista, proiettando sullo schermo due immagini contemporaneamente, ognuna della quali veniva filtrata dalle lenti colorate (una blu ed una rossa, solitamente), in modo da inviare solo un'immagine a ciascun occhio ricreando la sensazione di tridimensionalità.
    Al di là del risultato, a volte davvero spettacolare, le aberrazioni cromatiche ed il calo della luminosità percepita erano i maggiori limiti di questa tecnologia, che è sempre stata usata sporadicamente e per pochi minuti di film, anche a causa dei costi di produzione (pensate alle centinaia di migliaia di occhiali usa e getta che difficilmente venivano conservati tra un film e l'altro).

    Le applicazioni casalinghe hanno usufruito degli avanzamenti tecnologici degli ultimi anni, in particolare con l'introduzione di occhiali a lenti polarizzate, o con particolari lenti a cristalli liquidi che, ad intervalli regolari (ovvero alla frequenza di refresh del monitor o della televisione), limitano la visione mostrando un immagine per ciascun occhio, in modo da riprodurre la visione tridimensionale. Ovviamente questa tecnologia ha risolto del tutto i problemi di saturazione o fedeltà dei colori, lasciando però intatta la questione della luminosità, a tratti dimezzata rispetto ad una visione normale.

    Per anni questa tecnologia è rimasta ad esclusivo appannaggio dei sistemi CRT (i vecchi monitor a tubo catodico), che potevano gestire senza difficoltà frequenze di refresh a 120 hz (che si traducevano in immagini tridimensionali a 60 hz). Solo negli ultimi la visione stereoscopica è tornata sulla scena, dominata ormai dai pannelli LCD finalmente in grado di gestire i fatidici 120 hz. Intendiamoci, i problemi sono ancora molti, e attualmente è molto difficile generare un'immagine tridimensionale a 60 hz. Tuttavia, per arrivare a questo traguardo (auspicabile, dato che la stereoscopic vision giova enormemente della fluidità e naturalezza del refresh a 60), i passi in avanti compiuti nell'ultimo periodo sono molti.

    Ritorno dal passato

    Aldilà delle tecnologie hardware (occhiali con lenti polarizzate o sincronizzate con monitor lcd in grado di gestire i 120 hz) l'interesse per questa tecnologia è rifiorito anche sopratutto alla potenza dei nuovi sistemi grafici (schede in configurazione SLI e console di nuova generazione), in grado di generare una grafica quasi fotorealistica, complessa, e talvolta a 120 frame per secondo.
    Al momento però, tutti i progetti sono in fase sperimentale. Non esiste un solo standard e molte compagnie stanno lavorando sia sui televisori che sulle lenti, per non parlare del software per generare le immagini tridimensionali. Ad esempio è già pronta la tecnologia nVidia: scheda grafica, occhiali con lenti a cristalli liquidi sincronizzate tramite un trasmettitore con monitor lcd a 120 hz (prodotto ad esempio da Samsung), e driver specializzati nella riproduzione della fatidica "doppia immagine". Questo approccio, che sembra in grado di offrire una visione stereoscopica molto profonda, ha però lo svantaggio dei costi di produzione (quasi 200 euro per gli occhiali) e di una periferica oculare non proprio comoda. Inoltre il tempo di utilizzo della tecnologia nVidia è attualmente molto limitato: sensazione di nausea e capogiro appare dopo qualche minuto, e lascia dubbiosi sulla futura applicabilità. Nel corso della recente GDC si sono visti approcci molto diversi al problema.

    La soluzione Sony
    Durante la kermesse di San Francisco abbiamo potuto provare (con "occhio") la soluzione di Sony: una Playstation 3, dei monitor LCD 46 pollici con tecnologia proprietaria sperimentale (non ancora sul mercato), e degli occhiali a lenti polarizzate (non sincronizzate con lo schermo, causa di una leggera aberrazione cromatica).
    Le demo mostrate erano 3: Wipeout Hd, Motor Storm Pacific Rift e Gran Turismo 5.
    Ricordate che abbiamo detto che per ottenere i fatidici 60 fps in un gioco 4D è necessario produrre due immagini contemporaneamente, per un framerate totale di 120 frame al secondo. E' chiaro che questo tipo di prestazioni può essere ottenuto in due modi: ottimizzando il codice in modo incredibile, o diminuendo il dettaglio e gli effetti grafici. La tecnologia di Sony ottiene risultati diversi da quelli che siamo abituati ad associare al concetto di immagine " tridimensionale", generalmente più vicina a quella di un ologramma. Le immagini infatti non "escono dallo schermo", venendo verso l'osservatore o andando oltre i bordi; la scena e gli oggetti in essa contenute assumono una maggiore solidità, e la sensazione di profondità e posizionamento sull'asse Z aumenta in modo esponenziale, ma all'interno e verso lo schermo, non tracimando mai dai bordi dello stesso. In ogni caso, il downgrade grafico presente in tutti i titoli mostrati era abbastanza evidente (Wipeout a parte), per cui è evidente che il carico computazionale aggiuntivo è notevole.

    Le Demo

    Motorstorm Pacific Rift, la prima demo che abbiamo provato, era anche la peggiore. I motivi sono sostanzialmente due: il refresh a schermo era di soli 30 frame al secondo (che penalizzano di molto l'effetto finale della visione stereoscopica) ottenuto tramite una drastica riduzione della qualità grafica del gioco,
    con particolare riferimento ad un pesante aliasing presente su tutta la scena, ed un un numero di oggetti ed effetti grafici molto inferiore alla versione tradizionale.
    Posizionandosi esattamente di fronte allo schermo però si vede il gioco in una luce tutta nuova: sarà possibile valutare immediatamente la posizione in profondità degli oggetti e la distanza dall'osservatore in un modo assolutamente impensabile nella classica visualizzazione bidimensionale a cui siamo abituati. Il primo impatto è quello di una maggiore immersione nel mondo di gioco, ed un aumento considerevole del realismo, tutto legato alla possibilità assolutamente nuova di valutare la reale distanza delle curve, degli ostacoli, e delle auto avversarie. Inoltre tutti o quasi gli oggetti tridimensionali acquisiscono una nuova solidità che li rende decisamente più realistici, più solidi.

    Archiviato MotorStorm, abbiamo provato Gran Turismo 5. I 60 frame per secondo sono un marchio di fabbrica di questa serie e la versione 4D non è da meno. L'auto in primo piano appare più realistica del solito, anche se, difetto in comune con tutti i giochi provati, sembra amalgamarsi di meno con il resto della scenario. Un effetto simile a quando mancano le ombre di contatto tra l'auto e la strada.
    Generalmente il gioco appare molto più solido, mantenendo un'ottima fluidità ed una pulizia invidiabile (al contrario di Motorstorm), ma la generale povertà dell'ambiente (invero decisamente spoglio) non giovava troppo all'esperienza finale. C'è da dire però che quando si attraversava ad esempio una galleria, la solidità ed il realismo della scena venivano fuori in modo prepotente, dandoci una sensazione di "realtà" mai provata prima.

    WipeOut Hd va rivalutato completamente alla luce di questa demo 4D. E' il gioco che più beneficia di questa tecnologia, ed il fatto che viaggi fluido a 60 fps, con una pulizia a video praticamente perfetta, ed una quantità di elementi a schermo incredibile, lo candida come migliore applicazione per vendere questa tecnologia agli utenti finali. Aldilà del solito difetto di vedere la navicella risaltare eccessivamente rispetto al resto dello scenario, la sensazione di profondità e la solidità degli elementi 3D ricrea un'esperienza di immersività totale, mai provata prima, che risulta qualcosa di davvero nuovo per il videogiocatore, oltre a rendere la partita molto più esaltante. Essere dentro la pista, con WipeOut Hd (4D), è davvero possibile.

    Limiti e ostacoli

    Abbiamo provato le varie demo per una ventina di muniti, in tre giornate differenti. Non è facile valutare se, come per altre tecnologie simili, si possano sviluppare effetti di nausea o mal di testa, in seguito all'uso prolungato degli occhiali. L'esperienza ci dice che alcuni soggetti sono più sensibili di altri a queste problematiche e serviranno nuove prove per capire se la soluzione Sony è scevra da questi difetti.
    Gli schermi Sony Bravia usati per le demo erano prototipi di cui non si conosco le caratteristiche tecniche, sta di fatto che non basterebbe acquistare gli occhiali ed un aggiornamento del software PS3 per usufruire del 4D, ma serviranno appunto i nuovi schermi compatibili, un costo non indifferente per chi già possiede un buon monitor LCD (e allora la commercializzazione, per ovvi motivi, non sarà possibile prima di un altro paio di anni).
    I giochi in 3D a soli 30 frame per secondo funzionano lo stesso, ma la sensazione di immersività, che è il vero pregio di questa tecnologia, è molto inferiore. Ricordiamo di nuovo che per ottenere i 60hz nel 4D è necessario generare immagini a 120 hz, il che, considerando il parco attuale di videogiochi, sembra quasi un'utopia. In ogni caso, piuttosto che trasformare un gioco già confezionato, partendo da engine pensati per i 30 fps (che in modalità stereoscopica girerebbero alla bellezza di 15 frame per secondo) qualcuno ha pensato che fosse il momento giusto per creare un nuovo motore 3D già pronto per il grande salto, in grado di girare a 120 hz ( 0 frame al secondo per ogni occhio) alla risoluzione massima di 1080p.

    Si tratta di >Blitz una società inglese che ha mostrato, durante la GDC, un motore proprietario con queste caratteristiche. Non si può che rimanere favorevolmente impressionati dalla tecnologia, e dal gioco che veniva mostrato (un titolo Psn/Live Arcade in sviluppo presso Bandai Namco: Invicible Tiger); il tutto gira a 60 frames per secondo a 1080p.

    Ma, di nuovo, le cose si complicano quando si ha la necessità di lavorare su titoli più complessi. Qualcuno potrebbe obbiettare che per ottenere un GOW2 in 4D, si potrebbe abbassare la risoluzione minima, rimanendo sui 720p e contestualmente generare un minimo di 60 hz (30 frame al secondo). Il problema risiede proprio nell'hardware delle televisioni in commercio che già supportano la tecnologia 4D: la maggior parte richiede espressamente prestazioni molto elevate (e, ripetiamo, il 4D assume senso compiuto solo grazie a buoni risultati in termini di fluidità e risoluzione). Alcuni modelli funzionano a risoluzioni inferiori, ma per avere un gioco che sia compatibile con più televisioni possibili è necessario lavorare a 60hz (per occhio = 120 hz reali) ed alla risoluzione full hd.

    Stereoscopia La tecnologia per il 3D nelle televisioni attuali non è molto costosa da implementare, quello che manca è il software (siano essi videogiochi o film) per sfruttare tali caratteristiche. I videogiocatori sono il pubblico ideale a cui affidarsi per accelerare l'adozione del 3d e fare in modo che si espanda al grande pubblico, anche perchè è proprio il videogioco il medium che prima e più velocemente degli altri potrà beneficiare degli effetti di questa tecnologia. Il punto è che pochissimi sviluppatori hanno engine 3D in grado di ottenere le prestazioni richieste (si pensi alla maggior parte dei giochi che girano su Unreal Engine 3, che a stento raggiungo i 30 frame per secondo fissi, e certamente non a 1080p). L'industria videoludica deve decidere in fretta,e iniziare già da oggi a prepararsi per il 3D (o 4D dipende dai punti di vista...), così come tutta l'industria cinematografica che fa film in computer grafica sta iniziando a fare. Ricordiamo che il primo film in CG completamente visibile in 3D sarà Monsters Vs Aliens (recensione di Movieye a questo indirizzo), per il quale DreamWorks Picture a sviluppato tutta una nuova pipeline di lavoro che sia in grado di sfruttare questa “quarta dimensione” in modo creativo e divertente.

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