Volare in Air Taxi? Ho Provato la Realtà Mista (e Vi Dico Com’è!)

Vi siete mai chiesti come sarà sfrecciare sopra la città in un air taxi?

Io sì, un sacco di volte! L’idea di taxi volanti, o come li chiamano gli esperti “Urban Air Mobility” (UAM), è affascinante, quasi fantascientifica. Ma c’è un piccolo problema: questi cosi ancora non volano regolarmente sopra le nostre teste. E allora, come facciamo a sapere se ci piaceranno? Se ci sentiremo sicuri? Se l’esperienza sarà wow o… meh?

Qui entra in gioco la tecnologia, quella che sembra uscita da un film di fantascienza: la realtà mista (MR). Immaginate di indossare un visore speciale e trovarvi catapultati *dentro* la cabina di un air taxi, con tanto di vista mozzafiato fuori dal finestrino, pur rimanendo comodamente seduti in un laboratorio. Sembra pazzesco, vero? Eppure, è esattamente quello che stiamo esplorando per capire cosa ne pensano i futuri passeggeri, coinvolgendoli fin da subito nel processo di design. Perché, diciamocelo, se la gente non si fida o non si trova a suo agio, questi air taxi rischiano di rimanere un bel sogno nel cassetto.

Ma cos’è esattamente questa Realtà Mista?

Sentiamo spesso parlare di Realtà Virtuale (VR), Realtà Aumentata (AR), Realtà Mista (MR)… a volte si fa un po’ di confusione. Pensatela così: c’è un continuum. Da una parte c’è il mondo reale, quello che tocchiamo e vediamo ogni giorno. Dall’altra, c’è un mondo completamente virtuale, generato al computer (la VR). In mezzo, c’è tutto il resto: la Realtà Mista.

La MR mescola elementi reali e virtuali.

• L’AR aggiunge informazioni o oggetti virtuali al mondo reale che vediamo (pensate a Pokémon Go o ai filtri di Instagram).
• L’Augmented Virtuality (AV) fa il contrario: prende un ambiente virtuale e ci aggiunge elementi del mondo reale.

Per vivere queste esperienze, spesso si usano dei visori, gli Head-Mounted Display (HMD). Ce ne sono di diversi tipi:

• Optical See-Through: Hanno lenti trasparenti su cui vengono proiettate immagini virtuali. Vedi il mondo reale “attraverso” le lenti, con l’aggiunta di elementi virtuali. Fantastico, ma hanno limiti: non possono “nascondere” oggetti reali dietro quelli virtuali e i colori possono sembrare un po’ sbiaditi.
• Non-See-Through (VR): Bloccano completamente la vista del mondo reale e ti immergono in un ambiente virtuale. Perfetti per l’immersione totale, ma per interagire con oggetti reali (come una cloche o dei pulsanti) devi “sentirli” senza vederli, oppure vedere una loro copia virtuale.
• Video-See-Through (VST): Questi sono la chiave di volta per noi! Hanno delle telecamere esterne che riprendono il mondo reale. Il video viene poi mostrato sui display interni del visore, ma *prima* può essere modificato: possiamo aggiungere elementi virtuali, sostituire parti dell’immagine reale (come il panorama fuori dal finestrino) e persino far sì che gli oggetti virtuali coprano quelli reali. Offrono il meglio dei due mondi, anche se la qualità del video e la latenza (il ritardo tra movimento e immagine) devono essere impeccabili per non dare fastidio.

Costruire il Simulatore del Futuro: Il Nostro XR-Sim

Nel progetto “HorizonUAM” del DLR (il Centro Aerospaziale Tedesco), abbiamo deciso di puntare proprio sui visori VST per creare un simulatore di air taxi super flessibile e immersivo, senza spendere una fortuna per schermi giganti e proiettori. Abbiamo costruito un mockup, una sorta di modello fisico della cabina di un air taxi generico a quattro posti. Niente di lussuoso, ma funzionale.

Il cuore del sistema è il visore Varjo XR-3. Perché lui? Alta risoluzione (fondamentale per leggere scritte piccole sui display!), buon comfort e un buon rapporto qualità-prezzo. Le sue telecamere VST catturano l’interno del mockup (le tue mani, i sedili reali, il pannello frontale). Questa immagine reale viene inviata a un potente PC che usa il software Unreal Engine (sì, quello dei videogiochi!) per fare la magia: fonde il video reale con elementi virtuali.

La parte più figa? Possiamo “ritagliare” i finestrini dal video reale e sostituire la vista del laboratorio con un panorama mozzafiato generato al computer, tipo la città di Amburgo vista dall’alto! E non solo: possiamo aggiungere display virtuali, cambiare l’aspetto dei sedili, modificare l’interfaccia utente… tutto senza dover ricostruire fisicamente il mockup ogni volta. Questa è la flessibilità che cercavamo!

Le Sfide della Realtà Mista: Non è Tutto Oro Quello che Luccica

Ok, sembra fantastico, ma creare un’esperienza MR convincente ha le sue belle gatte da pelare.

• Allineamento Perfetto: Il mondo virtuale deve combaciare esattamente con quello reale. Se il modello 3D della cabina virtuale che usiamo per “mascherare” il video non è allineato al millimetro con il mockup reale, si vedono delle “cuciture” strane tra immagine reale e virtuale, e l’illusione salta. Usiamo dei marker visivi sul mockup e algoritmi specifici per mantenere tutto allineato, ma è una sfida continua.
• Occlusione: Nel mondo reale, se metti la mano davanti a un oggetto, la mano lo copre. Semplice, no? In MR è un casino! Le telecamere VST danno un’immagine piatta, non sanno cosa è vicino e cosa è lontano nel mondo reale. Quindi, se metti la mano davanti al finestrino virtuale… la mano viene “tagliata” dalla vista virtuale! (Vedi Fig. 6a nel testo originale). Possiamo usare il tracciamento delle mani integrato nel visore per “ritagliare” la mano dal video e mostrarla correttamente sopra lo sfondo virtuale, ma la precisione non è ancora perfetta e a volte si vedono bordi strani.
• Qualità Video: Le telecamere VST devono essere buone, specialmente in condizioni di luce non ideali come l’interno di una cabina. Se l’immagine è rumorosa o sgranata, l’immersione ne risente.
• Interazione: Come interagisci con pulsanti e display? Puoi usare le tue mani reali (viste tramite VST) su un touchscreen reale? Oppure vedere mani virtuali che toccano display virtuali (ma magari con un pannello fisico sotto per darti un feedback tattile)? Ogni approccio ha pro e contro in termini di realismo e flessibilità.

Primo Test: Quale Mix di Realtà Funziona Meglio?

Per capire quale configurazione fosse la migliore per i nostri studi sui passeggeri, abbiamo fatto un primo esperimento con 12 persone. Abbiamo testato quattro setup diversi:

1. Real Cabin (RC): Vedevi la cabina reale tramite VST, con la vista esterna virtuale. Interagivi con un touchscreen reale usando le tue mani reali.
2. Mixed Cabin – Real Interaction (MCRI): Come RC, ma con alcuni elementi virtuali aggiunti nella cabina (tipo sedili virtuali) e il tracciamento delle mani attivo per migliorare l’occlusione (con i problemi di cui sopra). Interazione reale.
3. Mixed Cabin – Virtual Interaction (MCVI): Cabina mista come MCRI, ma interagivi con un display virtuale (posizionato sopra quello reale per darti un feedback tattile) usando mani virtuali tracciate.
4. Virtual Cabin (VC): Vedevi una cabina completamente virtuale, incluse le tue mani virtuali. Il mockup reale era invisibile ma allineato, quindi quando toccavi qualcosa di virtuale, sentivi il corrispondente oggetto reale. Interazione virtuale con feedback tattile.

Cosa abbiamo scoperto? Beh, la cabina completamente virtuale (VC) è stata giudicata la più immersiva, probabilmente perché evitava i problemi di qualità video e allineamento dei setup VST. Però, quando si trattava di interagire con il touchscreen (premere pulsanti, usare slider, muovere una mappa), la gente ha preferito di gran lunga usare le proprie mani reali sul display reale (RC/MCRI). L’interazione virtuale (MCVI/VC) è risultata meno precisa e più frustrante, nonostante il feedback tattile del pannello sottostante. Morale: l’immersione visiva è importante, ma un’interazione naturale e precisa lo è forse ancora di più!

Secondo Round: L’Esperienza del Passeggero Sotto la Lente

Forti dei risultati del primo test, abbiamo migliorato il simulatore scegliendo un approccio “ibrido”: vista della cabina reale tramite VST (con luci migliori per aumentare la qualità video!), arricchita da sedili virtuali, ma con interazione tramite mani reali su un touchscreen reale (rinunciando al tracciamento avanzato delle mani per evitare i problemi di occlusione/bordi).

Abbiamo quindi coinvolto 30 persone in uno studio più approfondito sull’accettazione dei passeggeri. Volevamo capire:

• Come cambia l’esperienza con o senza un membro dell’equipaggio a bordo?
• Come reagiscono le persone a un cambio di rotta improvviso?
• Come percepiscono le manovre tipiche (decollo, atterraggio, virate)?
• Le informazioni sul volo fornite sul display sono utili e chiare?

I risultati specifici sull’accettazione li trovate in un altro studio [54], ma per quanto riguarda il simulatore MR in sé, abbiamo notato cose interessanti.

Prima di tutto, il simulatore è stato ben accolto. La maggior parte dei partecipanti si è sentita a proprio agio (il 77% ha dato il voto massimo al proprio benessere durante il volo simulato). Solo pochissimi hanno riportato fastidi legati al visore (pesantezza, immagine un po’ scattosa in virata). Un aspetto curioso: il campo visivo limitato del visore, che a noi aveva creato qualche grattacapo per posizionare l’assistente di volo virtuale, non è stato menzionato come un problema dai partecipanti.

Ma la cosa più sorprendente è stata un’altra: l’esperienza nel simulatore ha cambiato l’atteggiamento verso gli air taxi per quasi tre quarti dei partecipanti (22 su 30)! La maggior parte (21) ha sviluppato un’opinione più positiva, sentendosi più familiare con l’idea e vedendone usi più realistici. Solo una persona è diventata più scettica, trovando il volo simulato (soprattutto la vicinanza agli edifici) un po’ spaventoso. Questo ci dice che la simulazione MR non è solo un “gioco”, ma uno strumento potente per far “toccare con mano” un concetto nuovo e astratto, aiutando le persone a formarsi un’opinione più concreta.

Allora, la Realtà Mista è il Futuro della Simulazione Aerea?

La nostra esperienza dice: sì, per molte cose! È uno strumento fantastico per:

• Coinvolgere gli utenti fin dall’inizio (user-centered design).
• Testare rapidamente diverse configurazioni di cabina e interfacce (rapid prototyping).
• Valutare l’accettazione e le reazioni emotive dei passeggeri a scenari specifici.
• Risparmiare rispetto ai simulatori tradizionali full-flight.

Certo, non è perfetta. Le sfide tecniche (allineamento, occlusione, qualità VST) sono reali. E per studiare aspetti come il comfort legato alle manovre di volo vere e proprie (quelle che ti fanno sentire la G), un simulatore MR fisso non basta: lì servono piattaforme mobili o test di volo reali. Se uno si sente male nel nostro simulatore, è colpa della manovra o del visore MR? Difficile dirlo.

Il futuro? Stiamo lavorando per mettere il nostro XR-Sim su una piattaforma mobile, per aggiungere anche le sensazioni fisiche del movimento. Stiamo testando guanti aptici e altri sistemi di tracciamento per rendere l’interazione virtuale più realistica. E stiamo esplorando l’uso di questi visori non solo per simulare, ma anche come sistemi di assistenza per i piloti in cockpit reali!

Insomma, la strada è ancora lunga, ma la realtà mista ci sta aprendo porte incredibili per progettare e vivere il futuro della mobilità aerea. E averla potuta “provare” in anteprima… beh, è stato decisamente affascinante!

Fonte: Springer