A híres műalkotások virtuális másolatainak szükségessége elsősorban az utazás nehézségeiből és a „valódi” művészeti múzeumokhoz való hozzáférés korlátozottságából ered. Olaszország, mint a művészetek terén gazdag ország, távol esik más kontinensektől, mint Ázsia vagy Ausztrália. Azok, akik nem tudnak személyesen elutazni, hogy megtekintsék a helyi művészeti múzeumokat, hátrányban vannak a hozzáférés tekintetében. Ezt felismerve az IBM kutatói a Temple University (USA) együttműködésével létrehozták a firenzei Pietà virtuális másolatát, amely Michelangelo egyik mesterműve (Bernardini és mtsai, 2002). Ez a 2,5 méter magas szobor a 16. század közepéből származik, és az alkotó saját sírjának emlékművéül készült. A szobor Krisztust ábrázolja, amint a Szűz Mária ölében nyugszik, miközben Mária Magdolna bal oldalán és egy másik figura a háta mögött tartja. Az alkotás teljesen egyetlen márványtömbből készült, amelyet Michelangelo maga kezdett el faragni, de később elhagyta a munkát, eltörve három kart és egy lábát. Később az egyik tanítványa visszaillesztette a hiányzó karokat és befejezte Mária Magdolna arcának egy részét. Jelenleg a szobor Firenzében található.

A firenzei Pietà 3D-s modelljének elkészítése hosszú, két hetet igénylő folyamat volt. A kutatók először sztereó kamerás szkennelést és digitális fényképezést alkalmaztak 4800 csíkos képpel és 4800 szinkronizált színes felvétellel. A szkennelés eredményeként létrejött pontfelhőt háromszög hálókká alakították át, majd a színes fényképek segítségével hozzáadták a színt, és normálokat, valamint reflektancia térképeket készítettek. Az így készült 3D-s modell milliméter pontossággal és lenyűgöző részletességgel mutatta be Michelangelo mesterművét. Mivel a virtuális modell művészettörténészek számára készült, fontos volt, hogy interaktív legyen, miközben megőrzi a részletek élességét. Az IBM csapata egy olyan 3D-s nézőt fejlesztett ki, amely alacsony felbontású verzióval indult, hogy a laptopokon is simán frissíthető legyen. Ha egy adott terület részletesebb vizsgálata szükséges, akkor azt a kívánt területre kattintva lehetett betölteni. Ez lehetővé tette a szobor olyan szögekből való megtekintését, amelyek a múzeumban nem voltak elérhetők, valamint egy virtuális zseblámpát adtak hozzá, amely jobban megvilágította a részleteket. A kutatók virtuális restaurálást is végeztek a szobron, visszaillesztve a hiányzó láb részeit.

A virtuális örökség fogalmát a virtuális művészeti alkotások és történelmi helyszínek digitális reprodukcióinak létrehozása jelenti, amelyek kultúrák, gyökerek és történelem megértésében játszanak fontos szerepet. A virtuális örökség (Virtual Heritage) olyan 3D-s replikákat jelent, amelyek globálisan kiemelkedő kulturális és természeti jelentőségű helyszíneket ábrázolnak. A virtuális örökséghez tartozó digitális példányok ugyanolyan védelmet érdemelnek, mint a fizikai örökség, mivel ezek is részei a Digitális Örökségnek, amelyet az UNESCO (2021) védelmez. A virtuális örökség létrehozása azonban nem csupán technikai, hanem „politikai” vállalkozás is. A kulturális érzékenységek fontos szerepet játszanak, különösen amikor a digitális modelleket világszerte elérhetővé teszik az interneten. A digitális örökség fejlesztései során figyelembe kell venni a műszaki aspektusok mellett a kulturális és történelmi érzékenységeket is, hogy a látogatók autentikus és érzelmileg gazdag élményt kapjanak.

A virtuális örökség fejlesztésének technikai részletei között szerepel a 3D-s építészeti modellek létrehozása régi rajzok, lézerszkennelés, fényképek és légifelvételek alapján. Ezen modellek optimalizálása elengedhetetlen ahhoz, hogy megőrizzük az interaktivitást anélkül, hogy az autentikus részletek sérülnének. A modellek töredezett felbontása, valamint a navigációs és vizuális interakciók különböző szintjei mind segítenek abban, hogy a virtuális látogatás élménye minél gazdagabb és élethűbb legyen. A haptikus visszajelzés integrálása, például amikor egy régi sírkő digitális másolatát készítik el, még tovább növeli az érzékelési élményt, miközben a látogatók jobban megérthetik a hely szellemiségét és történelmét.

A virtuális örökség nem csupán a fizikai teret, hanem annak intangibilis összetevőit is magában foglalja, mint a kulturális szokások, történelem és emlékek. A fejlesztők számára fontos, hogy figyelembe vegyék a helyszínek történeti vonatkozásait és az érzelmi hatásokat, amelyeket az animációk, narratív hangok, illetve a történelmi illatok hozzáadása elérhet. Egy római Colosseum 3D-s másolata például sokkal gazdagabbá válik, ha a gladiátorok harcának animációját is beépítik, így a látogatók valóban érezhetik a hely hangulatát.

A digitális örökség tehát nem csupán a múlt fizikai emlékeit őrzi, hanem lehetőséget ad arra is, hogy a jövő generációi számára a múlt kulturális és történelmi jelentőségét élethű, interaktív módon adja át. A technológia lehetővé teszi, hogy a távoli helyszíneket, már elpusztult műalkotásokat és rég elfeledett hagyományokat virtuálisan „újraélesszünk”, ezáltal biztosítva számunkra a múlt megismerésének egyedülálló lehetőségét, amely mindenki számára elérhetővé válik.

Mi okozza a „cybersickness” jelenségét, és hogyan lehet megérteni annak hatásmechanizmusát?

A „cybersickness”, vagyis a kiberbetegség, egy olyan tünetegyüttes, amelyet virtuális valóság (VR), kiterjesztett valóság (AR), illetve más digitális, immerszív technológiák használata vált ki. A klasszikus kinetózishoz hasonlóan – mint például az utazási betegség – ez az állapot is a szenzoros konfliktus elméletén alapul: az agy eltérő információkat kap a vizuális, vesztibuláris és szomatoszenzoros rendszerektől. Az ellentmondó jelek disszonanciát keltenek, amely fiziológiai és pszichológiai stresszt eredményez.

A cybersickness tünetei sokrétűek. A leggyakoribbak közé tartozik a szédülés, fejfájás, hányinger, diszorientáció, álmosság, izzadás, sápadtság, illetve a poszturális instabilitás. Ezek a tünetek gyakran összefüggésbe hozhatók az oculomotoros és vestibuláris rendszerek terhelésével. A vizuális rendszer túlterhelése – különösen ha a VR-eszköz nem megfelelően szinkronizálódik a felhasználó mozgásaival – súlyosbítja az állapotot. Emellett megfigyelhető a tünetek időbeli változása: az első percektől kezdődő enyhe kellemetlenség akár teljes fiziológiai diszfunkcióig fokozódhat.

A cybersickness súlyosságát különböző mérőeszközökkel értékelik. Ezek közé tartoznak a szubjektív kérdőívek, amelyek a felhasználók saját élményeit rögzítik, valamint az objektív biometrikus adatok, mint például az EEG, EDA, vagy a pulzusszám változásai. A szenzitivitás egyénenként változik, és nagyban függ a vestibuláris érzékenységtől, a korábbi VR-élményektől, illetve a genetikai és neurológiai adottságoktól. A cybersickness előfordulási aránya a vizsgálatok szerint kifejezetten magas: bizonyos környezetekben elérheti az 50–60%-ot is.

A felépülési idő is változó: egyes felhasználók perceken belül regenerálódnak, míg másoknál a teljes tünetmentességhez órákra, vagy akár egy teljes napra is szükség lehet. A gyógyulás hossza összefüggésben áll a VR-élmény időtartamával, a mozgások intenzitásával, valamint a vizuális-térbeli ingerek komplexitásával. Emellett a kiberbetegség időbeli aspektusait befolyásolja az alkalmazott tartalom típusa, a jelenetváltások gyakorisága, illetve a rendszer által használt renderelési technológiák – például a dinamikus fókuszálás vagy a szemmozgás-követés pontossága.

A kiberbetegség nem csupán egy technológiai mellékhatás, hanem interdiszciplináris probléma, amely pszichológiai, neurológiai és mérnöki megközelítést is igényel. Az alkalmazott felhasználói interfészek, a kijelzők fajtája (különösen a fejre szerelt kijelzők, HMD-k), valamint az érzékelőeszközök (például CyberGlove, CyberGrasp, vagy Cybershoes) jelentős hatással vannak a tünetek megjelenésére. A látótér nagysága, a frissítési frekvencia, valamint a késleltetés mértéke mind olyan tényezők, amelyek a cybersickness kiváltásában kulcsszerepet játszanak.

A tünetek előrejelzése egyre fontosabb kutatási irány. Az adatalapú modellezés – például EEG-mintázatok, pupillometria vagy gépi tanuláson alapuló prediktív algoritmusok – lehetővé teszik, hogy a rendszerek valós időben adaptálják magukat a felhasználó fiziológiai állapotához. Ez különösen fontos a terápiás VR-alkalmazásokban, ahol az érzékeny páciensek fokozott kockázatnak vannak kitéve.

Fontos megérteni, hogy a cybersickness gyökerei nem kizárólag technológiai eredetűek. Az egyéni kognitív stratégiák, a kultúrális különbségek, a felhasználói elvárások, illetve az emocionális elköteleződés szintén hozzájárulhatnak a jelenséghez. A túlzott emocionális bevonódás például fokozhatja a fiziológiai reakciókat, míg az információs túlterhelés disszociációt okozhat a mentális jelenlét és a testi valóság között. Az adaptáció lehetősége ugyanakkor létezik: ismételt VR-használat során bizonyos felhasználók képesek fokozatosan csökkenteni érzékenységüket, bár ez nem mindenkinél érvényesül egyformán.

Hogyan érzékeli az emberi látásrendszer a virtuális jeleneteket, és milyen követelményeket támaszt ez a grafikai megjelenítőkkel szemben?

A hatékony virtuális valóság (VR) élmény alapja nem csupán a számítási teljesítmény vagy az eszközök fejlettsége, hanem mindenekelőtt az emberi látásrendszer mély megértése. Bármilyen grafikus megjelenítő eszköz tervezése vagy kiválasztása csak akkor lehet célszerű, ha tisztában vagyunk az emberi szem működésével és az agy által feldolgozott vizuális információk sajátosságaival.

A retina több mint 126 millió fényérzékelő receptorból áll, amelyek egyenetlenül oszlanak el a látómezőn belül. Az éleslátás kizárólag egy nagyon szűk tartományra, a foveára koncentrálódik, amely a szem optikai tengelye mentén helyezkedik el, és csupán néhány foknyi szöget ölel fel. A foveán kívüli területek alacsonyabb felbontásúak, jellemzően színtévesztők, ugyanakkor érzékenyebbek a mozgásérzékelésre. A VR-rendszerekben tehát az azonosított fókuszterületre kell optimalizálni a nagy felbontású képet, különösen interaktív alkalmazások, például játékok esetében, ahol a tekintet gyakran és gyorsan változik.

A látómező (field of view – FOV) szintén meghatározó: egy szemmel kb. 150° vízszintesen és 120° függőlegesen, míg két szemmel vízszintesen 180°-ra bővül. A sztereoszkópikus látás kulcseleme az a kb. 120°-os átfedés, amelyben mindkét szem ugyanazt az objektumot látja, de kissé eltérő perspektívából. Az agy ezt a horizontális eltérést – az úgynevezett képparallaxist – használja a mélységérzékeléshez. Ennek hatékony kihasználása érdekében a VR-megjelenítőknek két, kissé eltolódott képet kell megjeleníteniük, és biztosítaniuk kell, hogy a jobb szem kizárólag a jobb szemnek szánt képet, a bal pedig a sajátját lássa. Ez különösen fontos fejre szerelhető kijelzők (HMD) esetében, ahol az interpupilláris távolság (IPD) egyénre szabott beállítása nélkül a jelenet elmosódott lehet. Az IPD – azaz a pupillák közötti távolság – tipikusan 53 és 73 mm közé esik felnőtteknél, és elsősorban nemhez és életkorhoz kötött.

A sztereopszis, azaz a mélység érzékelése két szemből származó képek alapján, jól működik közelben, de kb. 10 méternél a hatékonysága jelentősen csökken, mivel a képparallaxis fokozatosan eltűnik. Távolabbi objektumok esetén az agy más jelzéseket használ: perspektíva, árnyékok, takarás, textúra és részletesség alapján határozza meg a távolságot. Ezen kívül a mozgásparallaxis is kulcsfontosságú – amikor a felhasználó fejét mozgatja, a közeli objektumok gyorsabban mozognak, mint a távoliak, ez pedig önmagában elegendő lehet a térbeli elrendezés megértéséhez. Ezért a VR-ben alkalmazott vegyes megjelenítés – közeli objektumok sztereóban, távoliak monokulárisan – gazdaságos és hatékony megoldást nyújthat.

A grafikai kijelzők típusai rendkívül változatosak – a személyes kijelzőktől (mint például a HMD-k) a többfelhasználós rendszerekig (mint a projektor alapú vetítőfalak vagy holografikus kijelzők). Mégis, mindegyik rendelkezik néhány alapvető paraméterrel: felbontás, fényerő, frissítési gyakoriság, és a kijelző technológiája. A felbontás nem

A virtuális valóság kereskedelmi megjelenése és fejlődése

A virtuális valóság (VR) technológia egyik legfontosabb mérföldköve a 80-as évek végére tehető, amikor az első VR konferenciák sorra megjelentek, és a tudományos, mérnöki közösség szélesebb köreiben is elérhetővé vált. Az igazi áttörést a VPL Research Inc. érte el, amely 1987-ben piacra dobta az első kommercializált VR terméket, a DataGlove-ot. Ez a szenzoros kesztyű lehetővé tette a felhasználók számára, hogy interakcióba lépjenek a számítógépes VR világokkal, és közvetlenül irányítsák a virtuális kéz avatárjukat. Az Avatar fogalmát azonban nem szabad összetéveszteni a híres hollywoodi film címével; itt az avatar egy virtuális objektum, amelyet a felhasználó közvetlenül, valós időben irányít. Az ilyen típusú interakciók forradalmasították a számítógépes interakciókat, mivel a felhasználók kézmozdulatokkal tudtak irányítani virtuális eszközöket, míg a hagyományos billentyűzetek és egerek ezt nem tették lehetővé.

A DataGlove azonban nem volt mentes a hátrányoktól. Az egyik legnagyobb probléma az ára volt, amely több ezer dollárt tett ki, ami miatt csak kevesek számára volt elérhető. Ráadásul a kesztyű egyetlen mérete nem volt képes megfelelően illeszkedni a különböző kézméretekhez, így mérési pontosságának csökkenését eredményezte. Mindezek mellett nem sokkal később a Nintendo bemutatta olcsóbb PowerGlove-ját, amelynek ára kevesebb mint 100 dollár volt, és már az egyszerű videojátékok számára is elérhetővé tette a kézmozdulatokkal történő interakciót. Azonban a PowerGlove-nak sem volt tartós piaca, mivel nem alakult ki megfelelő játékfelhozatal, így 1993-ra megszűnt a gyártása.

A virtuális valóság hardverei közül a VPL Research Inc. bemutatta az első kommercializált Head-Mounted Display-t (HMD), az „EyePhone”-t. Ez a készülék LCD kijelzőket használt, hogy sztereó képeket jelenítsen meg, de a rendkívül alacsony felbontás miatt a virtuális világ homályosnak tűnt, ami csökkentette a felhasználói élményt és a teljes immersion érzését. A készülék emellett több hátránnyal is rendelkezett: túl magas ára (11 000 dollár) és a viszonylag nagy súlya (2,4 kg) miatt nem volt széleskörűen elérhető.

A következő lépés a VR hardverek fejlődésében a „turnkey” rendszerek megjelenése volt, amelyek már az összes szükséges alkatrészt tartalmaztak, és nem igényeltek különálló fejlesztést. A VPL Research Inc. „RB2 Model 2” rendszere az EyePhone HMD-t, egy DataGlove elektronikai egységet, egy térbeli követő rendszert, valamint egy 3D-s hangrendszert tartalmazott, amely lehetővé tette a fejlettebb VR alkalmazások létrehozását. Azonban az ilyen rendszerek ára továbbra is extrém magas volt, és a szoftverfejlesztés is jelentős kihívást jelentett, mivel sok alkalmazást a fejlesztőknek maguknak kellett létrehozniuk.

1991-ben a Division Ltd. bevezette az első integrált VR munkaállomást, a „Vision”-t, amely később erősebb „Provision 100” változataival bővült. Ez a rendszer már többszörös processzorokat, sztereó HMD-t, 3D-s hangot és kézmozgás követést biztosított, míg a grafikai teljesítmény is jelentősen javult a korábbi rendszerekhez képest. Azonban ennek a rendszernek is magas volt az ára, 70 000 dollár, amely még mindig egy szűk szakmai réteg számára tette lehetővé a használatát.

A VR szoftverfejlesztés terén a 90-es évek elején új mérföldkőhöz érkeztünk. A Sense8 cég 1992-ben kiadta a „WorldToolKit” (WTK) nevű programozási nyelvet, amely lehetővé tette a VR világok hatékony létrehozását és megjelenítését. A WTK segített a hibák gyorsabb javításában, így a fejlesztők számára a VR alkalmazások írása sokkal könnyebbé vált. Másik jelentős nyelv a „Virtual Reality Toolkit” (VRT3) volt, amely grafikus programozási felületet biztosított a felhasználóknak, és különbözött a WTK-tól abban, hogy nem igényelt drága grafikai gyorsítókat, és könnyebben elsajátítható volt.

A 90-es évek közepére, bár a VR technológia fejlődése folytatódott, a piaci környezet változott. A virtuális valóság iránti érdeklődés csökkent, mivel az emberek inkább az Internet és a webes alkalmazások irányába fordultak. A VR piaca 1993-ban mindössze 50 millió dollárra volt becsülve, és sok VR céget, mint a VPL Research Inc., a Division Ltd., és a Superscape PLC, már nem támogattak megfelelően a tőkehiány és a technikai problémák miatt. Az áttörés azonban nem maradt el: a számítógépes játékok piaca és a VR kutatásai új lehetőségeket hoztak.

Fontos megérteni, hogy a VR fejlődése nemcsak technológiai újításokat jelentett, hanem egy újfajta interakciós modellt is hozott magával. Míg a korábbi számítógépes interfészek a hagyományos egér és billentyűzet alapú irányítást alkalmazták, a VR világában a felhasználó testmozgásai, gesztusai váltak a legfontosabb interakciós eszközzé. A kezdeti nehézségek ellenére a VR alkalmazások, játékok és más szórakoztató médiumok fokozatosan új irányba terelték a technológia fejlődését, amit ma is egyre szélesebb körben alkalmaznak.

Hogyan működhet globálisan a klímaváltozás elleni küzdelem, ha egy ország visszavonul?
A blaszfémia és a szexuális szabadság: A vallásos, politikai és szociális határok összemosódása a történelemben
Hogyan tűnik el a valóság határai, miközben az elme rabul ejti a múltat?