Perchè il simulatore è... strano?

Alcuni sono semplici giochi di guida, ma altri sono orientati verso persone che realmente vogliono utilizzarli come strumenti per praticare giornate di test in pista. Eppure i Sim ultra-realistici appaiono ancora ai più come troppo difficili anche solo per imparare a girare. Questo è un po strano, perché non è raro che qualcuno che sa come guidare una vera auto, o addirittura una vera e propria macchina da corsa, dopo essere salito su un simulatore dica "beh, questo non è realistico!" Quando qualcuno sale sul mio simulatore a casa, che ci crediate o no, chiede come funzionano i pedali !! Poi parte e si schianta alla prima curva. Sicuramente questo non accade spesso nella vita reale!

Come può essere? Se il software è stato progettato con fisica e dati corretti, e una configurazione che imita i controlli di una tipica auto, perché le persone che guidano le auto reali hanno cosi difficoltà ad adattarsi a un simulatore?

La maggior parte delle persone diranno che le forze G sono assenti. Vero, ma le forze G non sono tutto. E' stato scientificamente provato che la maggior parte della elaborazione delle informazioni da parte del cervello umano è fatto attraverso i sensi visivi. Dal momento che il cervello è in grado di adottarsi piuttosto bene a tutti i tipi di sensi per interpretare le stesse informazioni (esempio: ragazzo cieco che ha imparato a vedere con la lingua), il tutto dovrebbe funzionare anche tagliando alcuni sensi. Quindi non dovrebbero essere necessarie le forze G per guidare un simulatore, dopo 5 minuti di pratica, tanto più che i giochi moderni e i Sim offrono visuali ottime!

Eppure, le persone anche dopo più di 5 minuti, vanno ancora a muro e si rassegnano al concetto che i simulatori non sono realistici in alcun modo.

Il vero problema, è che non si tratta di immagini o visuale, ma di feedback tra il pilota e la macchina virtuale. Vediamo come funziona nel mondo reale: prenderemo il ciclo di feedback visivo.

[ciclo]

1. il conducente osserva l'ambiente, e fornisce input al volante. Quindi riceve anche un feedback dal volante.

2. il piantone dello sterzo sente le gomme. I pneumatici girano e danno un feedback allo sterzo.

3. le gomme alterano la direzione della vettura, che cambia l'ambiente che il conducente osserva.

Per gli effetti di una simulazione, c'è un anello di retroazione nel mondo reale e il pilota è parte di tale ciclo.

Vediamo come questo si differenzia da un simulatore tipico:

[ciclo 1]

il pilota osserva un rendering dell'ambiente, e da input al volante, che invia le informazioni sulla posizione al PC e per il feedback dal PC. Tale retroazione viene convertita in forze che il pilota sente.

[ciclo 2]

il PC calcola continuamente per l'input dal volante. Calcola la fisica e la grafica. Qui c'è la simulazione ! Restituisce quindi informazioni per il volante e il display.

[ciclo 3]

calcola continuamente i dati dal PC, che vengono visualizzati al pilota.

Tutto questo è stato semplificato, ma evidenzia una differenza fondamentale tra una simulazione e il mondo reale.

In una simulazione, il pilota non fa parte del ciclo di simulazione!

L'intera simulazione avviene all'interno del PC. Il driver è invece in un ciclo esterno che si basa sul controller che restituisce risposte e il display. Il display è di per sé anche in un ciclo separato dal PC, nel quale la simulazione effettivamente si compie.

In una situazione ideale, ogni volta che il PC calcola una parte della simulazione, questa viene immediatamente inviata al display e al pilota, che a sua volta invia di nuovo al PC tramite i comandi un nuovo input priima che si verifichi il prossimo passo di simulazione. Ciò non significa necessariamente che il pilota reagisce velocemente, ma piuttosto significa che il PC avrà informazioni precise sullo stato attuale del pilota in quel momento, prima di passare alla fase successiva. Per il pilota è importante perché reagire adeguatamente alla simulazione dovrebbe anche voler dire reagire osservando l'ambiente fornito in quel momento dal display.

Se questo fosse vero, allora il ciclo di simulazione sarebbe simile a questo:

In effetti, sarebbe come collegare tutti i tre anelli in perfetta sincronia, in modo da avere un circuito di retroazione chiuso, proprio come nella vita reale.

Perché ciò accada, occorre che la comunicazione tra il dispositivo fisico (volante) e il display deve essere molto più veloce rispetto a come vengono calcolati i passi del simulatore. Tuttavia, più velocemente il simulatore calcola i passi, più precisamente può simulare il mondo reale.

Purtroppo con la tecnologia di oggi la comunicazione tra dispositivi esterni non è abbastanza veloce. In realtà, è più lento di molti cicli del PC.

Come potete vedere si tratta di considerazioni molto importanti che devono essere valutate da produttori di display, PC, fornitori di hardware e periferiche e sviluppatori di software. Data l'ampia gamma di hardware e di programmi disponibili, ciascuno progettato diversamente, un sistema di simulazione tipico varia sempre in una certa misura nella sua capacità di sincronizzare questi tre diversi cicli.

La differenza tra questi cicli, viene semplicemente chiamata lag. Ciò significa che maggiore è il ritardo, più lento è il pilota che riceve informazioni sull'ambiente simulato, e più lentamente il PC riceve feedback dal pilota e anche più lentamente darà feedback al pilota tramite la periferica.

Ciò significa che anche se la simulazione è perfetta, e il conducente ha tutta l'abilità del mondo, se i componenti hardware introducono lag, il pilota non sarà mai in grado di rispondere nel punto corretto ed in sincrono con la simulazione. Questo è molto chiaramente osservabile quando si cerca di controllare una macchina simulata al suo limite. Poiché esiste una piccola frazione di tempo necessario al pilota per effettuare una correzione, ed in un sistema che ha lag, il pilota non sarà quasi mai in grado di rispondere abbastanza velocemente. Così, mentre si può essere bravi a controllare un'auto nel mondo reale, ci saranno quasi sempre problemi in un simulatore, tanto più lag sarà presente nel sistema.

Bisogna fare attenzione quindi ad utilizzare televisori di scarsa qualità invece di monitor, che introducono un sacco di lag durante l'elaborazione delle immagini, cosi come volanti e pedali che introducono lag tramite i loro sistemi meccanici, o semplicemente alla scarsa capacità di elaborazione dell'hardware generale. La velocità è importante anche in termini di quanto velocemente i dati vengono trasferiti.

In un sistema che non è configurato correttamente e non riduce al minimo il ritardo, sarà molto difficile per un novizio "sim" racer fare i primi kilometri, come nella realtà. Poiché questo non è spesso una cosa ovvia, l'utente in genere da la colpa al software di simulazione, definendolo impreciso, o poco sviluppato.

Molti giochi di guida modificano i calcoli della fisica e dinamica del veicolo per far fronte, o compensare questo ritardo nel sistema. In questo modo input del pilota sbagliati, o ritardati avranno conseguenze trascurabili su come la vettura reagisce al suo ambiente. Forza, Gran Turismo, e tanti altri giochi per console e PC rientrano in questa categoria, nonostante sostengano di essere simulatori "reali". Simulatori professionali come rFactor Pro (che non sono disponibili per i consumatori), lavorano con i team di F1 per creare interi sistemi fisici che riducono al minimo questo ritardo e che utilizzano hardware corretto e finemente sintonizzato.

Per i consumatori ci sono pochi di questi simulatori la cui filosofia di sviluppo insegue il realismo piuttosto che compensare lag hardware. Al momento, sono iRacing e Assetto Corsa. Perché la filosofia di entrambi questi "giochi" è quello di dare l'onere all'utente di ridurre al minimo il ritardo, quindi il costo di ingresso per un casual gamer diventa molto alto. Un casual gamer non potrà ottenere il massimo da questi Sim, senza un serio investimento e ricerca sul corretto hardware e display. Senza contare che l'hardware di visualizzazione, e le periferiche disponibili sul mercato hanno un gran numero di impostazioni diverse. In altre parole, se si vuole fare bene, ci vuole tempo e fatica.

Soluzioni

Misurazione il lag in tali sistemi è difficile. Specialmente a causa del numero di variabili in gioco, le impostazioni di configurazione e così via ...

Displays

Leo Bodnar ha creato uno strumento per misurare realmente questo lag.

L'Oculus sembra promettente, ma la risoluzione attuale è carente. Tutti sono impazienti in attesa della versione consumer in quanto promette di migliorare le attuali carenze.

Volanti

Vi è una vasta gamma di volanti disponibili sul mercato. Il lag è particolarmente un problema su volanti con ritorno di forza che forniscono un feedback dalla simulazione al pilota. L'ultima tecnologia è quella dei volanti diretti. Ciò significa utilizzare un motore industriale e montare un volante direttamente sul piantone di uscita! Come per esempio il sistema Simsteering di Leo Bodnar.

Questo permette al volante spostamenti diretti con maggiore forza e di reagire velocemente alle istruzioni provenienti dal PC, ed eventualmente eliminare tutta la resistenza del sistema derivante da ingranaggi e cinghia interne.

Anche così, il lag non è completamente eliminato, si è solo ridotto al minimo. L'obiettivo è in definitiva quello di ridurre al minimo sufficiente in modo che il ciclo di informazioni e di feedback tra guidatore e simulatore sia il più vicino possibile.

Questo naturalmente non significa che bisogna spendere migliaia di euro sul hardware solo per ottenere il piacere e il divertimento di guida, o imparare qualcosa. Significa che bisogna avere aspettative diverse. Inoltre, un simulatore che è configurato correttamente vi darà sempre un feedback migliore di un simulatore con componenti solo costosi. Questo include anche cose semplici, come il display o il campo visivo.

Pensieri aggiuntivi

Non ho menzionato la simulazione dinamica per un motivo. E' mia convinzione che i simulatori di movimento non sono sviluppati abbastanza per essere utili. Semplicemente non c'è tecnologia accessibile al consumatore che sia a buon mercato per simulare la velocità in un'auto da corsa in un rapporto 1:1. Questo significa che qualsiasi informazione si ottiene da queste macchine è il più delle volte ritardata, e semplicemente sbagliata, e farà confondere più che aiutare a guidare una macchina con precisione. Questo naturalmente non significa che i produttori di hardware devono smettere di fare ricerca, o che tali sistemi non sono divertenti. Significa solo che è molto più probabile che siano utili per sentire come una vettura reagisce in condizioni di accelerazione o frenata. Ci sono altri metodi che danno un feedback fisico tramite vibrazione utilizzando i segnali che sono guidati attraverso il suono. Anche in questo caso, non sono del tutto utili.

Traduzione in italiano dell'articolo pubblicato da MockRacer.