Ambienti e Tecnologie per Realtà Aumentata e Realtà Virtuale

Ambienti e Tecnologie per Realtà Aumentata e Realtà Virtuale                                           Marcella Mondo
Sommario
Nella presente tesi, ho esaminato l'ambiente reale in relazione a come viene
percepito, all'ambiente virtuale, al concetto di virtualità e la virtualizzazione e in
relazione alla presenza nel mondo di Internet.
In particolare, ho studiato cosa sono e come funzionano la Realtà Aumentata e la
Realtà Virtuale, in modo da evidenziare le differenze tra loro. La prima è un'aumento
informativo della realtà così com'è, mentre la seconda è vista come una trasposizione
del mondo reale in un ambiente virtuale. Le loro applicazioni più avanzate avvengono in
diversi settori, ma gli argomenti di attuale ricerche sono i Wearable Device e Internet of
Things per la Realtà Aumentata, e il progetto Human Brain per quanto riguarda la
Realtà Virtuale.
Inoltre, ho esaminato brevemente un caso studio, il browser più importante per
la Realtà Aumentata e la Realtà Virtuale: Wikitude. Cercando di capire cosa è Wikitude,
come funziona e quali sono le tecnologie utilizzate su entrambi i tipi di realtà che ho
studiato, e un eventuale futuro sviluppo.
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Ambienti e Tecnologie per Realtà Aumentata e Realtà Virtuale                                           Marcella Mondo
Introduzione
Le rivoluzioni tecnologiche hanno portato al progresso umano e alla possibilità
di esplorare nuovi orizzonti della tecnologia. Esse non avvengono semplicemente
perché il progresso umano è un processo inevitabile che avviene portandoci verso nuovi
orizzonti culturali, sociali e tecnici. I veri cambiamenti di paradigma tecnologici hanno
bisogno di incastri e situazioni ben precise. Uno o più visionari devono avere la
disponibilità e l'accesso alle tecnologie di base che rendano possibili le loro visioni. Si
fanno i primi passi verso il mondo in Realtà Virtuale e in Realtà Aumentata. Uno dei
primi fu Heiling che diede vita al Sensorama, un simulatore che simulava un'esperienza
multisensoriale prima nel suo genere. Susseguirono le invenzioni di Sutherland come, la
più importante, l'Head Mounted Three Dimensional Display in cui egli pose le basi per
l'avvento della Realtà Virtuale. Successivamente, Zimmerman ideò il Dataglove, un
guanto munito di sensori impiegato nella Realtà Virtuale. Si passò poi a vedere in
maniera diversa le potenzialità della Realtà Virtuale e iniziò l'era della Realtà
Aumentata. Il primo dispositivo di Realtà Aumentata è il Sixth Sense. Questo
dispositivo di interfaccia gestuale wearable, aumenta il mondo fisico di informazioni
digitali attraverso l'utilizzo di movimenti e gesture naturali della mano, per interagire
con i contenuti virtuali.
Con la realizzazione del presente lavoro di tesi, si vuole fare un'analisi di cosa
sono la Realtà Virtuale e la Realtà Aumentata, partendo dall'analisi del concetto di
realtà, di virtualità e di virtualizzazione per poi passare alla distinzione effettiva dei due
concetti. Inizialmente, si è analizzato come l'ambiente esterno venga percepito e come
esso interagisca con i nostri sensi. Grazie alla continua evoluzione tecnologica, è
possibile fornire un'immagine computerizzata non soltanto di ciò che si vede ma anche
del tatto e dell'udito e, si pensa per il prossimo futuro, anche dell'olfatto.  Attraverso la
storia, infatti, possiamo delineare il processo evolutivo che ha subito il concetto di
virtualità: inizialmente, si pensava che la Realtà Virtuale riproducesse semplicemente la
realtà reale, un ambiente virtuale simula quello reale; ad oggi, invece, la si vede come
un'accrescimento, un'estensione, un'arricchimento dato dall'introduzione di informazioni
che ci fanno ottenere, infine, la Realtà Aumentata. La Realtà Aumentata ha permesso la
descrizione delle caratteristiche di prodotto al di là di quanto visibile tramite una foto e,
soprattutto, l’introduzione di un elemento emozionale. 
Lo studio fatto in questa tesi permette di evidenziare come la realtà e la virtualità
siano contrapposte e come le moderne tecnologie permettano di fonderle insieme per
ottenere la Realtà Aumentata, facendo riferimento alle tecnologie utilizzate, si è cercato
di spiegare come sono strutturate su cosa si basano. Si è analizzato un caso studio,
Wikitude il più importante browser per la Realtà Aumentata, esso visualizza
informazioni su ciò che si trova intorno alla posizione dell'utente sullo schermo dello
smartphone o del tablet.
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Nel primo capitolo, si è analizzata la definizione di ambiente reale, di percezione
umana, di ciò che ci aspettiamo quando si parla di virtualità e come la virtualizzazione
viene implementata nella realtà quotidiana e sul web. Analizzando in breve la maggior
parte dei campi di applicazione, la virtualità viene vista come concettualizzazione di una
situazione e l'interazione con essa crea esperienze che coinvolgono la maggior parte dei
sensi. Si è anche visto quali sono stati i primissimi sviluppi tecnologici in questo campo
e come, dalla Realtà Virtuale, si è arrivati alla Realtà Aumentata, passando dalla Realtà
Mixata di Milgram e quali solo le principali differenze fra le due.
Nel capitolo secondo, è stata esaminata più nello specifico la Realtà Aumentata,
cosa è, come funziona e come interagisce con la realtà reale. Facendo una panoramica
su come è stata implementata nel corso della storia, si è studiato come viene realizzata,
oggi, nei suoi principali campi di applicazione e quali sono le applicazioni più
interessanti, partendo dall'intrattenimento, passando dai beni culturali, fino alla sanità e
all'addestramento militare. È stato lanciato uno sguardo al futuro, analizzando i prossimi
scenari applicativi per questa tecnologia quali i Wearable Device, dispositivi indossabili,
e l'Internet delle Cose, gli oggetti più comuni prendono vita tramite Internet.
Nel terzo capitolo, è stata approfondita la definizione di Realtà Virtuale, come è
stata interpretata la simulazione nei più importanti sviluppi in campo tecnologico della
storia, dal Sensorama agli Head Mounted Display. Si è, poi, analizzato il concetto-
chiave di immersione, i dispositivi di ultima generazione per riprodurre la Realtà
Virtuale e come viene impiegata nel settore dei beni culturali, nei videogiochi, nella
prototipazione, nel training e nella riabilitazione. Lo Human Brain Project è un
programma scientifico che studia la simulazione del funzionamento completo del
cervello umano e rappresenta il futuro di questo tipo di realtà.
In quarto capitolo, invece, vuole definire ancora meglio le differenze
tecnologiche e concettuali tra la Realtà Virtuale e la Realtà Aumentata tramite l'analisi
di Wikitude, il browser più rilevante in questo campo. Viene innanzitutto fatta un'analisi
dell'ambiente e del software, sia dei requisiti che del dominio per spiegare su quali
tecnologie si fonda e il suo funzionamento, utilizza la fotocamera, il GPS e i sensori di
movimento come tecnologie di Realtà Aumentata e impiega il riconoscimento delle
immagini, la modellazione tridimensionale (3D), l'input gestuale e la sincronizzazione
con i più comuni social network come applicazioni di Realtà Virtuale. È stato ipotizzata
la creazione di un gioco ed è stato visto, brevemente, come vengono gestiti gli strumenti
forniti da Wikitude nel suo SDK.
Riassumendo, l’obiettivo della tesi è quello di dare un quadro generale di cosa
sono e di come vengono impiegati i due tipi di realtà alla luce dei più moderni sviluppi e
propone, descrivendo le linee guida, un eventuale sviluppo di una app che implementa
sia la Realtà Virtuale che quella Aumentata. 
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CAPITOLO I: Ambiente e Virtualità
I.1 Sensi e ambiente esterno
L'ambiente esterno è formato da tutto ciò che interagisce con l'uomo, ne
modifica i comportamenti e le sensazioni. Nell'uomo è presente un innato amore per la
natura e per i suoi componenti: stimolano i nostri sensi, ci fanno cambiare umore, ci
fanno fare scelte diverse. La connessione dell'uomo con l'ambiente esterno ci permette
di arrivare alla definizione di realtà: l'insieme di ciò che esiste realmente e
concretamente. Esiste un legame indissolubile tra agire e concepire che passa per il
vissuto corporeo e sensitivo. Le percezioni sensoriali non sono mappe passive di
caratteristiche esterne riproducibili in un computer, ma sono una forma di creatività di
produzione di significati sulla base della storia e l'intelligenza non è concepita come
attività di problem solving ma come capacità di penetrare un mondo condiviso di
significati. Niente ha un significato senza essere esperito; la realtà è modellata dai
pattern del nostro movimento corporeo, dai contorni del nostro orientamento nello
spazio-tempo, dalle forme della nostra interazione con gli oggetti. Oggi i computer non
sono più degli strumenti della mente ma diventano macchine per nuovi modi e mondi di
esperienza. Edith Stein analizza il ruolo del corpo: 1. corpo vivente sensitivo; 2. corpo
del mondo esterno (che percepisce esternamente)
I
 [1]. Toccare e conoscere oggetti non è
prerogativa di un mondo reale poiché il contatto è una proprietà dei processi grazie ai
quali i sensi, l'oggetto e la consapevolezza interagiscono.
La realtà percepita dai nostri cinque organi di senso ritrae un mondo fatto
espressamente su misura d’uomo, determinato dai limiti e dalle capacità dei sensi
umani. Gli animali vedono e vivono l’ambiente in modo del tutto dissimile, in quanto le
loro antenne reagiscono a tipi d’impulsi e lunghezze d’onda differenti; essi vivono in
una realtà diversa. Per un tempo lunghissimo, si sono combattute due famiglie di teorie:
la prima secondo la quale tutte le nostre esperienze, tutte le nostre conoscenze derivano
dai sensi, la seconda invece per cui la mente o il pensiero o le idee hanno una loro
autonomia che va avanti, a prescindere dai sensi. Per cui c'è una tradizione molto antica
che va da Epicuro a Lucrezio fino a Leopardi, in base alla quale tutte le nostre
conoscenze sono originate dalla elaborazione dei materiali che ci forniscono i sensi [a].
Questi materiali continuano ad agire in noi, a restare impressi nella memoria. Quindi si
passa dai sensi alla memoria, che conserverebbe le tracce dei sensi.
Poi ci sarebbe un'altra facoltà: l'immaginazione, che manipola i dati sensibili, li
mette insieme; alla fine ci sarebbe l'intelletto che produce non più elementi concreti
(questo tavolo, questa lampadina), ma produce entità astratte, quelle che noi chiamiamo
appunto idee. L'idea di albero non coincide con gli alberi. E ciò dà luogo a questo stacco
I. Stein, E.; L'empatia; Milano; Angeli; 1993.
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