Realtà virtuale: la nuova frontiera del progettare

La potenzialità delle tecnologie applicate alla creazione ingegneristica

Sempre più spesso, sui media, nel mondo dell’intrattenimento, nella medicina, nell’arte, nell’architettura e nell’ingegneria si sente parlare di realtà aumentata, 3D immersivo, rendering real-time, visori VR. Termini spesso usati senza conoscerne il significato preciso proprio per la natura complessa di queste tecnologie che, nonostante abbiano radici che si perdono nei primi anni del secolo scorso, oggi abbracciano molti campi d’applicazione con funzionalità diverse tra loro.

Vista stereoscopica del Grand Canyon in Arizona, fine ottocento. New York Public Library

Vista stereoscopica del Grand Canyon in Arizona, fine ottocento. New York Public Library

Un viaggio lungo un secolo
Se le prime immagini stereoscopiche risalgono alla prima metà dell’ottocento, possiamo però datare la prima esperienza video 3D immersiva, volta al coinvolgimento sensoriale dell’uomo, con la nascita del cinema tridimensionale negli anni 20. Venivano proiettate in sala immagini che contenevano 2 riprese della stessa scena sovrapposte, con punti di vista corrispondenti all’occhio destro e sinistro. Questa tecnologia chiamata anaglifo, era possibile attraverso l’uso di occhiali dotati di appositi filtri che permettevano al cervello di ricomporre tridimensionalmente la scena ripresa.

Spettatori con occhiali 3D in una sala IMAX. Foto NASA Goddard Space Flight Center

Spettatori con occhiali 3D in una sala IMAX. Photo: NASA Goddard Space Flight Center

“La realtà esiste nella mente umana e non altrove” – George Orwell
In fondo non era così difficile ingannare la mente umana e da quei vecchi occhiali di cartone con lenti rosse e blu, la tecnologia ha fatto passi da gigante.
Già nel 1957, Russel Kirsch, ingegnere informatico, digitalizza su computer quella che sarà definita dal magazine “Life”, una delle 100 fotografie che hanno cambiato il mondo, dando il via alle prime immagini digitali. Nasce così la Computer Grafica e nel 1970 viene realizzata la prima animazione 3D del movimento di una mano. Nel cinema, con l’uscita del film Star Wars del ‘77, il regista George Lucas fonda la prima società di effetti speciali digitali e sonori.
Qualche anno dopo vengono realizzate le prime scene 3D realistiche e l’esperienza audio diventa “immersiva” con il Dolby Surround.
Nello stesso periodo, Jaron Lanier fonda la prima azienda in grado di produrre occhiali e guanti per la realtà aumentata rendendo popolare la locuzione “virtual reality”.
L’esigenza di progettare in 3D porterà allo sviluppo, dai primi anni 90 in poi, di molti programmi di grafica tridimensionale su PC da parte di quelli che oggi sono i maggiori produttori mondiali di software BIM. Il costante aumento della potenza di calcolo dei processori grafici inoltre, renderà possibile la realizzazione di consolle di gioco in grado di ricreare scene 3D in tempo reale, come la prima Playstation di Sony nel 1994.

Grazie soprattutto al mercato florido delle consolle di gioco, si svilupperanno fino ai giorni nostri hardware e software in grado di ricreare modelli tridimensionali in tempo reale sempre più realistici.

Nel 1998 la Epic Games crea un motore di rendering 3D real-time, chiamato “Unreal Engine”, in grado di far funzionare, con una dose di realismo rivoluzionaria per quegli anni, il suo nuovo videogame creando nell’utente un’esperienza immersiva completa grazie ai dettagli grafici, alla qualità audio e al punto di vista del giocatore che permetteva di guardare la scena con gli occhi del protagonista.
La distribuzione di questo software a terze parti contribuirà notevolmente alle tecnologie di cui fruiamo oggi e a espandere l’utilizzo di questo tipo di prodotti ad altri campi d’applicazione.

Anche se provenienti da mondi molto distanti tra loro, possiamo dire che Star Wars o anche la Playstation hanno contribuito significativamente nel fornire strumenti utili e rivoluzionari per il mondo della progettazione.

La continua ricerca tecnologica da parte di Epic Games, ma anche di Unity Technologies (software house che produce Unity, strumento per produrre videogame) e di altri, ha contribuito a far si che aziende leader nei programmi di progettazione, come Autodesk, All Plan, Abvent Twinmotion o Adecca Software, abbiano inserito o migliorato notevolmente all’interno dei loro software BIM, la possibilità di generare scene tridimensionali in real time.

I potenziali utenti per l’impiego di questi software – che inizialmente erano le case di produzione videoludica, l’industria pubblicitaria e cinematografica – sono diventati oggi i grandi studi di Architettura e di Ingegneria grazie anche al grado di realismo raggiunto da queste piattaforme e allo sviluppo tecnologico dell’hardware.

L’incremento della richiesta per la visualizzazione 3D in real time al di fuori del modo “games”, ha portato i produttori di software di gioco a creare team di sviluppo dedicati ad altri ambiti, compreso quello della progettazione, rendendo possibile una maggiore integrazione con il mondo dell’ArchViz (Architectural Visualization).
Si stanno sviluppando, ad esempio, appositi tool che permettono il dialogo con software di progettazione BIM come Revit, 3D Studio Max, Maja e con i più apprezzati motori di rendering.
Prodotti come Unreal Engine, Unity, Luminon e altri, oggi sono maturi per far parte del “workflow” produttivo del mondo ingegneristico e dell’architettura assieme ai software dei big player della progettazione.

 Il Presidente Barack Obama utilizza un visore di realtà virtuale all’esterno dello Studio Ovale, 24 agosto 2016. A sinistra, l’assistente personale Ferial Govashiri seduta alla propria scrivania. Official White House Photo by Pete Souza.


Il Presidente Barack Obama utilizza un visore 3D all’esterno dello Studio Ovale, 24 agosto 2016. A sinistra, l’assistente personale Ferial Govashiri seduta alla propria scrivania. Official White House. Photo: Pete Souza

Lo stato attuale
Oggi la realtà virtuale e aumentata, ormai alla portata di tutti, è entrata a far parte del mondo consumer tanto che visori 3D per PC come Oculus Rift di Facebook e Vive di HTC si sfidano a colpi di ribassi sul prezzo di vendita e quelli per smartphone fanno bella mostra di se in tutti i negozi di elettronica.
I nuovi sistemi di visualizzazione trovano spazio in moltissimi campi d’applicazione:

  • nell’arte: mostre come Klimt Experience alla Reggia di Caserta o al MUDEC di Milano, esplorano nuove forme espressive che permettono all’utente di immergersi nelle immagini ad altissima definizione dei quadri dell’artista, di esplorare scene tridimensionali della città di Vienna, circondati da effetti sonori surround;
  • nell’arredamento: a fine settembre, IKEA ha lanciato Ikea Place, una App in realtà aumentata che permette di vedere gli arredi della casa scandinava inseriti in real time nel proprio ambiente attraverso riprese in diretta eseguite con la videocamera dello smartphone;
  • nell’automotive l’interesse per i rendering in realtime, per la realtà aumentata e per le esperienze immersive 3D è alto come pure gli investimenti. Dalle App di personalizzazione dell’auto a vere e proprie clip video commerciali che fino a ieri avrebbero richiesto giorni di calcolo su Computer molto potenti;
  • nell’architettura, a Milano, a Cascina Merlata di fianco all’area di EXPO 2015 nasce UpTown, il primo “smart district” del capoluogo lombardo, simile ad altri quartieri sorti nelle principali capitali europee. In Up Town il cliente potrà scegliere in un apposito showroom, materiali e arredi della propria futura abitazione o osservare l’aspetto che avrà il quartiere attraverso l’utilizzo di applicazioni 3D immersive, un’innovazione in Italia per il Real Estate.
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Klimt Experience, MUDEC. Photo: Carlotta Coppo

Le possibilità creative grazie all’uso di dispositivi specifici come i visori 3D, sono le più varie. Si possono realizzare scene statiche a 360 gradi dove l’utente, fermo in un punto, può volgere lo sguardo in qualsiasi direzione, ma anche creare animazioni 3D dove l’utente può immergersi nella scena senza possibilità di manipolarla oppure muoversi in essa. Si possono fondere parti di scene 3D con riprese video reali oppure realizzare scene interattive immersive dove l’utente può accendere o spegnere luci, cambiare materiali e colori agli oggetti, spostarli e manipolare lo spazio virtuale che lo circonda, per esempio interagendo tramite Menu. Ora è anche possibile riprendere persone in diretta su “green screen” o “blue screen” (sfondi completamente verdi o blu) e inserirle in scene 3D, nonché generare in pochi minuti rendering di filmati che fino a ieri richiedevano molte ore di calcolo.

Ad oggi non sappiamo se si tratti di una moda o del consolidamento di nuove tecnologie di massa ma, per il mondo dell’architettura e dell’ingegneria, ci troviamo di fronte a uno strumento di presentazione progettuale dalle grandi potenzialità. Basti pensare all’importanza che tali tecnologie assumono, ad esempio, sul tema del public engagement e all’opportunità di mostrare i futuri grandi spazi pubblici come stazioni, ferroviarie, metropolitane, stadi, sale da concerto, aeroporti, ma anche ponti e tratti stradali coinvolgendo così gli stakeholder fin dalle prime fasi della progettazione. Mostrare in modo immersivo, attraverso la computer grafica 3D, lo sviluppo dei progetti confrontandosi con il cliente, modificandone in tempo reale alcuni aspetti e permettendone l’immediata visualizzazione tridimensionale, rende il cliente parte integrante del processo creativo.

Gli investimenti e le sperimentazioni sono nate e cresciute nelle aree di business legate all’intrattenimento ma, grazie a loro, attualmente possiamo sviluppare progetti condivisi per far si che il flusso delle informazioni tra progettista e cliente sia più fruibile ed immediato.

Vincenzo Candido

Visual Designer, si occupa da più di 15 anni di Comunicazione Visuale. La sua ricerca e il suo lavoro nel mondo della computer grafica sia 2D che 3D rivolta al mondo dell’ingegneria delle infrastrutture ha un approccio creativo influenzato dal suo interesse per il mondo della fotografia, delle nuove tecnologie, del design, della musica e di tutte le arti visive. Applica le tecniche di comunicazione visuale tipiche del “desktop publishing” nella preparazione di documentazione ingegneristica infrastrutturale in affiancamento a tecnici e ingegneri per presentare in modo intuitivo e visivamente chiaro argomenti spesso complessi.