La virtual reality (VR) come strumento di progettazione immersiva. Verso una evoluzione dei processi di modellazione interattiva tridimensionale e di prototipazione rapida

During the eighties we witnessed a lot of attempts to widely adopt virtual reality. However they were a failure and such innovative ideas turned out not to be up with the times. They ended up by being considered too expensive in the history of the technological development. Twenty-five years later after the progress of those technologies, such as high resolution displays, low latency tracking systems, the ability of graphic calculation, enabled the perfect integration of components in convincing products which, thanks to the backing of standing companies such as Facebook, Microsoft, Sony and Valve won the public attention. Nowadays a lot of sectors, among which the architecture and the engineering, are actively examining the potential use and the benefits of virtual reality. Up to now the application in the building design industry focuses mainly on the display of contents: a representation tool which may offer the users an immersive experience of a project. This occasion requires to convert 3D models into polygonal mesh which, by nature, are very difficult to change. In other words, to modify the design it is necessary to export the geometries, modify them and import them again lengthening the iteration process of planning. The aim of this thesis is to exploit the present technology for the development of videogames and use it to back and implement the building design process. With the support of some examples, more accurately, will be suggested a completely new approach, without a break, to the conceptual design which characterizes the initial phase of a project, as well as the possibility to make the rapid prototyping more efficient and the communication and decision-making process, too. The design, the evaluation of the shape of a building component, of a building, or the structure of a whole area usually represents a cyclic process. Such a process relies on a first evaluation of the digital model, on its prototyping and on following evaluation of the prototype. A change in the prototype implies a change of the digital model and, as a consequence, a rise in times and costs. Virtual reality in this background offers the possibility to combine the space of physical and digital work. This approach proves to be very efficient: on one side it is possible to exploit the sensitiveness of the planners in evaluating the shapes and modelling them through a nearly physical interaction with the digital model; on the other side the result of the process is a digital product, necessary for the development of the following phases. In order to carry out the experiment will be used an HTC Vive head mounted display for the stereoscopic visualization, two motion controllers to be able to interact inside the virtual environment, two base stations to monitor the movements of the users and finally graphic engine Unreal Engine 4 for the development of the contents and the creation of interactive means through the visual scripting language.

Durante gli anni Ottanta si assistette a numerosi tentativi di portare la realtà virtuale ad una adozione diffusa che, tuttavia, finirono con un fallimento. Si è dimostrato essere uno dei classici casi in cui un concetto troppo innovativo per i suoi tempi è finito per essere visto come una costosa novità nella storia dello sviluppo tecnologico. Venticinque anni dopo i progressi di quelle tecnologie, quali gli schermi ad alta risoluzione, i sistemi di tracciamento a bassa latenza e le capacità di calcolo grafico, hanno permesso la perfetta integrazione dei componenti in prodotti convincenti che, grazie al supporto di aziende del calibro di Facebook, Microsoft, Sony e Valve, si sono conquistati l’attenzione del pubblico. Oggi numerosi settori tra i quali l’architettura e l’ingegneria stanno attivamente esplorando il potenziale utilizzo e i benefici della realtà virtuale. Per ora le applicazioni nel settore della progettazione edilizia si concentrano prevalentemente sugli aspetti di visualizzazione di contenuti; uno strumento di rappresentazione in grado di fornire agli utenti un’esperienza immersiva di un progetto. Questa circostanza richiede di convertire i modelli 3D in mesh poligonali che per loro natura sono molto difficili da modificare. In altre parole, per apportare modifiche al progetto è necessario esportare le geometrie, modificarle e reimportarle allungando notevolmente il processo iterativo di progettazione. Lo scopo di questa tesi è quello di sfruttare l’attuale tecnologia per lo sviluppo dei videogiochi e farne uno strumento di supporto al processo di progettazione edilizia. Più precisamente, con il sostegno di alcuni esempi, si proporrà un approccio del tutto nuovo, senza soluzione di continuità, al design concettuale che caratterizza la fase iniziale del progetto, nonché la possibilità di rendere più efficiente la prototipazione rapida, la comunicazione e il processo decisionale. Comunemente il design e la valutazione della forma di un componente edilizio, di un edificio, o l’assetto di un intero quartiere rappresenta un processo ciclico. Tale processo si affida ad una prima valutazione del modello digitale, alla sua prototipazione e alla successiva valutazione del prototipo. Una modifica al prototipo comporta la modifica del modello digitale e quindi una ripetizione del ciclo con il conseguente aumento dei tempi e dei costi di progettazione. La realtà virtuale in un tale contesto offre la possibilità di unire lo spazio di lavoro fisico e digitale. Questo approccio si dimostra molto efficace in quanto, da un lato si sfrutta la sensibilità dei progettisti nel valutare le forme e modellarle attraverso un’interazione quasi fisica con il modello digitale, dall’altro il risultato del processo è un prodotto digitale, necessario per le fasi di sviluppo successive. L’esperimento si servirà di un visore HTC Vive per la visualizzazione stereoscopica, di due motion controller per poter interagire all’interno dell’ambiente virtuale, di due base station per monitorare gli spostamenti dell’utente e, infine, del motore grafico Unreal Engine 4 per lo sviluppo dei contenuti e la creazione di strumenti interattivi attraverso il linguaggio di visual scripting.