Simulazione fisicamente accurata del flusso dell'agente estinguente di un'estintore per applicazioni interattive

The simultaneous advancement of graphic accelerators, rendering techniques, and virtual reality headsets has lead to a renewed interest in e-training platforms. Using the high-tech headsets available it is possible to create applications which allow the user to have realistic and immersive experiences and which can be a useful support for professional training. This lead a group of colleagues from Politecnico di Milano to develop a virtual reality application in which the user could learn how to extinguish small flames by using a fire extinguisher. However, the use of GoogleVR did not allow the application to be physically accurate in the rendition of the desired dynamics. With this in mind, we decided to provide the basis for the future porting of this application onto high-end machines, in order to be able to offer a more realistic e-training experience. We decided to start this porting by providing an accurate rendition of the dynamics of the extinguishing agents of the fire extinguisher, which lead us to a long and thorough research into the literature in order to find the most fitting approaches to accurately simulate this phenomenon in real time. After an extensive evaluation of the most prominent methods examined, we were able to implement inside Unity 3D the desired behavior by using a modified position-based approach. We then performed a series of tests to evaluate the quality and the performance of the proposed method, which we then compared to the previous implementation in order to assess the improvements.

Il contemporaneo avanzamento tecnologico degli acceleratori grafici, delle tecniche di rendering e dei visori per la realtà virtuale hanno portato ad un rinvigorito interessamento per le piattaforme di e-training. Utilizzando i visori di ultima generazione disponibili è possibile realizzare applicativi che immergono l’utente in esperienze visivamente realistiche e che possono quindi essere un utile supporto per la formazione professionale. In questo contesto si inserisce l’applicazione sviluppata da alcuni colleghi del Politecnico di Milano, che propone un ambiente virtuale in cui è possibile apprendere come spegnere piccoli principi d’incendio per mezzo di un estintore. Tuttavia l’utilizzo di GoogleVR come visore virtuale ha precluso la possibilità di una resa fisicamente accurata delle dinamiche in gioco. Con queste premesse, ci siamo posti l’obiettivo di fornire le basi per un porting di tale applicazione su sistemi più performanti, affinché possa realizzarsi una più realistica esperienza di e-training. Il punto di partenza scelto è la modellazione della dinamica dell’agente estinguente dell’estintore, che ci ha spinti ad una lunga ricerca nella letteratura al fine di trovare gli approcci che meglio si possano adattare ad una simulazione fisicamente accurata di tale flusso in tempo reale. Dopo un’esauriente valutazione dei principali metodi esaminati, si è giunti ad un’implementazione del fenomeno fisico in oggetto attraverso una versione modificata della dinamica posizionale all’interno del game engine Unity 3D. Si sono dunque effettuati preliminari test qualitativi ed effettuato un confronto diretto con la precedente implementazione, al fine di mostrare le migliorie apportate all’applicazione.