A virtual reality experience for cultural heritage

Today, the urban expansion, pollution, abandonment, conflict, atmospheric agents, looting and even tourism threatens the cultural heritage of the past at an ever-increasing rate. For this reason the virtual heritage can be a powerful support to cultural heritage for education, entertainment, restoration, promotion and preservation for future generations. This has become possible thanks to the new methods of automatic digital 3D models reconstruction, based on solid geometric mathematical laws, which make it possible to create increasingly realistic models in ever shorter times. Furthermore, thanks also to the new virtual reality technologies that are available today to a cheaper cost, is possible to produce Virtual Reality experience for a large audience, than the past years. In this thesis, we have designed, developed and validated a Virtual Reality application as a promoter of cultural heritage, allowing the visualization of complex 3D models obtained from architectural/archaeological surveys, using standalone visors. In particular, will be described our adopted solutions and modifications, such as our extended point cloud models importer, our adaptive rendering techniques solutions, and our memory management system, that have allowed us to obtain the application as has been designed. The thesis is aimed target both people with non-specific backgrounds in the field of study, and to specialized people of architectural/archaeological surveys (such as architects or civil/ambient engineering students). For this reason, the application aims at supporting the courses of “Tecniche Innovative del Rilevamento” and “Advance Survey and Representation Techniques” courses at Dipartimento di Architettura, Ingegneriadelle Costruzioni e Ambiente of Politecnico di Milano.

Oggi, l'espansione urbana, l'inquinamento, l'abbandono, i conflitti, gli agenti atmosferici, il saccheggio e persino il turismo minacciano il patrimonio culturale del passato a un ritmo sempre crescente. Per questo motivo il patrimonio virtuale può rappresentatre un valido supporto per il partrimonio culturale ai fini educativi, d'intrattenimento, di restauro, di promozione e di coservazioni per le generazioni future. Ciò è reso possibile grazie ai nuovi metodi di ricostruzione automatica di modelli digitali 3D, basati su solide leggi matematiche e geometriche, che permettono di realizzare modelli sempre più realistici in tempi sempre più brevi. Inoltre, grazie alle nuove tecnologie di realtà virtuali disponibili oggi a costi inferiori, è possibile produrre esperienze di Virtual Reality per un vasto pubblico, rispetto agli anni passati. In questa tesi, abbiamo progettato, sviluppato e validato un'esperienza in Virtual Reality come promotrice del patrimonio culturale, permettendo di visualizzare, mediante visori standalone, i complessi modelli 3D ottenuti da rilevamenti architettonici/archealogici. In particolare, verranno descritte le nostre soluzioni e modifiche adottate, come la nostra estensione dell'importatore di modelli point cloud, le nostre soluzioni adattabili di tecniche di rendering e il nostro sistema di gestione della memoria, che ci hanno permesso di ottenere l'applicazione così come era stata concepita. La tesi è rivolta sia a persone con conoscenze non specifiche in materia di studio, sia a persone specializzate in rilevamenti architettonici/archeologici (come studenti di architettura o di ingegneria civile/ambientale). Per questo motivo, l'applicazione mira a supportare i corsi di “Tecniche Innovative del Rilevamento” e “Advance Survey and Representation Techniques” del Dipartimento di Architettura, Ingegneria delle Costruzioni e Ambiente del Politecnico di Milano.