Trasferimento dell’ambiente ‘fisico’ in realtà ‘virtuale’

La traduzione in realtà virtuale dell’ambiente ‘fisico’ di studio è stata realizzata mediante il ricorso a due particolari software commerciali di grafica tridmendionale.

Il primo dei due – Autodesk 3DStudio.Max 8 - è un programma di grafica vettoriale tridimensionale e animazione attraverso il quale si sono uniti la rappresentazione tridimensionale dei volumi ottenuta con Autocad e le texture create con Photoshop. La prima operazione è stata importare il file .dwg in ambiente 3ds Max avendo l’accortezza di fare in modo che l’UCS del file autocad fosse globale così che in caso di modifiche od aggiunte l’importazione di nuovi elementi sia fatta automaticamente con il loro posizionamento corretto. Generalmente il numero di facce che è preferibile avere per non incorrere in successivi problemi con Virtools si aggira attorno alle 100000, in questo caso si è raggiunto circa 140000 facce, anche attuando delle rappresentazioni semplificate come sopra spiegato.

Fig. VII.2 - Summary info del file di 3ds.max con numero di facce presenti

3ds Max presenta un interfaccia di Material Editor che fornisce un’anteprima dei materiali applicati nella scena attraverso delle slot campione, con questa interfaccia si importano le texture precedentemente create e si attribuiscono alle varie regioni. E’ fondamentale che le immagini .jpg siano salvate all’interno della stessa cartella in cui si salva il file .max in modo che ad ogni apertura venga riconosciuto il percorso e le immagini si carichino automaticamente nella scena. Le slot campione sono in numero limitato di 24 massimo ma si è riscontrata la necessità di immetterne un numero molto superiore. Vi è la possibilità di salvare tutti i materiali che si immettono nella scena in una libreria materiali in modo poi da poterli richiamare all’occorrenza nelle slot senza ricaricarli.

Fig. VII.3 - Material editor del file 3ds.max

Per posizionare correttamente le texture sulle superfici degli oggetti si utilizza il modificatore UVW MAP, al posto di utilizzare le coordinate XY si usano le coordinate UV per identificare la posizione in uno spazio superficiale. La direzione U è orizzontale, quella V verticale; l’area UV della texture è compresa tra 0 e 1 in ciascuna dimensione perché le misure U e V vanno intese non come valori fissi ma come percentuali di distanza. Il modificatore UVW Map consente di assegnare coordinate di mappa, di scalarle, ruotarle e scegliere fra vari tipi di coordinate a seconda dell’oggetto a cui è applicata la texture. Per svolgere queste operazioni si utilizza il gizmo, il quale può essere definito come un proiettore per il materiale applicato, quindi la sua posizione ed orientamento determinano la distribuzione del materiale sulla superficie. Per Default il gizmo è impostato su planar ma poiché il materiale viene proiettato dalla superficie del gizmo occorre scegliere la forma più adatta al tipo di superficie da mappare. E’ possibile scegliere tra le seguenti forme: planar, box, cylindrical, spherical, face e xyz to uvw. La forma “face” applica una copia della mappa ad ogni faccia visibile dell’oggetto mentre la forma “xyz to uvw” trasforma le coordinate 3D procedurali in coordinate in coordinate uvw. Nell’applicazione delle mappe per lo più si è utilizzato la forma box che meglio si adattava alle facciate di edifici e alle recinzioni e si è proceduto poi a scalarle e spostarle adeguandole all’oggetto.

Fig. VII.4 - Modificatore UVW map

In ambiente 3ds Max si è provveduto a rappresentare l’ambiente in esame nel modo più fedele possibile alla realtà in modo che la verifica della validità degli esperimenti in realtà virtuale non riscontri delle anomalie che possano inficiarla. Allo stesso file si sono poi apportate le modifiche di geometria e segnaletica necessarie per il miglioramento delle condizioni di guida così che le condizioni al contorno siano perfettamente identiche e si possano fare delle sperimentazioni che rispecchino quella che sarebbe la reale condizione della strada con le modifiche. Al fine di rappresentare al meglio le condizioni reali in cui si percorre una strada nello stesso file si è inserito un emiciclo che ricoprisse l’ambiente al quale si è applicata una texture raffigurante il cielo, così anche le condizioni al contorno permettono all’utente di immergersi al meglio nell’ambiente virtuale.

Sempre con 3ds Max si è potuto ricreare un modello di automobile in modo che i soggetti sottoposti alla sperimentazione vedano davanti a se il cruscotto e la parte anteriore del loro veicolo così come avviene nella realtà.

L’autovettura scelta è una Mercedes, di media cilindrata; si è preferito utilizzare un’automobile esistente e in commercio – e non un semplice modello “astratto” - per rendere ancor più verosimile la prova di guida.

Definiti l’ambiente e il veicolo nel modo più credibile possibile si è esportato il file di 3DStudio.Max ed importato in Virtools, l’applicazione che ha permesso di “navigare”

nell’ambiente virtuale in modo attivo e non semplicemente da spettatori passivi e quindi di procedere con le sperimentazioni di guida in laboratorio.

Virtools è un’applicazione che permette di creare composizioni ricche di contenuti 3D interattivi, non permette la modellazione ma è possibile creare elementi semplici come telecamere e luci. Una volta importato il modello di 3ds Max in Virtools è infatti possibile attribuirgli luce solare o in caso di esperimenti da svolgersi in ambiente notturno luce proveniente dai lampioni. Inoltre creando la telecamera è possibile navigare all’interno dell’ambiente.

Virtools può anche essere definito come un motore comportamentale, in altre parole elabora i comportamenti, cioè le descrizioni di come un certo elemento agisce nell’ambiente. Esiste una collezione di blocchi “Behavior Building Blocks” che rappresenta varie azioni e che possono essere attribuiti agli oggetti senza la necessità di creare codici appositi. Ad esempio per far si che gli alberi rappresentati solo come elementi bidimensionali siano sempre visibili dal guidatore gli si attribuisce la capacità di ruotare in modo da essere sempre frontali alla camera. All’oggetto che rappresenta l’automobile in cui il guidatore si trova si associa un blocco che rappresenta al meglio le azioni di guida.

Fig. VII.5 – Render della strada in ambiente virtuale

Per l’effettuazione delle prove è stato utilizzato un PC con le seguenti caratteristiche: • processore Intel Core 2 Duo @ 2.40GHz (E6600 Conroe, 65nm);

• Cache L1 2x32KB, L2 2x32KB, Level2 4096KB;

• RAM DDR2 1024MB;

• Scheda Video GeForce 7600 GT;

Al computer sono state poi collegate le seguenti periferiche:

1) Logitech MOMO® Racing Force Feedback Wheel

Si tratta di un volante per PC disegnato da MOMO®. Permette di avvertire i dossi, le curve, le piccole buche e anche le minime collisioni grazie alla tecnologia del ritorno di forza realistico. Migliora il controllo con pedali e leve del cambio realistici disegnati dai professionisti delle gare automobiliste MOMO®.

Caratteristiche:

• Ritorno di forza: permette al conducente di disporre di un autentico sistema direzionale;

• Sei pulsanti programmabili: per un controllo totale durante la guida;

• Pedali del freno e dell'acceleratore: danno risposta e feedback immediati; dotati di tecnologia antisdrucciolo;

• Opzioni di cambio marcia: le leve al volante consentono di non staccare mai le mani dal volante; la leva del cambio, invece, garantisce un cambio marcia sequenziale di precisione;

• Volante interamente in gomma: volante senza impunture da 27 cm per il massimo comfort delle mani;

• Sistema di fissaggio triplo: impedisce di sbandare o scivolare durante la simulazione di guida.

2) HMD Virtual V8 Research

Si tratta di un casco della Virtual Research System, azienda leader nella produzione di strumentazioni per la realtà virtuale.

Caratteristiche

• doppio display a cristalli liquidi; • risoluzione per occhio 640x480; • campo visivo 60° diagonale; • tracker Intersense;

• dimensioni : 43 x 20 x 15 cm; • peso : 1.0 kg.

Fig. VII.6 – Casco HMD Virtual V8 Research