Soluzione alla realizzazione di tour immersivi per dispositivi di Realtà Virtuale

122 Pages·2015·13.14 MB·Italian

POLITECNICO DI MILANO
CorsodiLaureaMagistraleinIngegneriaInformatica
DipartimentodiElettronica,InformaticaeBioingegneria
Soluzione alla realizzazione di tour immersivi per
dispositivi di Realtà Virtuale
Relatore: Prof. Luciano Baresi
Tesi di Laurea di: Alex Piermatteo
Matricola: 804788
Anno Accademico 2014-2015

Ringraziamenti
Non sono particolarmente bravo nel fare discorsi ma arrivato alla conclu-
sione di questo percorso di studi sento il bisogno di dire grazie ad alcune
persone.
Per cominciare, il professor Luciano Baresi che mi ha lasciato completa li-
bertànellosvolgimentodellatesiehapermessoquestolavorocheracchiude
perfettamentelemiepassioni.
Un ringraziamento davvero speciale va poi ai miei genitori, perchè hanno
reso questo traguardo possibile ma soprattutto perchè mi hanno dato pre-
ziosiconsiglidivitacheporteròsempreconme.
Un immenso grazie ai miei amici dell’università, che hanno condiviso con
me le soddisfazioni e le difficoltà di questo corso di studi. Con voi ho tra-
scorso momenti indimenticabili e spero che ne passeremo molti altri insie-
me.
Grazie agli amici di Milano e di Pescara, con cui sono rimasto legato e che
mi auguro di avere sempre al mio fianco. Nello specifico ringrazio Fabio, il
fratellochenonhomaiavuto.
Infinelaragazzacheamo,Chiara. Tumihaisempresostenuto,conosciogni
miosegretoesenzaditenonsareicertamentelapersonachesonoora.
UnultimissimoringraziamentovaancheairagazzidelMogamo,checonla
loroottimabirrahannoalleviatolefatichediquestacarrierauniversitaria.
i

Indice
Ringraziamenti i
Sommario ix
1 Introduzione 1
2 Statodell’arte 7
2.1 Letipologieditourvirtuali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1.1 Web&Application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1.2 Larealtàimmersiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2 Letipologiediimmaginiutiliperuntourvirtuale . . . . . . . 12
2.3 Catalogazionedeiservizietoolesistentipercostruireuntour
dazero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.3.1 Servizionline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.3.2 Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.4 IdispositiviVR:tipologieelasceltadelGear . . . . . . . . . . 19
2.5 GearVR:SDKepossibiliframeworkaconfronto . . . . . . . . 22
3 Ilservizioproposto 27
3.1 Problemi dello stato dell’arte e obiettivi della soluzione pro-
posta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.2 Requisiti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.2.1 Requisitifunzionalieattori . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.2.2 Sicurezza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.3 Descrizione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.3.1 EntitàeRelazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
iii
4 ArchitetturadelsistemaREST 35
4.1 Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4.2 Librerieutilizzate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
4.2.1 Node.js . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
4.2.2 Express.js . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
4.2.3 MongoDB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
4.2.4 Angular.js . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4.2.5 Bootstrap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
4.3 Architettura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.3.1 Strutturadelprogetto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.3.2 Cartellaapp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
4.3.3 Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
4.3.4 API . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
4.4 CartellapubliceFrontEnd . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
4.4.1 app.js . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
4.4.2 CartellaJS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
4.4.3 CartellapagesedInterfacciagrafica . . . . . . . . . . . 63
4.5 Conclusioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
5 GearVRnelprogetto 69
5.1 Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
5.2 SviluppoconUnity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
5.2.1 CartellaAssetsestrutturadelprogetto . . . . . . . . . 71
5.2.2 Fasidisviluppo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
5.3 DebugconilGearVR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
5.3.1 UtilizzodiADBinWiFi . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
5.3.2 Logcat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
5.4 Ottimizzazionedellamemoriaedeitempidicaricamento . . . 84
5.4.1 Flussologicodelcaricamentodiunascena . . . . . . . 86
5.4.2 Perfezionamenti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
5.5 Conclusioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
6 Utilizzodelleinterfacceclient 91
6.1 Costruzionediuntourvirtuale . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
6.2 Visualizzazionediuntour,clientweb . . . . . . . . . . . . . . 95
iv
6.3 Visualizzazionediuntour,clientGearVR . . . . . . . . . . . . 98
7 Conclusioniesviluppifuturi 103
7.1 Valutazionequalitativaeconclusioni . . . . . . . . . . . . . . . 103
7.2 Sviluppifuturi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
Bibliografia 107
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vi
Elenco delle figure
2.1 TourVirtualeWebItalo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.2 Mappa3DExpoMilano2015eselettorescene . . . . . . . . . 9
2.3 ExpoMilano2015,visualizzatorewebtourvirtuale . . . . . . 10
2.4 EsempiopuntamentohotspotMatterportVRShowcase . . . . 11
2.5 EsempiopuntamentohotspotMatterportVRShowcase . . . . 12
2.6 Esempiodipanoramacilindrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.7 Esempiodipanoramasfericooequirettangolare . . . . . . . . 14
2.8 360cities,visualizzatorewebtourvirtuale . . . . . . . . . . . . 15
2.9 360cities,mobileinvisualizzazioneperGoogleCardboard . . 16
2.10 krPano,editorsoftware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.11 SamsungGearVReOculusRiftDK2 . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.12 EsempiodialcuneclassipresentinellaVrLibdiOculus . . . . 24
3.1 ModelloERdelsistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
4.1 Architettuadelsistema,comeiframeworksiinterfaccianotra
diloroformandoilMEANStack . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
4.2 Strutturacartelleprototipo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.3 Relazione tra i file sulla GridFS e il modello Media, i colori
evidenzianoleinterconnessionispiegatepocosopra . . . . . . 48
4.4 Strutturacartelleprototipo,latoclient . . . . . . . . . . . . . . 56
4.5 Trasformazionetraipuntidiunafotoelaconvenzioneutiliz-
zataperlaposizionedeglihotspot . . . . . . . . . . . . . . . . 61
4.6 Schermatahome,piattaformaweb . . . . . . . . . . . . . . . . 64
4.7 Modaldelfileuploader,piattaformaweb . . . . . . . . . . . . 65
4.8 Dettaglio centrale dell’interfaccia per la generazione di un
tourvirtuale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
vii
5.1 IDEdiUnityperlosviluppodell’applicativosuGearVR . . . 70
5.2 StrutturadelprogettoGearVR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
5.3 Esempiodiimmaginecubicacostruitasuunaimmaginedella
terraequirettangolare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
5.4 Proiezioniutilizzatepertrasformareunpuntodaduedimen-
sioniatredimensioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
5.5 Costruzione del Canvas per la visualizzazione delle descri-
zioniperglihotspotditipoInfo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
5.6 Costruzione della MainScene, la Camera al centro è il pun-
to di vista dell’utente posto davanti alle anteprime dei tour
virtuali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
5.7 Riduzione tempi di transizione tra una scena ed un’altra do-
poleottimizzazionisulcodice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
6.1 Homedellapiattaformaweb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
6.2 GeneratoreTourVirtuali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
6.3 FocussuglihotspotaggiuntinelgeneratorediTourVirtuali . . 93
6.4 Successonellaoperazionedisalvataggiodiuntourvirtuale . 94
6.5 FileUploaderperilcaricamentodiunafotoequirettangolare . 95
6.6 PresenzadiunnuovosegnapostoinHomedopolacreazione
diunnuovotourvirtuale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
6.7 FirstScenedeltourvirtualeconhotspotditipo’Scene’ . . . . . 97
6.8 Secondascenadeltourvirtuale . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
6.9 FirstScenedeltourvirtualeconhotspotditipo’Info’ . . . . . . 98
6.10 Scena principale dell’applicativo per Gear VR, da qui vengo-
noselezionatiitourvirtualidavisualizzare . . . . . . . . . . . 99
6.11 FirstScene del tour virtuale per Gear VR, con hotspot di tipo
’Scene’ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
6.12 FirstScene del tour virtuale per Gear VR, con hotspot di tipo
’Info’ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
6.13 Differenza tra hotspot inizialmente non puntato dal mirino e
successivamenteselezionato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
viii