Il Virtual Designer Richiesta e offerta sul piano formativo

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1 Il Virtual Designer Richiesta e offerta sul piano formativo Atti dalla tavola rotonda del III Convegno Tecnico Scientifico di MIMOS Torino 4 Novembre 2003 A cura di: Davide Borra Interventi di: Luigi Bistagnino Fabrizio Valpreda Giuseppe Riva Fausto Brevi Maurizio Unali Tommaso Empler Vincenzo Lombardo Nello Balossino Franco Persiani Gianfranco Balbo Edizione: Testo&Immagine Torino,

2 Sommario INTRODUZIONE... 3 FAREMO A MENO DEL VIRTUAL DESIGNER?... 6 GLI INTERVENTI...10 Prof. Luigi Bistagnino 1, Arch. Fabrizio Valpreda Il corso di Laurea in Progetto grafico e virtuale e il Lab. Modelli Virtuali...10 Prof. Giuseppe Riva...12 Psicologia cognitiva e Virtual Design...12 Arch. Fausto Brevi...14 Un laboratorio e una laurea specialistica per il Virtual Prototyping...14 Prof. Maurizio Unali...21 Rappresentazione digitale e nuovi linguaggi della virtualità architettonica...21 Prof. Tommaso Empler...25 Il disegno automatico nel Corso di laurea in Grafica e Progettazione Multimediale...25 Prof. Vincenzo Lombardo...29 La multimedialità al servizio dei linguaggi di comunicazione tradizionali Prof. Nello Balossino...32 Il Virtual Design dal punto di vista informatico...32 Prof. Franco Persiani...35 Un laboratorio per la simulazione in ambito industriale...35 Prof. Gianfranco Balbo...38 Formazione e virtualità mirate alla produzione televisiva e cinematografica...38 La tavola rotonda...39 CONCLUSIONI...48 MIMOS E VIRTUALITY...50 MIMOS, le origini, la storia e le attività...50 Finalità dell Associazione...51 Il sito web ed il Convegno Tecnico Scientifico annuale...51 Il Terzo Convegno di MIMOS...52 ALLEGATI...54 I questionari...54 Memorie presentate al 1 Convegno Tecnico Scientifico...70 Memorie presentate al 2 Convegno Tecnico Scientifico...71 Memorie presentate al 3 Convegno Tecnico Scientifico...73 Ricostruzione 3D di Manovre Acrobatiche su Web Il caso di studio delle Frecce Tricolori...73 Progetto e Sviluppo di Simulatori di Volo per Applicazioni Didattiche...74 Normativa IASO...75 SMART-FDIR: Modellizzazione di un satellite a elevata autonomia...76 Stereo Vision nella guida di velivoli UAV...77 Utilizzo di tecnologie di Realtà Virtuale nell addestramento al volo...78 Status dell arte dell e-learning in diversi settori industriali in Europa...80 Progetto 4Dgea...81 Visual Area Network: visualizzazione collaborativa a distanza...83 Tecnologie e sistemi di videoproiezione per la Simulazione e V&AR...84 A grid computing-based architecture for on demand movie rendering...85 Sviluppo di Stazione di Controllo per velivoli unmanned in ambiente di Realtà Virtuale...86 Il Traffico Veicolare del Futuro...87 Mobile Virtual Reality (MVR): un nuovo modello di realtà virtuale...88 Simulazione 3D di Tessuti e Capi d Abbigliamento basata su Tecnologie Web...89 Virtual Prototipe Exhibition Realizzazione del modello digitale dell'automa di Innocenzo Manzetti...91 DigitalCity: tecniche innovative di descrizione di intere città fisiche per l esplorazione in realtà virtuale.92 Ultramundum: mondi virtuali on-line...93 Marchiatura elettronica di modelli tridimensionali...94 Iveco Stralis: strumenti interattivi per il training...95 Algoritmi applicati alla Predizione dei Guasti...96 Progettare il comfort dei veicoli con la simulazione in realtà virtuale...97 Utilizzo di un sistema di simulazione dei trasporti nel settore logistico della Grande Distribuzione Dall utilizzo in fase di progetto alla gestione giornaliera...98 La movimentazione di merci e carri ferroviari all interno di un centro intermodale innovativo...99 Numerical Simulation of Manoeuvrability of Surface Vessels

3 Non molti conoscono MIMOS, Movimento Italiano Modellazione e Simulazione. La nostra associazione, infatti, è nata soltanto due anni fa e, sebbene vivace e caratterizzata dalla spinta entusiastica che contraddistingue tutti i giovani, deve ancora farsi apprezzare al di fuori del contesto dei più diretti addetti ai lavori. Il cammino che ci attende per realizzare il previsto obiettivo di essere presenti e attivi ovunque si parli di Simulazione e di Realtà virtuale in Italia è ancora lungo; siamo però fortemente determinati e moderatamente ottimisti, grazie anche ai primi successi conseguiti e all incoraggiamento che ci viene rivolto da un crescente numero di Soci. La Tavola rotonda La figura del Virtual Designer: richiesta e offerta sul piano formativo, di cui questo volume raccoglie gli atti, costituisce proprio uno dei primi successi di cui andiamo fieri. Essa e stata, infatti, un momento tangibile nel quale si sono concretizzati alcuni dei fini istituzionali assunti come riferimento al momento della fondazione dell Associazione; mi riferisco in particolare a quello di favorire un più efficace dialogo fra Università e Industria sulle tematiche in oggetto, incoraggiando e promuovendo iniziative comuni e di supportare gli ambienti universitari nell identificazione di esigenze formative e di ricerca prioritarie per il settore. La prontezza con cui un rilevante numero di qualificati interlocutori dell Università e dell Industria ha risposto al nostro invito ha costituito di per sé un successo, ulteriormente consolidatosi nei temi esposti nel corso dei diversi interventi e nell interesse dimostrato dalla discussione che ne è seguita. La soddisfazione di noi organizzatori è ulteriormente accresciuta dalla acquisita consapevolezza del fatto che il dibattito, lungi dall essere esaurito, é stato soltanto un primo passo per future occasioni di discussione e riflessione, che MIMOS si impegnerà in misura crescente a sostenere nel ruolo di promotore del dialogo fra il mondo Universitario e quello dell Industria. La presente pubblicazione, oltre a raccogliere in forma ordinata tutti gli interventi introduttivi al dibattito, costituisce testimonianza autentica della discussione che ne è seguita. Essa, inoltre, contiene una sezione dedicata a MIMOS, attraverso la quale mi auguro il lettore voglia meglio conoscere le finalità, l impostazione organizzativa e i programmi di MIMOS. Desidero, in questa sede, rivolgere il più vivo ringraziamento a quanti, con il loro contributo di pensiero, di lavoro, organizzativo ed economico, hanno reso possibile la realizzazione di questo volume, a testimonianza di una fiducia di cui andiamo orgogliosi. Particolare gratitudine va alla ditta BARCO Italia, Corporate Member di MIMOS, che ha sostenuto le spese editoriali e al Prof. Gianfranco Balbo, Presidente del Comitato Organizzatore di Virtuality 2003, l affermata e ormai tradizionale manifestazione torinese all interno della quale Il 3 Convegno Tecnico Scientifico di MIMOS e la Tavola Rotonda qui presentata sono stati ospitati. Una cordiale e meritata stretta di mano va all amico architetto Davide Borra, uno dei fondatori e membro del Consigli Direttivo di MIMOS, che ha creduto in questa iniziativa coordinando e sostenendo, fin dalla sua fase di ideazione, tutto lo sforzo organizzativo. Mi auguro che questa pubblicazione incontri il favore del Lettore cui rivolgo, oltre al più caloroso saluto, un caldo invito affinché tramite proposte, critiche e suggerimenti, voglia essere di ulteriore stimolo alle nostre future iniziative. Pierluigi Duranti Presidente di MIMOS Torino, 5 aprile

4 INTRODUZIONE Davide Borra Immersi nella virtualità ormai onnipresente, risulta lecito chiedersi quali professionalità siano ormai mature e quali tra quelle in via di formazione, saranno le protagoniste del prossimo futuro nello sviluppo di tali tecnologie ed applicazioni. La domanda potrebbe risolversi nell identificazione del già conosciuto modellatore virtuale, ma così facendo si dovrebbe tener conto di un profilo operativo attualmente non esauriente, per lo più basato su percorsi di esperienza artigianali, con una formazione non strutturata se non addirittura improvvisata. Se tale strade derivano dal sentimento pionieristico che ha accompagnato molte delle realizzazioni fatte, una riflessione sui molteplici significati del modello virtuale è da tentarsi in un ottica di maggior strutturazione. Difatti, addentrandosi nelle peculiarità richieste da ogni tipologia applicativa, ci si rende conto che il modello virtuale non solo sostiene un progetto, di design, architettura o ingegneria che sia, ma esso stesso è un progetto e come tale, quindi, richiede la definizione di requisiti peculiari, l analisi delle criticità possibili, la dichiarazione dei metodi di sviluppo adottati e la valutazione e validazione dei risultati raggiunti. Ecco quindi che il modello virtuale si configura diversamente a seconda degli scopi; non è mero disegno elettronico, ma un vero e proprio sistema informativo che racchiude, o meglio dovrebbe racchiudere, l isomorfismo informativo che ne fa replica o prototipo del reale. Oggi le competenze richieste per potersi confrontare con tali livelli di complessità, non sono acquisibili in uno specifico percorso formativo dell ambito universitario italiano (e con molta probabilità anche oltreconfine la situazione non è così differente), che solamente in alcune esperienze di master post-laurea ne ha affrontato alcuni aspetti limitati al settore d afferenza: rendering visivo per l architettura, sviluppo software 3D per l informatica, applicativi multimediali per il settore artistico e così via. A questo panorama si affianca la tendenza delle aziende, degli studi professionali, delle imprese a qualificare il modello virtuale quale medium strumentale dell intero ciclo di vita del prodotto, divenendo così sintesi delle attività pre-progettuali (analisi di mercato, breafing di progetto, etc..), progettuali (CAD-CAM-CAE, etc..), di analisi e valutazione (simulazioni, test, etc..) e successivamente di vendita del prodotto (pubblicità, marketing, etc..) se non del modello virtuale stesso (videogames, musei virtuali, etc..) Il modello virtuale diviene dunque un pivot attorno al quale attorno al quale gravitano le decisioni di svariati settori e non solamente più dell ufficio di progettazione. Quale professionalità, quindi, è o sarà in grado di sostenere un corretto processo di progettazione del modello virtuale, in grado di produrre il modello utile? Quale percorso formativo attuale o di prossima realizzazione rende cosciente un operatore informatico delle problematiche della forma intesa come contenitore informativo? Chi sarà il Virtual Designer in grado di sostenere non solo la rappresentazione esterna del modello virtuale, ma di costruirlo con i giusti linguaggi dovuti ai sistemi hardware con i quali l utente-tipo avrà il compito di operare? Nell attuale panorama della modellazione virtuale vi sono ambiti così specifici che, ad esempio, le competenze grafiche utili per lo sviluppo delle applicazioni dei grandi simulatori aeronautici si trovano più nel settore dei videogames che in quello della modellazione del territorio o nei rami ingegneristici, oppure ancora, l esperienza necessaria per la progettazione di ambienti immersivi utili per le applicazioni museali archeologiche è più facilmente riscontrabile negli ambiti propri del disegno industriale. 4

5 Contaminazioni? Non credo si possano dichiarare in tal senso in quanto è invece la specificità che un settore prima di un altro ha già potuto affrontare in termini di efficacia, che rende strategica la comunicazione orizzontale tra le discipline, sorretta ancor più dalla condivisione di software e hardware a livello mondiale. Ecco pertanto nascere l esigenza di un incontro, una tavola rotonda tra relatori eccellenti che si incontrano per condividere i percorsi formativi attuati o in potenza (virtuali, appunto) che nel prossimo futuro potrebbero portare a qualificare nel Virtual Designer un operatore capace di gestire il progetto della virtualità. Tale incontro, preparato sull onda d interesse che suscitò, un anno fa, l articolo Faremo a meno del Virtual Designer? (di cui se ne ripropone la versione integrale in questo testo) ed è stato organizzato da MIMOS, Movimento Italiano Modellazione e Simulazione, nell ambito dell annuale convegno tecnico-scientifico ospitato da Virtuality, la kermesse sulla Realtà Virtuale e la Computer Grafica, tenutosi a Torino nel Novembre In seguito si sono individuate, su tutto il panorama nazionale, le Università che offrono od offriranno, con corsi di laurea, master e laboratori specialistici, la cultura della virtualità. Alle organizzazioni che hanno dimostrato interesse all argomento proposto è stato chiesto di compilare un questionario mirato alla comprensione delle strutture e dell offerta formativa proposta. Tali questionari sono riportati integralmente negli Allegati. Un successivo fitto scambio informativo ha perfezionato il profilo degli interventi così da rendere omogenea ed efficace la dialettica sul tema proposto. Successivamente alla tavola rotonda, le relazioni sono state sottoposte per la verifica e la stesura definitiva agli autori, con libertà di integrare ed anche approfondire eventuali informazioni sensibili, non emerse in sede di presentazione. I risultati sono quelli pubblicati nel capitolo Gli interventi La discussione, così come avvenuta, è stata riportata nel capitolo successivo, con la sola azione di messa in bella necessaria. Come si potrà notare è corposa, analitica e propositiva, nota felice dell utilità di tale incontro. Nel capitolo MIMOS e Virtuality sono illustrate le finalità ed i contenuti di MIMOS, l Associazione italiana che promuove attivamente la cultura della realtà virtuale e della simulazione e di Virtuality, la manifestazione ospitante l annuale convegno tecnicoscientifico di MIMOS. Oltre a quanto pubblicato si potranno trovare informazioni agli indirizzi e Nel capitolo Allegati si troveranno sia i questionari resi dai partecipanti, sia le memorie dei contributi presentati nel primo, nel secondo e nel terzo convegno tecnico scientifico di MIMOS. Per quest ultimo si è ritenuto utile pubblicare anche gli abstract. Ai relatori il mio autentico ringraziamento per aver concesso ad un tema non proprio di appeal pubblico, di mantenere vivo l interesse per tutto il periodo dei lavori concesso. Ulteriore sentito ringraziamento va a BARCO ( per aver concesso il sostegno necessario ai lavori ed all amico Alberto Amerio per la collaborazione prestata alla stesura di questa pubblicazione. Torino, 5 Aprile,

6 FAREMO A MENO DEL VIRTUAL DESIGNER? Davide Borra No Real, Virtuality & New Media Applications, Torino davideborra@noreal.it Libere considerazioni sui percorsi formativi per la virtualità, accompagnate da una proposta progettuale Più volte, svolgendo gli incarichi di docenza per il Corso di Design della I Facoltà di Architettura del Politecnico di Torino, mi trovo a riflettere su quale modello didattico si dovrebbe adottare per creare il miglior percorso formativo per un ruolo che sempre più sarà, a parer mio, richiesto in ambito professionale e che ad oggi si può prematuramente identificare nel "Virtual Designer" a scapito di altri suffissi possibili al concetto di virtualità. La richiesta del mercato é sensibile quando nei convegni, conferenze, tavole più o meno rotonde e riunioni "di settore" che hanno animato l'anno ormai scorso, più volte é emersa l'esigenza posta dagli apparati produttivi verso la necessità di professionalità dichiarata del "mestiere" del modellatore virtuale e attività limitrofe. Ma non solo l'industria: il dialogo continuo con il mondo dei Beni Culturali, dell'architettura e dell'archeologia, riporta uguale interesse a definire tali capacità che hanno ormai perso il carattere di utilità accessoria rispetto alle rispettive discipline. La stessa "ricerca pura" sfrutta da tempo tecniche ed attrezzature per la visualizzazione avanzata ed ancora per l'interazione e la compartecipazione più o meno immersiva alla visualizzazione ed all'interazione con i modelli d'analisi e predittivi. Sfogliando le riviste si comprende come non si possa immaginare un settore industriale che non utilizzi con profitto processi simulativi o progettuali influenzati dalla visualizzazione 3d. Medicina, previsioni atmosferiche, traettorie ottimali di regata, riproposizioni storiche, simulazioni urbanistiche, aerei, navi e auto e la lista terminerebbe probabilmente all'ultimo oggetto di consumo. Per fare un esempio, comprendere le modalità di cognizione dei significati di fronte alla percezione visiva di un'immagine o alla navigazione immersiva di un ambiente... è un valore da integrare in tutte le discipline che utilizzano i sensi per ottenere informazioni, ma ad oggi un modellatore virtuale ancora "si è creato da sè" e difficilmente possiede, se non per propria formazione o interesse, tale capacità. Da queste prime considerazioni preliminari emerge pertanto l'interesse a produrre una discussione in merito alle determinanti da ricercare per redigere un percorso formativo efficace e di interesse multidisciplinare che evolva gli attuali "artigiani" della virtualità verso una validità oggettiva più strutturata e quindi di miglior valore sul mercato del lavoro. Difatti, se pensiamo che il "mestiere" che manca sia limitato a produrre belle immagini di sintesi, non stiamo raccogliendo il respiro molto più ampio della questione. Un modellatore, inteso in senso lato, è colui che senza dubbio ha le competenze per descrivere geometricamente una forma attraverso strumenti informatici, ma i settori d'attività prima enunciati necessitano di chi sappia controllare le bontà dei modelli, gestire formati diversi, integrare strumenti e metodi, pilotare apparati di simulazione, gestire processi di digitalmockup, creare prototipi virtuali, realizzare interfacce tridimensionali e sistemi di cooperative working e sicuramente altro a vari livelli di specificità settoriale. Genericamente affermerei che é tempo di spostare lo sguardo dalla bontà estetica della realizzazione a ciò che penso si possa definire l'"ingegneria della modellazione". Non solo 6

7 ciò che sta "sopra", quindi, ma anche ciò che sta "sotto" e "durante" il modello è estremamente importante, perchè, in sostanza, dichiara ed in qualche misura rende valido ciò che appare. Difatti, calando questa riflessione nell'attualissima discussione sulle modalità di "validazione" dei modelli virtuali da parte di discipline poco industrializzabili (l'architettura e l'archeologia ad esempio), ecco che il punto di vista industriale palesa confini meglio individuabili e per certi versi si pone quale settore già formato nella valutazione dei processi da cui trarre esperienza. Vorrei cercare di individuare alcuni elementi chiave che a mio avviso divengono indispensabili alla formazione di tale figura professionale, per lo meno dal mero punto di vista tecnico, escludendo una auspicabile propensione all'ingrazione nei team, alla predisposizione al ragionamento logico ed altre propedeuticità al mondo del lavoro che molte volte solo l'esperienza diretta plasma a dovere. Non voglio proporre un "punto elenco" schematico, inutile in un progetto propositivo, ma in forma discorsiva cercare di individuare almeno qualche valore fondamentale da porre sotto discussione, integrare, completare. Inizio dalla capacità ovvia di creare un modello virtuale, ma corredata dalle specificità tecniche utili a produrre un modello ottimizzato per i diversi usi e tecnologie. Un'immagine di rendering richiede modelli differenti da quelli ottimizzati per l'animazione ed ancora dai modelli per l'interazione real-time dei prototipi virtuali navigabili via web. Si pensi ai diversi gradi di precisione e tolleranza di un modello (si prenda a prestito il termine "matematica" sfruttando il vocabolario del'industria, benché a mio avviso si tratterebbe più di "geometria" ancor più che di "modello" visto l'infinito interpretativo di quest'ultimo termine) che produrrà uno stampo per un autoveicolo o più grossolanamente un prototipo. Difficilmente un modellatore "fai da te" porterà in "G2" la scocca dell'automobile che sta creando (si dia un'occhiata ai tantissimi tutorial pubblicati in Internet ed anche dalle stesse case madri dei software... é difficile scovarne qualcuno che indichi un processo corretto utilizzabile efficacemente nell'ambito del design) Continuo con l'inserire il concetto di sensibilità estetica ovvero il possedere il gusto che porta a sviluppare uno "stile" dell'espressione artistica. Ciò è fondamentale non solo per creare belle texture, ma anche per tutte quelle operazioni di fotoritocco che ottimizzano i processi in real-time a partire dal prototipo "on web" per finire ai sistemi Cave dei Virtual Teather. Ed è fondamentale altresi' per saper costruire mentalmente l'immagine che dovrà apparire con il rendering, al fine di meglio strutturare tutte le componenti del calcolo. Una base solida di storia dell'arte, della fotografia e del cinema deve forzatamente esser corredo didattico di questo percorso formativo. Continuo con l'esigenza della comprensione delle modalità cognitive che il nostro "io" applica alle sollecitazioni ricevute dagli apparati percettivi e poi allargo alla conoscenza dei fondamenti di semiotica e ciò che si pone tra l'immagine in creazione e chi poi dovrà fruirla. Immaginatevi una sessione di confronto tra diversi allestimenti di interni di un'auto o la verifica funzionale di una plancia comandi di una nave o ancora l'arredo di un'abitazione. Ci sono parametri connessi a "modelli mentali di riferimento" a determinare set di variabili da considerarsi che vanno ad influenzare direttamente la percezione della forma e delle texture dei modelli creati e quindi il loro valore significativo. Continuo con la capacità di impostare i parametri illuminotecnici. Senza luce, come ben si sa, non si riesce a veder nulla, ma questa è un'ovvietà. E' curioso ricordare che anche in presenza di luce troppo intensa, il nostro apparato percettivo non ha soglie utili per discriminare la forma. Quasi mai si pensa che la realtà appare alla vista in 7

8 quanto i diversi orientamenti delle superfici rispetto alla luce sono illuminati con diversi gradienti d'intensità.. solo con il tatto diretto abbiamo certezza che ciò che percepiamo visivamente è reale ed è la luce che in buona parte è responsabile delle informazioni sulla forma che il nostro apparato visivo acquisisce. E' sufficiente capire come i netti miglioramenti della verosimiglianza dei rendering attuali siano deputabili allo sviluppo di motori di calcolo per l'illuminazione piuttosto che da ottimizzazioni in merito agli strumenti per descrivere le geometrie o le textures. Quindi è necessario sviluppare capacità di determinazione e valutazione dei set di luce utilizzati, siano o meno in real-time. Anche in vista del fatto che una possibile validazione dei modelli non si limita alle sole geometrie, ma comprende frequentemente, in determinate discipline, le valutazioni sulla corretta simulazione delle condizioni luminose ad esempio, per le riproposizioni storiche di ambienti o per la simulazione degli effetti dell'illuminazione diretta da parte del sole sui materiali da utilizzarsi per le visiere dei piloti. Continuo con la cultura dell'immagine fotografica e filmica, quindi con ciò che ben esprime il ruolo del fotografo di ambienti o di still-life, o il fotografo "di scena" nel comporre il "quadro" degli oggetti che appaiono con il rispettivo ruolo di soggetti o comprimari o di contesto. Sia i soggetti che i contesti inviano informazioni e influenzano l'interpretazione dei significati. La mutua relazione ed il "peso" all'interno dell'immagine delle dimensioni, dei colori e dei movimenti che gli "attori" eseguono, determinano diversi stati emotivi possibili e vanno ad influire sulla corretta percezione della profondità, delle relazioni gerarchiche tra gli attori e via di questo passo.. Continuo con l'abilità a comprendere la strutturazione logica di un linguaggio di programmazione. Parte sostanziale dell'abilità a gestire un software dipende dalla naturale propensione ad applicare catene logiche deduttive organizzate gerarchicamente. In parole semplici, chi meglio deduce logicamente, più sarà agevole nel pilotare un software. Tenuto in dovuto conto che "sotto" tutte le interfacce giacciono righe di comando e che entrare nel mondo della simulazione, ad esempio, significa in sostanza valutare stati differenti o modifiche continue tra stati producibili, ecco che la capacità di strutturare il processo di creazione di un modello, parti di esso, i cambi di stato possibili nell'ottica della parametrizzazione degli input e degli output, meglio viene esaudita quando si è abituati a "ragionare con il software". Portando un esempio legato ad un modello virtuale inteso nel senso comune, la semplice ottimizzazione delle risorse di calcolo richiede l'organizzazione logico-gerarchica delle parti costituenti l'oggetto completo. Molta della disciplina del digital mock-up si basa sulla discriminazione gerarchica delle informazioni utili ad un certo profilo utente. Ed un modellatore esperto deve sin dall'inizio aver chiaro lo stato ottimale del modello che si dovrà prestare a tale utilizzo in quanto dovrà progettarne la realizzazione. Continuo con la sensibilità a comprendere i fattori sensibili della percezione acustica, tattile, del gusto, dell'olfatto, del rapporto prossemico e dinamico con l'ambiente e gli oggetti. Potrà sembrare difficile da concepire, ma la comprensione di un oggetto passa attraverso le evocazioni cognitive prodotte dalla concorrenza di tutti i sensi: quel famoso senso "aptico" teorizzato da Gibson. La forma tonda di una mela virtuale fa apparire quella mela più gustosa di una mela virtuale ammaccata. Un po' per l'appeal della forma, molto per l'evocazione della sensazione di disgusto tattile che si prova a mangiare la parte ammaccata. Non è importante il modello virtuale in se quanto l'evocazione che produce. Stessi poligoni, risultati sensibili diversi. L'integrazione delle esperienze sensoriali è necessariamente uno dei i prossimi traguardi raggiungibili all'interno dei processi di simulazione ed è necessario prevedere la 8

9 formazione di competenze che dispongano delle informazioni necessarie perlomeno a predisporre correttamente i modelli virtuali utilizzati. Concludo, per ora, con la predisposizione a gestire applicazioni ed hardware di visualizzazione avanzata, immersione e simulazione, partendo da sistemi desk-top (stereoscopia attiva/passiva, sistemi di puntamento spaziali, hardware aptico di base, ecc..) per procedere con i grandi apparati simulativi a vari gradi di immersione. Solamente la conoscenza delle potenzialità e limiti della strumentazione può correttamente veicolare l'applicazione metodologica. Credo che questo limitato elenco di caratteri formativi di certo non esaudisca le necessità, ma vuol essere un primo spunto di discussione che spero crei le basi per una discussione in merito al fine di valutare un programma didattico di riferimento. A questo punto, la domanda: faremo a meno del "designer virtuale"? Non voglio proporre risposte più o meno conclusive o incondizionate, ma sostanzialmente avvalorare una serie di valori propedeutici alla virtualità, che il designer, inteso nell'accezione estesa che abbraccia non solamente l'azione ideativa, dovrebbe possedere in quanto tale. Difatti credo che pìù che altri profili, un designer sia naturalmente predisposto ad integrare i valori estetici con le esigenze di progetto/processo, in quanto obbligato a pensare sia alla forma che alla sostanza che all'iter progettuale e realizzativo dell'oggetto da produrre. Ad oggi, il sentimento certamente pionieristico che le discipline legate alla virtualità stanno vivendo, non hanno ancora concesso stabilità e competitività internazionale all'offerta formativa che università, politecnici ed enti privati propongono in forma parziale e non strutturata se non in sporadici master di primo e secondo livello oppure in pochi corsi privati pubblicizzati per lo più sulle riviste di settore. Molta della formazione utile spesse volte si risolve internamente alle aziende. Territorialmente, l'italia sembra ben predisposta per quanto riguarda la dislocazione di centri potenzialmente d'eccellenza (penso all'attività che conosco o alle notizie di prossima attivazione nei Politecnici, Università e Centri Ricerca in Milano, Torino, Genova, Bologna, Venezia, Roma, Napoli e Catania), però mi pare di poter individuare alcune strutture consolidate per quanto riguarda la ricerca di settore, ma rare sacche avanguardiste per quanto riguarda l'aspetto didattico la cui attività è legata a pochi docenti a contratto, pochissimi associati e rari ordinari o professori straordinari di recente designazione. Una critica all'attuale situazione non può che condurre, come già detto, alla fase pionieristica della disciplina, ma se rapportato, ad esempio, alla situazione contemporanea vissuta dagli studenti tedeschi soprattutto del comparto universitario di Stoccarda, è lecito affermare che un modello didattico di riferimento già esiste e può essere preso quale esempio di grande ritorno in termini di efficacia sul mercato del lavoro nonché valore scientifico della ricerca applicata. Per concludere, vorrei ribadire il valore propositivo di questa serie di considerazioni di fronte alla speranza di veder alimentato il tema del "virtual designer" o come lo si vorrà definire, con considerazioni, critiche e proposte che possano portare a delineare i caposaldi di una possibile strutturazione del percorso formativo. Arch. Davide Borra (davideborra@noreal.it) Professore incaricato nei Politecnici di Torino e Milano Torino, 5 Aprile,

10 GLI INTERVENTI Prof. Luigi Bistagnino 1, Arch. Fabrizio Valpreda 2 1 Direttore del Corso di Studi in Disegno Industriale Facoltà di Architettura, Politecnico di Torino 2 Laboratorio Modelli Virtuali CISDA Facoltà di Architettura, Politecnico di Torino bistagnino@archi.polito.it fabrizio.valpreda@polito.it Il corso di Laurea in Progetto grafico e virtuale e il Lab. Modelli Virtuali Il corso di laurea in Progetto grafico e virtuale nasce dalle ceneri della vecchia scuola di Tecniche e Arti della Stampa: questa, da diploma, è stata trasformata in un corso di laurea. Riteniamo fondamentale in questo corso che l approfondimento delle tematiche della grafica e della virtualità sia svolto fornendo agli studenti una base culturale che serve da fondazione alla preparazione complessiva: questa caratteristica è da noi fortemente voluta per dare la possibilità ai ragazzi di produrre progetti che posseggano un valore aggiunto rispetto all esistente e che abbiano una continuità di valore nel tempo. Nella virtualità si verifica troppo frequentemente un uso indiscriminato delle tecnologie informatiche sacrificando con troppa facilità il contenuto del progetto a favore delle tecniche di rappresentazione: si manifesta quindi un marcato scollamento dalla formazione culturale che costituisce invece il vero motore del progetto. In questo senso noi cerchiamo di dare da una parte una grossa formazione culturale e parallelamente una preparazione tecnica specifica mirata alla definizione del progetto. Un altra delle caratteristiche del corso è il numero chiuso: si è deciso di accettare un numero ridotto di studenti, solo ottanta, per concentrare le risorse didattiche sulla preparazione professionale di alto livello. Riteniamo di avere delle grandi responsabilità nell insegnamento e il nostro obiettivo risulta quindi essere la creazione di professionalità che siano spendibili nel mercato del lavoro. All interno del Laboratorio Modelli Virtuali del Cisda 1 viene organizzato, in forma di Workshop, l'insegnamento delle tecniche di rappresentazione del progetto di architettura e di design con l'uso di strumenti informatici. In questa ottica negli ultimi anni ci siamo resi conto che uno dei problemi più importanti e più pressanti da risolvere non è tanto l'insegnamento dello strumento informatico quanto la relazione tra l oggetto da rappresentare e la sua rappresentazione: infatti quello che si è perso nel tempo è la percezione della realtà fisica che ci circonda a favore della simulazione che un computer può farne. Il problema è legato al fatto che mentre da un lato lo studente si presenta molto flessibile nell'apprendimento delle tecniche, trova molte difficoltà nel momento in cui, appresi gli strumenti di modellazione, di illuminazione e di texturing, deve applicarli alla soluzione di un problema reale quindi alla rappresentazione di un progetto vero e proprio o di un oggetto esistente. Ciò che abbiamo quindi cercato di fare è tentare di smontare il problema suddividendolo nelle sue parti principali Ci siamo quindi chiesto cosa poter fare quando dobbiamo insegnare a dei ragazzi che sono molto veloci ad apprendere l'uso dei programmi ma hanno delle difficoltà nella relazione tra reale e virtuale? Il primo obiettivo è chiarire da subito l identità dello strumento informatico per estrapolare da esso le caratteristiche fondamentali e le differenze tra i diversi tools a disposizione; ancora più importante, anche se solo apparentemente superfluo, risulta essere la 1 CISDA: Centro Interdipartimentale Servizi Didattici Architettura 10

11 necessità di chiarire la finalità degli strumenti: sono semplicemente programmi che servono a rappresentare la realtà, non a riprodurla. L operazione di dissassemblaggio della realtà conduce a quelli che sono i tre ingredienti principali della nostra torta digitale, ovvero la scena tridimensionale: il modello, la luce ed i materiali. Questi tre elementi vengono spesso trascurati o, al contrario, addirittura troppo elaborati dallo studente che, trovandosi a disposizione innumerevoli funzionalità nei software, arricchisce il modello tridimensionale di dettagli che il risultato finale non evidenzierà oppure trascura elementi fondamentali come lo studio delle ombre e delle penombre che la luce indiretta genera in una qualsiasi scena. Senza entrare nel merito delle diverse tipologie di rappresentazione fotorealistica o non fotorealistica, quello che vogliamo cercare di capire è quali sono i problemi legati a questo binomio reale-virtuale. Il primo è quindi un problema di modellazione. Osservando la Fig.1, a partire dal lato sinistro, si osserva una primitiva tridimensionale di tipo cilindro costruita secondo le sue caratteristiche teoriche cioè l'estrusione di un cerchio lungo l'asse perpendicolare al cerchio stesso con un'altezza e un diametro dati. Questo tipo di oggetto teorico in realtà non esiste per cui nel momento in cui si modella una forma di questo genere si devono introdurre quelle deformazioni che la natura dell oggetto provoca, procedendo quindi ad approssimazioni successive: in questa fase nascono i primi problemi poichè gli studenti si trovano spesso nella possibilità e nel desiderio di sfruttare computer e programmi molto potenti e vengono invogliati ad addensare le informazioni. In Fig.2 si può osservare un esempio di ottimizzazione dei parametri di illuminazione e texturing in cui la scena iniziale è stata ridotta come numero di poligoni e la luce indiretta è stata calcolata con una tecnica mista di luci aggiuntive e Global Illumination portando i tempi di calcolo ad un decimo rispetto alle impostazioni iniziali senza ridurre in modo percettibile la qualità dell immagine. L'obiettivo principale che ci poniamo durante le lezioni è quindi quello di far sempre ragionare gli studenti in merito allo scopo da raggiungere: insegnare loro un uso ottimizzato delle tecniche che consenta di ottenere esattamente i risultati voluti concentrandosi fin da subito su di essi e non sui software utilizzati per ottenerli. Allora nella riproduzione del cilindro di cui sopra si può passare ad un accenno di spigoli nelle due facce superiori e poi a un leggera flessione ad esempio allo scopo di riprodurre una parte di tronco di legno (Fig.3). Il problema successivo in ordine di importanza è quello della luce che in realtà risulta essere uno dei più complessi e anche quello che riesce a fare la differenza. Si preferisce, nel percorso didattico, dare priorità alla luce e al suo comportamento nella realtà poiché il propagarsi della radiazione luminosa nell ambiente che ci circonda fornisce, molto più del colore, la tridimensionalità agli oggetti. Penombre, colore della luce, profondità di penetrazione negli spazi chiusi sono caratteristiche che possono dare ad un ambiente totalmente bianco quel carattere che spesso manca in immagini ricche di texture e materiali sofisticati. Analogamente alla luce si deve affrontare il tema dei materiali: in Fig.3 è possibile avere un esempio della loro preparazione guidata con un percorso conoscitivo del risultato voluto in cui colore, riflessioni diffuse e speculari, rugosità e imperfezioni vengono calibrate allo specifico scopo di ottenere il risultato voluto, senza lasciarsi influenzare dalle possibilità tecniche offerte dai software; quando queste costituiscono, come spesso accade, un vincolo stringente, si deve operare allo scopo di trasformare i limiti del programma in vantaggi operativi. Le immagini in Fig sono un esempio del lavoro svolto dagli studenti, secondo i criteri esposti. 11

12 Prof. Giuseppe Riva Università Cattolica del Sacro Cuore Laboratorio di Interazione Comunicativa e Nuove Tecnologie Direttore del Applied Technology for Neuro-Psychology Lab., Istituto Auxologico Italiano, I.R.C.C.S. auxo.psylab@auxologico.it Psicologia cognitiva e Virtual Design Qual è il ruolo della psicologia nel mondo del design e della progettazione? Rispondere a questa domanda non è facile ma richiede una riflessione su quelli che sono gli oggetto di studio del virtual designer: gli artefatti e i media. Quando pensiamo ad un artefatto - un computer - o ad un medium - il telefono cellulare - normalmente ci focalizziamo sulla fisicità, sulla tecnologia dell oggetto. In realtà la psicologia insegna che ogni medium, ogni artefatto è caratterizzato da almento tre dimensioni, tra loro strettamente legate: Fisica, che include l insieme delle caratteristiche naturali del oggetto. Per esempio, la tastiera e il visore del cellulare; il monitor, il mouse e la tastiera del PC, e così via. Simbolica, che include l insieme dei significati convenzionali espressi attraverso di esso. La componente simbolica è a sua volta divisibile in due: gli elementi simbolici che sono caratteristici di un dato medium - per esempio, le faccine e le abbreviazioni degli Sms - e quelli che sono propri degli interlocutori - il linguaggio, la cultura - indipendentemente dall artefatto utilizzato. Pragmatica, che include l insieme dei comportamenti con cui gli utilizzatori comunicano attraverso il medium o interagiscono con l artefatto. Anche la componente pragmatica è divisibile in due: la componente che è caratteristica di un dato medium - uso lnternet solo in università perchè a casa non ho il telefono - e quella invece che è propria degli interlocutori - non comunico mai dopo le 22 - indipendentemente dal medium utilizzato. Queste dimensioni stanno fra loro in rapporto dialettico: il cambiamento di un elemento può portare ad un cambiamento negli altri. Per esempio, l introduzione della funzionalità di invio degli Sms nei telefoni cellulari (dimensione fisica) ha portato da una parte ad un impiego mirato della comunicazione vocale (dimensione pragmatica) e dall altra alla creazione di nuovi simboli che permettessero (dimensione simbolica) di rendere più efficace la comunicazione con Sms. A far partire tale processo è l uso dell artefatto: l esplorazione, l impiego e l adattamento alle proprie pratiche e abitudini delle nuove caratteristiche di un oggetto. Ciò significa che l interazione progressiva con il medium o con l artefatto concorre a creare dei nuovi significati e a modificare quelli esistenti. (Fig. 8) Nell esempio fatto in precedenza, relativo all impiego degli Sms, è la necessità di comunicare con il vincolo dei 160 caratteri a spingere i soggetti interagenti a creare nuovi simboli - emoticons e abbreviazioni - in grado di permettere una comunicazione efficace. E infatti all interno del progressivo uso del medium - esplorandone le nuove possibilità offerte - che gli utilizzatori possono sviluppare un nuovo sistema simbolico. Per questo motivo, l introduzione di un medium non implica una semplice «rivoluzione tecnologica», ma piuttosto una riconfigurazione delle opportunità di mediazione culturale a disposizione dei suoi utenti. Tale riconfigurazione è così profonda da mettere in discussione perfino la corporeità e la soggettività degli interlocutori. A questo proposito Bolter e Grusin 2 (pp ) sottolineano: 2 Bolter, J.D., Gruising, R., Remediation. Competizione e integrazione tra media vecchi e nuovi, Guerini e Associati, Milano,

13 «Un medium si appropria di tecniche, forme e significati sociali di altri media e cerca di competere con loro o di rimodellarli in nome del reale... Il lavoro culturale di definizione di un nuovo medium può incominciare, e in un certo senso, ancor prima dell invenzione concreta dello strumento... Oppure i progettisti potrebbero trovarsi nella posizione di chi lavora a una tecnologia con obiettivi assolutamente diversi e successivamente essi stessi, o qualcun altro, potrebbero intuire nello strumento le potenzialità che costituiscono un nuovo medium. In alcuni casi, le potenzialità possono emergere solo lentamente, in relazione all evoluzione e alle trasformazioni dello strumento tecnologico (così come è accaduto alla radio e al telefono). E possibile instaurare una varietà quasi infinita di relazioni culturali con i media già esistenti: l unica cosa che sembra impossibile è l assenza totale di queste relazioni». La conoscenza e la consapevolezza di queste dimensioni è fondamentale affinché il virtual designer possa fare il proprio lavoro in maniera efficace. Per questo motivo l Università Cattolica di Milano ha creato una laurea specialistica in Teoria e tecniche della comunicazione mediale che accanto ai necessari aspetti tecnologici considerasse anche gli aspetti comunicativi e psico-sociali. In particolare la laurea, che afferisce alla Classe 13/S: Editoria, comunicazione mediale e giornalismo, si propone di formare una figura professionale che abbia: la conoscenza approfondita degli strumenti teorici e metodologici indispensabili ad analizzare e a comprendere i processi di comunicazione, sia dal punto di vista del funzionamento dei dispositivi testuali, sia dal punto di vista delle implicazioni con il contesto sociale; le conoscenze fondamentali nei vari campi delle scienze della comunicazione, dei media e dell informazione e nell analisi degli scenari comunicativi attuali nazionali e internazionali; la conoscenza, in forma scritta e orale, oltre all italiano, della lingua inglese e di una seconda lingua dell Unione Europea con riferimento al dominio dei lessici professionali e disciplinari; abilità informatiche e telematiche tali da consentire l analisi e la pianificazione dei flussi di comunicazione. Visto il necessario livello di specializzazione richiesto dal Virtual Designer, la laurea specialistica in Teorie e tecniche della comunicazione mediale prevede quattro curricula: Analisi e gestione dei prodotti mediali Ideazione e sviluppo dei prodotti mediali Storia e teoria dei media Organizzazione degli eventi culturali I laureati specialistici potranno svolgere funzioni di alta responsabilità, nell ideazione, progettazione e esecuzione di prodotti mediali e multimediali, nella ricerca nel campo dei media, nel marketing mediale, nell organizzazione e pianificazione di eventi culturali e dello spettacolo. Il corso di laurea specialistica prevede un numero programmato di 80 posti. Le norme e modalità di ammissione sono regolate da apposito Bando, affisso all'albo e presentato sul sito della Università Cattolica ( 13

14 Arch. Fausto Brevi Indaco Dip. di Industrial Design, delle Arti, della Comunicazione e della Moda Politecnico di Milano Marco Gaiani, Fausto Brevi, Mauro Ceconello marco.gaiani@polimi.it, fausto.brevi@polimi.it, mauro.ceconello@polimi.it Un laboratorio e una laurea specialistica per il Virtual Prototyping L uso del modello nella pratica dell industrial design Una delle cose che più hanno contribuito alla specificità della Facoltà del Design del Politecnico di Milano, fin dalla sua nascita, è sicuramente quella di avere impostato la didattica sovvertendo quanto lungamente praticato nelle università italiane: ne ha infatti rovesciato l approccio tradizionale, di tipo teorico-deduttivo, a favore invece di un approccio pratico-induttivo, che consente di risalire dall esperienza alle ragioni teoriche di quanto esperito con l obiettivo di giungere ad una sintesi fra sapere, saper fare e saper essere che ha in qualche caso precorso la logica sottesa alla riforma universitaria e alla riforma dei cicli ad essa correlata. In quest ottica si inquadra la decisione del dipartimento Indaco 3 di avviare un oneroso e ambizioso processo di progettazione di un gruppo di laboratori per la didattica, definito Sistema Laboratori. Questi laboratori sono destinati alla pratica delle attività che consentono agli studenti di verificare le ipotesi di progetto e di apprendere l uso delle strumentazioni tecniche necessarie alla sperimentazione, rappresentazione e comunicazione dei progetti. 4. Di questo Sistema Laboratori fanno parte, tra gli altri, alcuni laboratori tipicamente legati a questa idea del fare, quali il Laboratorio Foto, il Laboratorio di Allestimenti e il Laboratorio di Modelli. Accanto a questi (dove il termine accanto va inteso non solo in senso logico, ma anche letterale di vicinanza di luogo) e in questo contesto, ha preso avvio, nella primavera del 2002, il progetto per un laboratorio denominato Laboratorio di Virtual Prototyping e di Reverse Modeling. I presupposti per la definizione e la nascita di questo laboratorio sono da ricercarsi in primo luogo nella centralità del modello nella pratica della progettazione per il disegno industriale e nel modo in cui la prototipazione virtuale sta rivoluzionando l intero ciclo progettuale e produttivo delle aziende che concepiscono e realizzano prodotti industriali. Questo fenomeno è più evidente nei settori dell industria automobilistica, aeronautica, navale, elettronica, degli elettrodomestici e della telefonia mobile, meno evidente in altri quali l arredo. Tutti i produttori sono infatti motivati a ridurre il time-to-market e a innovare continuamente la gamma dei loro prodotti, e molti di loro hanno cominciato ad esplorare con sempre maggior convinzione l utilizzo di ciò che sempre più spesso chiamiamo prototipi virtuali. Limiti ancora presenti nella pratica della prototipazione virtuale, spesso non consentono di eliminare completamente i prototipi fisici, ma ne consentono comunque una riduzione significativa al fine di ottenere dei risparmi sia in termini di costi che di tempi di realizzazione. Recentemente, la popolarità della rete internet e l aumentata velocità con cui vi si può facilmente accedere, sta consentendo di esplorare e di verificare una maggiore accessibilità a distanza dei prototipi digitali rispetto a quelli fisici tradizionali. La sopraggiunta revisione dei cicli di studi portata dall ultima riforma universitaria, consente poi di pensare che tali presupposti possano portare più facilmente a sperimentare una didattica focalizzata a fornire un forte contributo teorico, metodologico e pratico per 3 Dipartimento di Industrial Design, delle Arti, della Comunicazione e della Moda 4 A.A.V.V., Percorsi formativi della Facoltà del Design, disponibile via internet all indirizzo Milano,

15 l apprendimento di una metodologia del progetto tramite l uso di strumenti digitali. In questo scenario deve essere inquadrata la proposta di istituire una Laurea Specialistica, avanzata in maniera concordata e congiunta dai due dipartimenti che, con tutta evidenza, sono più affini alle problematiche della progettazione industriale, il dipartimento di Industrial Design, delle Arti, della Comunicazione e della Moda e il dipartimento di Meccanica. La richiesta, già formalizzata, è attualmente al vaglio degli organi competenti di ateneo. Il Laboratorio La Facoltà del Design del Politecnico di Milano è una realtà organizzata in cinque diversi corsi di laurea 5 per riflettere la realtà della progressiva articolazione delle professioni del design a partire dal nucleo storico del design del prodotto e fornisce ogni anno accesso a 900 matricole. Il Laboratorio di Virtual Prototyping & Reverse Modeling si propone come un insieme di spazi, attrezzature e risorse, rivolto alla formazione di un sistema polivalente la cui funzionalità di base è di fornire tutti gli strumenti necessari alla formazione dell allievo di disegno industriale nel processo di progettazione e di formazione del prototipo digitale, inteso come simulazione del reale in tutti i suoi aspetti. Il laboratorio si propone come strumento principalmente, ma non unicamente, al servizio del corso di laurea in Disegno Industriale e di quello in Architettura degli Interni. Alla luce di ciò, gli obiettivi principali del Laboratorio di Virtual Prototyping e di Reverse Modeling sono fondamentalmente riassumbili in tre punti: fornire la possibilità di sperimentare spazi e di visualizzare manufatti di medie dimensioni a grandezza naturale. Questo significa facilitare a studenti, docenti e ricercatori la visualizzazione e la verifica di progetto, di spazi, forme, dimensioni, funzioni, rapporti tra arredi, attrezzature e di qualsiasi altro elemento di verifica funzionale che si ritenga rilevante al conseguimento degli specifici scopi didattici; fornire la possibilità di realizzare revisioni collettive e comparazioni, modifiche in tempo reale, servendosi di tecniche di visualizzazione digitale; fornire la possibilità di riacquisire e ingegnerizzare in forma digitale maquette fisiche e/o oggetti reali di cui progettare modifiche e/o da riprodurre. A tal fine il laboratorio è composto di tre differenti parti sviluppate su due piani: un teatro virtuale e una sala dedicata all acquisizione 3D, su un piano, e uno spazio di elaborazione digitale dei dati allestito in forma di aula didattica e come tale utilizzabile, su un altro. In particolare, l aula didattica presenta caratteristiche uniche per soddisfare i presupposti sopra enunciati, e costituire anch essa un vero elemento caratterizzante il laboratorio. Ogni posto di lavoro è infatti stato progettato prevedendo un computer in grado di operare una rappresentazione realmente tridimensionale dei modelli digitali attraverso la visione stereo, implementata con la tecnologia della stereoscopia attiva, ma allo stesso tempo in grado anche di operare con strumenti digitali di rappresentazione pittorica (strumenti di paint) che costituisce un metodo di espressione e di comunicazione estremamente praticato nelle fasi iniziali di macrodefinizione del progetto. Gli studenti hanno quindi la possibilità di apprendere le tecnologie per la prototipazione digitale e per la simulazione virtuale secondo un percorso formativo rivolto all acquisizione di un processo che va dallo sviluppo del concept, al progetto e alla presentazione collettiva dei risultati. Per tale scopo, la zona allestita ad aula (Fig.9) dispone di 30 posti di lavoro dove potranno seguire le lezioni monodisciplinari e sviluppare i loro progetti all interno di attività di laboratorio, per poi partecipare a momenti di revisione e verifica collettiva nell adiacente Teatro Virtuale. 5 Sono attualmente attivi presso il campus di Milano i corsi di laurea in Disegno Industriale, in Disegno Industriale della Comunicazione, in Architettura degli Interni e in Disegno Industriale della Moda, mentre presso il campus di Como è attivo un altro corso di laurea in Disegno Industriale diviso in tre profili formativi: Prodotto-Arredo, Prodotto-Moda e Comunicazione. 15

16 Per quanto riguarda il teatro virtuale (Fig.10), la scelta effettuata è stata quella di adottare uno schermo piatto di grandi dimensioni con retroproiezione, là dove sarebbero stati possibili esperimenti interessanti anche con altre architetture di proiezione 6, seppure probabilmente più vincolanti nei confronti delle forme e delle dimensioni da rappresentare. Infatti lo schermo piatto è l unica soluzione in grado di fornire risultati di ottima qualità nella rappresentazione di progetti di design dalle forme sia concave che convesse senza, allo stesso tempo, penalizzare le problematiche legate all Architettura degli Interni e soprattutto è l unica soluzione in grado di consentire una proiezione piana in vista ortogonale in scala 1:1. Ma lo schermo piatto presenta anche un altro grande vantaggio in un contesto di questo tipo: dovendo utilizzare la retroproiezione si dispone di uno spazio, davanti allo schermo, in cui è possibile muoversi e aggregarsi con una libertà e una flessibilità altrimenti resa impossibile dalla necessità di lasciare libero da ostacoli fisici di qualunque natura il fascio di proiezione. La dimensione di quasi 5x2.20 metri è stata scelta in modo da poter consentire di trattare in scala reale la gran parte degli oggetti tipici della progettazione industriale. La scelta della stereoscopia attiva si è resa necessaria in quanto è la sola a consentire la retroproiezione, mentre l uso di proiettori a tecnologia CRT, sebbene comporti una luminosità inferiore a quella possibile con i nuovi proiettori basati su tecnologia DLP, garantisce una fedeltà cromatica attualmente insuperata da altre tecnologie di proiezione. La scelta strategica più difficile e in qualche modo più sofferta, è l aver deciso di costruire il sistema hardware in grado di pilotare la coppia di proiettori che generano l immagine sullo schermo basandolo su una configurazione a cluster 7 di macchine dotate di sistema operativo Microsoft Windows. Seppure consapevoli che tale soluzione sarebbe stata almeno parzialmente penalizzante per quanto concerne alcuni aspetti di affidabilità nel breve, abbiamo ritenuto e riteniamo sia una soluzione che possa sicuramente risultare gratificante nel prosieguo. Allo stato attuale infatti, tutti i teatri virtuali allestiti in Italia per la verifica estetico-progettuale nell ambito della progettazione industriale, in grado di pilotare due o più proiettori in simultanea, sono ancora basati sulla tecnologia SGI e sul suo sistema operativo Irix, in quanto generalmente più affidabili e modulabili, oppure su un solo computer Windows sfruttando la possibilità delle schede grafiche di alto livello di operare a risoluzione orizzontale doppia, sdoppiando il segnale in due uscite video adiacenti (dualview mode). La nostra scelta affonda le sue ragioni in due differenti aspetti, uno tecnico e uno metodologico: da un lato in pochi anni si è potuto registrare un incredibile aumento di prestazioni da parte delle workstation Windows, tanto per quanto riguarda il puro calcolo che per quanto riguarda la gestione della grafica, consentendo una gestione sistemistica coerente e congruente con quella di altre stazioni meno specializzate; dal punto di vista metodologico l obiettivo è quello di modificare l attuale situazione in cui il progettista osserva, verifica, illustra il proprio progetto, ma sempre per il tramite di un tecnico in grado 6 Cave, ImmersaDesk, Proiezione su parete cilindrica, o altre. 7 Si parla di cluster quando due o più computer operano in parallelo condividendo sia le risorse di calcolo (cpu e ram) che quelle grafiche. Per un corretto funzionamento, necessitano di un doppio collegamento: un collegamento in rete veloce per condividere il data base di lavoro; un collegamento tra schede grafiche per sincronizzarne le immagini. L architettura a cluster è indispensabile per proiezioni in ambienti CAVE, ma consente comunque di trattare in maniera più efficace modelli molto dettagliati anche in ambienti con solo due computer. Corre l obbligo di ricordare che non tutti i software applicativi sono in grado di funzionare in ambiente cluster, in quanto occorre che il software sia stato scritto prevedendo esplicitamente questa possibilità. Ulteriori approfondimenti si trovano in: Kaczmarski H., Knörich Zuffo M., Commodity Cluters for Immersive Projection Environments, Course #18, ACM Siggraph 02 Conference, San Antonio TX, 2002 Bierbaum A., Just C., Hartling P., Meinert K., Baker A., Cruz-Neira C., VR Juggler: A Virtual Platform for Virtual Reality Application Development, in IEEE Virtual Reality,

17 _ 1: schema di configurazione a cluster con una macchina master che sincronizza le altre (Fonte: 3Dlabs Inc.) di operare con apparecchiature dedicate. L uso di macchine non specializzate e già di fatto usate in altri ambiti e altri contesti, dovrebbe consentire una fruizione semplice e diretta da parte dello stesso progettista. Ancora una volta, come nelle scelte per l aula didattica, l idea guida è stata quella di allestire spazi e attrezzature per un virtual designer, ovvero per un progettista in grado di usare le tecnologie virtuali in maniera attiva e non solo di riflesso grazie al supporto di un tecnico apposito. Un ultima importante decisione strategica è stata quella di inserire nel teatro un sistema di motion tracking con il duplice scopo di aumentare il livello di immersività e di migliorare, rendendola più naturale e intuitiva, l interazione con lo spazio tridimensionale del modello virtuale. Il sistema adottato in Laboratorio è un Intersense IS basato su tecnologia ibrida inerziale-acustica ma dotato anche di un sistema ottico a luce infrarossa intermittente di supporto alla sincronizzazione dei segnali acustici, dotato di un rilevatore di posizione (Mini Trax Head Tracking Station) da collegare agli occhiali della stereoscopia e di una sorta di telecomando (wand) con cui poter interagire con il sistema inviandogli inpulsi codificati. La terza parte del Laboratorio è quella dedicata al Reverse Modeling 9, (Fig.11) dove la logica con cui affrontare il problema delle scelte è stata differente. A fronte delle finalità generali di laboratorio già elencate, è necessario partire da alcune considerazioni generali e preliminari, come la considerazione che la problematica dell acquisizione 3D per il Disegno Industriale di prodotto è legata essenzialmente all acquisizione della forma, raramente del colore, non essendo tanto un rilievo a fini catalogativi quanto un rilievo utile per la ri-progettazione dei manufatti (restyling) o per la creazione della matematica di modelli fisici. La precisione (o la possibilità d errore) richiesta sulla singola misurazione potrebbe variare anche fino a 25 volte 10, in funzione dello scopo della scansione, della natura dell oggetto e soprattutto del materiale con cui questo è realizzato. In queste condizioni le migliori tecniche d acquisizione sono certamente quelle ottenute servendosi di tecnologie a luce strutturata (active range camera), in grado di raccogliere in poco tempo dense e accurate nuvole di punti e di oltrepassare i tipici problemi dei sistemi di acquisizione che utilizzano l energia luminosa presente nell ambiente (tipicamente la fotogrammetria) e dei sistemi tipo CMM (Coordinate Measuring Machines). L attuale stato dell arte nel processo di acquisizione di forme fisiche è l impiego di laser scanner 3D Per una accurata spiegazione sulle cause e sul significato del termine Reverse Modeling, si può fare riferimento a: Gaiani M., Interazione tra reale e ideale: reverse modeling come strategia progettuale, in DDD: Disegno e Design Digitale n.05, Poli.Design, Milano, 2003 (disponibile anche on-line all indirizzo: 10 E stato valutato che, in funzione dell uso, la precisione richiesta potrebbe variare da 0.5 a 0.02 mm. 17

18 capaci di misurare in meno di un secondo più di un milione di punti nello spazio con accuratezza fino a 0.01mm. _ 2 Schema di scansione 3D sfruttando la tecnologia a luce strutturata Alla luce quindi di queste considerazioni, si è deciso di adottare quattro sistemi a luce strutturata con caratteristiche diverse, in particolare per quanto riguarda la precisione (parametro che influenza con ovvia evidenza anche il loro costo) e la trasportabilità al fine di consentire anche acquisizioni fuori sede, e di un sistema di fotogrammetria. La fotogrammetria dovrebbe consentire di operare efficacemente nell ambito dell Architettura di Interni, ma se ne sta valutando l utilizzo anche nell ambito del Design di Prodotto al fine di migliorare il risultato del riassemblaggio di scansioni laser multiple. L integrazione dei due sistemi potrebbe infatti permettere l accurata ed efficiente restituzione di modelli di grandi dimensioni o comunque complessi, formati da zone semipiane alternate a superfici free-form. Il Laboratorio di Virtual Prototyping & Reverse Modeling è allestito su una doppia dicotomia: la prima, ovvia, è quella esplicitata già a partire dal nome, la seconda invece risiede nella sua doppia natura di luogo per la didattica, ma per una didattica sperimentale, per quanto riguarda contenuti, strumenti e luoghi; la divisione fra didattica e ricerca potrebbe apparire, ad un primo superficiale sguardo, dalla separazione spaziale fra l aula e i locali del teatro e della zona dedicata all acquisizione dei modelli fisici: ma così non è, non vuole essere e non deve essere. Poichè il software in ogni ambito informatico è lo strumento principe, quello con cui si interagisce, si lavora, si opera per realizzare il proprio fine, è nella sua scelta che si è deciso di ricucire la separazione visiva tra i diversi luoghi del fare. Il flusso di lavoro dovrà essere trasversale alle diverse aree e quindi il lavoro iniziato acquisendo i dati di un modello fisico, dovrà potersi concludere in una presentazione nel teatro virtuale dopo avere lavorato in aula per rielaborare i dati acquisiti così da prepararli efficacemente. Ma se questo dovrà poter essere il ciclo di lavoro, allora in aula saranno presenti gli stessi software disponibili nell area scansioni e nel teatro 18

19 virtuale e quindi le scelte dovranno partire dai due ambiti più specializzati per poi espandersi in aula con la sola attenzione al fattore moltiplicativo nei costi. Per il teatro virtuale sono stati presi in considerazione software specificatamente pensati per le presentazioni virtuali del design di prodotto e per l architettura. La loro comparazione è stata fatta prendendo in considerazione i seguenti aspetti: gestione Rendering in Real Time di qualità adatta alla presentazione di progetti nell ambito del design di prodotto, dall automobile, al giocattolo, al telefono, al mobile gestione Rendering in Real Time di qualità adatta alla presentazione di progetti nell ambito dell Architettura, con particolare attenzione per gli spazi interni gestione di anti-aliasing di qualità gestione delle immagini stereo gestione del cluster windows costo di acquisizione Tutte le informazioni relative allo svolgimento e ai risultati di queste comparazioni sono state pubblicate in un Rapporto di Ricerca 11, da cui si estrae una tabella esemplificativa. Software RT-Rendering AntiAliasing Stereoscopia Cluster Usabilità Costo EON Educational Price Studio r3.0.1 Opticore OpusStudio r Educational Price Opticore OpusRealizer Educational Price r1.5 Alias Contratto Ateneo AutoStudio r10.0 EDS VisConcept r Contratto Ateneo Il laboratorio risulta attualmente dotato dei software PolyWorks e Rapidform per la gestione dei dati acquisiti con scanner laser 3d, OpusStudio, OpusRealizer, VegaCreator, VegaPlayer e AutoStudio per l aula didattica e per il teatro virtuale 12. La Laurea Specialistica L introduzione di tecnologie di prototipazione digitale e di simulazione virtuale tramite modelli informatizzati ha spostato l attenzione del percorso formativo del disegnatore industriale dal risultato al processo, inteso come graduale formarsi di tutti i risultati possibili del work-in-progress che porta alla realizzazione dell oggetto e alla gestione del processo produttivo, e di disseminazione dei risultati ottenuti. Con l ausilio delle tecnologie informatiche è infatti possibile realizzare modelli tridimensionali non più solo come figurazione dell oggetto, destinata ad essere uno schema di ciò che sarà costruito, ma come prototipo vero e proprio. I prototipi digitali consentono perciò al progettista non solo di essere ideatore, ma di tornare costruttore della propria opera, giacché essi non solo rappresentano l oggetto ideato, ma anche il codice che ne permetterà la realizzazione su macchine a controllo numerico. L industria del Disegno Industriale di prodotto fa già ampio uso di tecniche di progettazione completamente digitali, per cui il disegno assistito con l elaboratore non risulta più essere un semplice momento di sviluppo del progetto, ma una metodica che racchiude tutte quelle che fino ad oggi sono state le disgiunte e differenti fasi del progetto. In questo senso risulta indispensabile una figura con capacità progettuali in grado di seguire il progetto dalla sua concezione fino alla sua ingegnerizzazione, in grado di sostituirsi alle tre vecchie figure del progettista di concept, del progettista esecutivo e dell operatore CAD, racchiudendole in 11 Lovecchio V., Mana R., Micoli L., Sperimentazione sull utilizzo di software e configurazioni hardware per la visualizzazione in realtime di modelli 3D, Rapporto di ricerca n. 1 del Laboratorio di VP & RM, Milano, PolyWorks è prodotto da InnovMetric, Rapidform da INUS Technology, OpusStudio e OpusRealizer da Opticore, VegaCreator e VegaPlayer da Multigen-Paradigm e AutoStudio da Alias Systems. 19

20 una sola. Questo trend risulta avere già buone prospettive nell industria di Disegno Industriale di Prodotto e nei campi dell arte applicata, e risulta muovere i primi passi nel settore delle costruzioni, soprattutto con soluzioni tipo desktop. Figure professionali di riferimento fanno dunque capo a tre distinti campi: Industriale: tipiche applicazioni sono quelle di 3D Virtual Design per i settori di automotive, ergonomia, elettronica di consumo, trasferimento di capacità, consapevolezza delle circostanze, prestazioni e mappature cognitive. Architettonico: tipiche applicazioni sono quelle di 3D Virtual Design nel campo dell architettura (in modo distinto ma complementare alle applicazioni di 3D CAD e CAE), a partire dalle applicazioni in modellazione e rendering image-based, fino al 3D scanning e alle applicazioni di Web 3D in progettazione architettonica e training, e le questioni della localizzazione e impatto ambientale. Artistico: tipiche applicazioni sono quelle di 3D Virtual Design per i settori della generazione automatica di sculture e delle installazioni interattive. Il corso di laurea specialistica si propone di formare la figura di progettista con particolari valenze tecniche rivolte alle conoscenze delle metodologie di progettazione in ambiente virtuale e alle ricadute sul progetto degli aspetti tecnologici dei sistemi produttivi. La provenienza di studi a cui si rivolge prevalentemente la L.S. è quella del laureato in Disegno Industriale, Ingegneria, Architettura che intenda operare in ambiente industriale. Scopo è quello di fornire tutti i metodi e gli strumenti necessari alla formazione dell allievo nel processo di progettazione e formazione del prototipo digitale, inteso come simulazione del reale in tutti i suoi aspetti (formali, funzionali, strutturali), d oggetti di prodotto e d interni del Disegno Industriale. Materie fondative sono, oltre ai metodi di modellazione tridimensionale intesi nell accezione più ampia, le metodologie e tecniche di reverse modeling e di virtual prototyping, cioè l apprendimento delle tecniche di costruzione di modelli 3D come mezzi di progettazione, l apprendimento delle tecniche di visualizzazione virtuale come mezzi di simulazione percettiva, numerica e funzionale, l apprendimento delle tecniche di acquisizione di dati 3D in forma e colore come mezzo di retroazione. La proposta è nata in seno ad un accordo tra la III Facoltà di Architettura Facoltà del Design e la IV Facoltà di Ingegneria del Politecnico di Milano e si basa su una serie di iniziative di ricerca e di didattica svolte separatamente e/o congiuntamente dai gruppi proponenti che hanno già trovato un momento di sintesi nella formazione di un Cluster tra i Dipartimenti di Meccanica e INDACO e in iniziative comuni tra le quali si annoverano la realizzazione del Master universitario in tecnico della prototipazione digitale per il disegno industriale (I livello) e del dottorato di ricerca in Disegno e metodi di sviluppo prodotto - Virtual Prototypes and Real Products. Significativamente, iniziative legate all istituzione di corsi di laurea specialistica in Virtual Design sono in corso presso alcune importanti istituzioni come l Università di California a Berkeley, l Università dell Illinois a Chicago e la Gifu University in Giappone. 20