Realtà aumentata: caratteristiche ed evoluzioni della tecnologia che arricchisce la realtà

Parabrezza digitali che ti guidano nel traffico, vetrine e specchi interattivi, app che visualizzano oggetti virtuali nell’ambiente circostante, occhiali e visori “smart” che forniscono informazioni aggiuntive su quanto si sta osservando.

Si chiama realtà aumentata (augmented reality, AR) ed è una tecnologia che sfrutta un display (che sia un vetro, un paio di occhiali o lo schermo di uno smartphone) per aggiungere informazioni e contenuti multimediali alla realtà che ci circonda e che osserviamo.

Questa tecnologia è entrata a far parte delle nostre vite ormai da diversi anni e ha fatto notevoli passi in avanti, tanto che oggi si parla anche di realtà mista e di realtà estesa.

Cos’è e come nasce la realtà aumentata, qual è la differenza con la realtà virtuale? Come funziona questa tecnologia e le sue successive evoluzioni?

Continua a leggere e scopri le caratteristiche di questa tecnologia e quali sono i principali device a disposizione per utilizzarla.

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Realtà aumentata vs realtà virtuale: dal mondo digitale allo spazio fisico arricchito

L’espressione “Augmented Reality” (“Realtà Aumentata”) è stata coniata nel 1992 dal ricercatore Thomas Preston Caudell, per definire quella tecnologia associata alla computer graphic che, grazie a dispositivi elettronici, è capace d’incrementare la percezione sensoriale dell’uomo. L’aggettivo “augmented” sta a definire proprio l’aumento del livello di conoscenza offerto all’utente sulla realtà circostante.

Il principio alla base della realtà aumentata è quello dell’overlay (sovrapposizione). Attraverso la webcam di uno smartphone o specifici dispositivi smart, un’applicazione di realtà aumentata può, per esempio, riconoscere un oggetto inquadrato e attivare una serie di informazioni e contenuti (testi, video, audio, oggetti 3D) che si sovrappongono e si integrano perfettamente alla realtà, potenziando la quantità di dati e informazioni in relazione a quell’oggetto e accrescendo l’esperienza sensoriale dell’utente.

La realtà aumentata può essere definita la sorella minore della realtà virtuale (Virtual Reality VR) , tecnologia che, attraverso specifici visori permette di visualizzare una realtà tridimensionale completamente digitale, facendo entrare l’utente in una sorta di nuova dimensione. La realtà aumentata, però, si differenzia in maniera sostanziale dalla realtà virtuale dal momento che, in questa tecnologia, gli elementi virtuali non sostituiscono la realtà, ma la arricchiscono. Il digitale si integra con lo spazio fisico; l’utente può accedere e interagire con informazioni e contenuti multimediali aggiuntivi direttamente nel loro contesto d’uso.

Come e quando è nata la realtà aumentata?

L’idea di integrare mondo fisico e virtuale per arricchire la percezione della realtà ha radici lontane: già negli anni ’50 il regista statunitense Morton Leonard Heilig, infatti, immaginava che il cinema potesse far partecipare lo spettatore attraverso il coinvolgimento dei cinque sensi. Nel 1962 costruì il prototipo della sua visione, Sensorama, che si può considerare il predecessore del digital computing. Sensorama offriva un’esperienza multisensoriale: è stato il primo esempio di dispositivo meccanico attraverso il quale lo spettatore poteva ascoltare, vedere e odorare cortometraggi attraverso l’uso di vibrazioni, immagini, odori e suoni.

In seguito, nel 1966, Ivan E. Sutherland progettò e creò il primo modello di uno dei più importanti dispositivi utilizzati in realtà aumentata, cioè il display tridimensionale montato su casco (Head Mounted Display, HMD), in grado di sincronizzarsi con i movimenti della testa di chi lo indossa.

Nel 1980 Steve Mann inventò la sua prima versione di computer indossabile, EyeTap, un sistema di visione artificiale costituita da testo e sovrapposizioni grafiche su una realtà mediata fotograficamente.

Ma è dagli anni ’90 che si inizia a parlare di “realtà aumentata” vera e propria, quando questa tecnologia fu studiata e introdotta in ambiti specifici, inizialmente in ambito militare e poi nel campo medicale e di ricerca.

Una delle sue prime applicazioni, infatti, è stata sugli aerei da combattimento per attività di guida assistita e addestramento: attraverso un display montato sul vetro della cabina dell’aereo, il pilota può visualizzare i dati di volo (ad esempio quota, velocità, inclinazione del velivolo, distanza dall’obiettivo) mantenendo lo sguardo fisso su ciò che ha di fronte.

La realtà aumentata si diffuse al pubblico a partire dal 2009, grazie a Layar, il primo programma di AR per smartphone. Si tratta di un software che, sfruttando le informazioni di geolocalizzazione fornite dal modulo GPS del dispositivo, e accoppiandole con l’orientamento dello schermo individuato da accelerometro o giroscopio, permette all’utente di inquadrare attraverso la fotocamera l’ambiente circostante, visualizzando icone relative ai punti di interesse presenti nelle vicinanze, esattamente nella direzione in cui si trovano. 

In altre parole, inquadrando un punto della città con la fotocamera dello smartphone, Layar è in grado di mostrare icone di punti di interesse come ristoranti, bar, cinema o negozi, e fornire informazioni sul percorso da fare per raggiungerli.

Con la sempre maggiore diffusione degli smartphone e di altri dispositivi come visori e smartglass, le app per la realtà aumentata oggi sono molte e sono utilizzate in diversi settori per fornire servizi e informazioni utili all’utente e per creare esperienze interattive coinvolgenti.

Realtà mista e realtà estesa: evoluzioni della realtà aumentata

Successive evoluzioni della realtà aumentata sono la realtà mista e la realtà estesa.

La “realtà mista” (Mixed Reality, MR) è una tecnologia in grado di unire realtà virtuale e realtà aumentata. Con la Mixed Reality possiamo osservare il mondo reale che ci circonda traendone informazioni utili in realtà aumentata, ma anche vedere e muovere oggetti virtuali come fossero reali attraverso diversi tipi di gesture e comandi vocali. Il visore per eccellenza che utilizza la realtà mista è Microsoft HoloLens.

La realtà estesa (Extended Reality, XR), invece, racchiude in sé tutte le altre realtà (virtuale, aumentata e mista) e vi aggiunge l’applicazione dell’intelligenza artificiale. La XR rappresenta quindi un miglioramento, un incremento delle funzionalità della realtà aumentata tradizionale. Un modo di concepire la realtà estesa (XR) è quello di immaginare di indossare un visore di realtà virtuale, muovere le mani e interagire con l’ambiente circostante all’interno della realtà aumentata.

Assieme a realtà virtuale e realtà aumentata, anche la realtà mista e la realtà estesa sono già da tempo utilizzate in diversi settori, sia nel mondo dell’intrattenimento sia in ambito professionale, grazie anche all’evoluzione e alla sempre maggiore diffusione dei dispositivi tecnologici disponibili sul mercato.

Dagli smartglass agli specchi: i dispositivi per la realtà aumentata

I primi dispositivi utilizzati per la realtà aumentata sono i cosiddetti head-up display, si tratta degli schermi interattivi montati sui parabrezza delle auto, delle vetrine interattive o anche degli stessi smartphone, tablet e dispositivi mobili, pensati anche per altre funzioni.

Inizialmente utilizzati dall’aeronautica militare per mostrare al pilota informazioni sull’ambiente circostante (distanze da altri velivoli, inclinazione, ecc.), gli head-up display oggi sono largamente utilizzati anche nel settore automotive. Grazie a questa tecnologia, infatti, i parabrezza delle auto più tecnologiche oggi integrano sistemi di guida assistita e offrono informazioni utili per evidenziare i pericoli rilevati, illuminare le divisioni delle corsie, oltre a fare da interfaccia per controllare i file multimediali e le telefonate mentre si sta guidando.

Una successiva evoluzione dei dispositivi per la realtà aumentata sono i dispositivi indossabili (wearable). Si tratta di visori, smartglasses, caschi (e in futuro anche lenti a contatto), pensati e costruiti appositamente per fornire all’utente una concreta esperienza di realtà aumentata.

I dispositivi wearable suddividono in due categorie, “add-on”, cioè device che possono essere indossati o aggiunti a dei normali occhiali, e “integrati”, tutti i visori che includono o integrano al loro interno altri elementi come microfono, fotocamera o cuffie.

Tra i device indossabili disponibili sul mercato quelli più conosciuti oggi sono sicuramente gli smartglasses come Google Glass, il primo dispositivo del genere disponibile nel largo consumo lanciato da Google nel 2014, o i successivi competitor SmartEyeGlass di Sony o Moverio della Epson.

Attraverso un display posizionato sopra agli occhi, questi occhiali “smart” consentono a chi li indossa di visualizzare immagini e informazioni aggiuntive su ciò che si sta osservando. Tramite la connessione in Wifi o bluetooth con il proprio smartphone, è inoltre possibile leggere notizie online e navigare all’interno di siti web, accedere ai principali social network e restare in contatto con altre persone online, consultare mappe e avere indicazioni stradali, visualizzare sul display informazioni dettagliate sull’ambiente circostante, quali, ad esempio, la presenza di punti di interesse, ristoranti, alberghi, strade e molto altro, e, infine, scattare fotografie o girare video grazie alla fotocamera integrata.

Una successiva evoluzione di questi occhiali intelligenti è rappresentata dai dispositivi “standalone”, senza fili e senza connessioni, per la realtà mista, sistemi in grado di fornire informazioni e contenuti utili in realtà aumentata integrando nel campo visivo anche oggetti virtuali come se fossero reali. Tra questi visori il primo e il più avanzato sistema presente sul mercato è sicuramente Microsoft HoloLens. Lanciato nella sua prima versione nel 2015, infatti, HoloLens è un dispositivo che crea una nuova realtà dove ologrammi, oggetti bidimensionali o tridimensionali costituiti interamente da luce entrano a far parte del mondo reale e con i quali l’utente può interfacciarsi e interagire tramite lo sguardo, i gesti delle mani o la voce.

Fonte: Microsoft 

Grazie ai sensori di HoloLens, gli oggetti virtuali presenti all’interno del campo visivo dell’utente si riposizionano o cambiano all’interno del frame in base a quello che è effettivamente il campo visivo dell’utente.

Al posto di muovere il cursore con il mouse come si è soliti fare mentre si lavora con un personal computer, con Microsoft Hololens ci si sposta all’interno del campo visivo con lo sguardo. Invece di cliccare un pulsante, è possibile interagire con gli ologrammi attraverso diversi tipi di gesti delle mani: il gesto di “air tap” seleziona gli ologrammi, il gesto di “tap and hold” sposta all’interno dello spazio gli ologrammi, il gesto di “bloom” chiude l’applicazione o la apre.

È inoltre possibile utilizzare la voce per selezionare i comandi senza utilizzare le gesture.

L’utilizzo di visori e smartglasses sta diventando sempre più diffuso, non solo nell’ambito della comunicazione e dell’entertainment, ma anche in contesti di formazione, industriali e professionali.

Si pensi ad esempio all’utilizzo della realtà aumentata durante interventi chirurgici di precisione, per supportare l’operato del medico che può visualizzare dati, fotografie in 3D e altre informazioni sul paziente che sta operando, senza dover utilizzare le mani.

Un altro esempio è l’utilizzo di questi visori in ambito tecnico, per supportare le attività di manutenzione degli impianti grazie alla proiezione delle istruzioni da svolgere direttamente sul visore dell’operatore, o nei processi di progettazione e prototipazione di prodotti complessi, per visualizzare e testare virtualmente il design dei componenti. Grazie alla realtà aumentata si riducono drasticamente gli errori e il numero dei test prima di passare alla realizzazione fisica del prototipo.

Una delle ultime novità nell’ambito dei dispositivi per la realtà aumentata, infine, sono gli “smart mirror”, specchi intelligenti che, mediante una fotocamera ad alta definizione e l’impiego di sistemi di Intelligenza Artificiale, permettono, ad esempio, di provare dei vestiti senza indossarli, di testare virtualmente un make-up, o ancora di sperimentare un colore di capelli senza doversene pentire.

Gli specchi AR trovano quindi immediata applicazione nel mondo del retail e del commercio in-store offrendo un’esperienza di shopping interattiva nel punto vendita che può velocizzare il processo d’acquisto e migliorare il servizio al cliente.

La realtà aumentata è entrata a far parte a tutti gli effetti della nostra quotidianità e, attraverso i diversi dispositivi descritti, si presta a molteplici applicazioni, dalla medicina all’architettura, dai videogiochi alla formazione, dal marketing ai processi industriali.

Nel prossimo articolo illustreremo i principali campi di utilizzo della realtà aumentata e quali sono i vantaggi di questa tecnologia in termini di business per le aziende.

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Fonti

• https://www.microsoft.com/it-it/hololens/
• https://airlapp.com/blog/microsoft-hololens-realta-aumentata-business/
• https://www.focus.it/tecnologia/digital-life/realta-virtuale-aumentata-o-mista
• https://www.google.com/glass/start/
• https://epson.com/moverio-augmented-reality
• https://developer.sony.com/develop/smarteyeglass-sed-e1/
• http://www.intelligenzaartificiale.it/realta-aumentata/
• https://www.engadget.com/2014-02-16-morton-heiligs-sensorama-simulator.html
• http://www.historyofinformation.com/detail.php?id=861
• https://www.angage.com/it/potenziate-i-vostri-eventi-con-la-realta-estesa-xr/