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• Fairy Lights in Femtoseconds
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Questa tesi magistrale si concentra sull'esplorazione delle tecnologie olografiche, con particolare attenzione alla generazione, visualizzazione e interazione con immagini tridimensionali sospese in aria, arricchite da un sistema di feedback aptico. L'obiettivo primario del progetto è conoscere e approfondire lo sviluppo di sistemi in grado di proiettare ologrammi nello spazio tridimensionale e di consentire l'interazione tattile con tali immagini tramite sensazioni simulate di tocco, anche in assenza di contatto fisico diretto. Il lavoro parte da una disamina approfondita dei principi fisici alla base dell’olografia, come l’interferenza e la diffrazione della luce, e analizza i metodi di produzione degli ologrammi attraverso tecniche computazionali avanzate. Viene descritta l’evoluzione tecnologica che ha portato alla realizzazione di ologrammi dinamici e visibili da più angolazioni, evidenziando i limiti delle soluzioni tradizionali e le innovazioni introdotte per superarli. Viene offerta a seguire una panoramica sulla realizzazione dei più attuali display olografici volumetrici con particolare attenzione al caso di display volumetrico con plasma indotto da laser. A tal proposito, una parte significativa dell’elaborato è dedicata alla realizzazione da parte del gruppo di ricerca Digital Nature Group del caso di studio “Fairy Lights in Femtoseconds”. Lo studio presenta un metodo per il rendering di grafica aerea e volumetrica utilizzando laser a femtosecondi. Questo lavoro fornisce dettagli sui principi, sulla configurazione del sistema e sulla valutazione sperimentale, nonché discussioni sulla scalabilità, lo spazio di progettazione e le applicazioni di questo sistema. A seguito di un’analisi delle limitazioni e delle possibilità di ottimizzazione del sistema realizzato, si apre la strada verso l’integrazione tra sistemi per la generazione di ologrammi, particolarmente basati su display volumetrici a mezz’aria, e l’utilizzo di sistemi per la realizzazione di feedback aptico. L’introduzione del feedback aptico rappresenta un passo cruciale nell’evoluzione delle interfacce tridimensionali, poiché trasforma l’esperienza da puramente visiva a multisensoriale, aumentando significativamente il senso di presenza e controllo. Nel terzo capitolo dell’elaborato vengono presentate le interfacce aptiche per l’interazione olografica di tipo indossabile e a mezz’aria tramite l’impiego di array ad ultrasuoni. Al fine di ponderare la scelta ottima di un’interfaccia piuttosto che un’altra vengono prese in considerazione tutte le possibilità e modalità di generazione di feedback aptico e presentati dei casi di applicazione che evidenziano come l’integrazione tra rendering olografico e sistema aptico possa offrire una maggiore immersività e un più ampio spettro d’azione per l’applicazione di tali sistemi. Viene, difatti, mostrato successivamente l’implementazione del sistema con plasma indotto da laser, sopra citato, integrato con un sistema di feedback aptico a ultrasuoni al fine di testare le soglie di percezione tattile dei due sistemi prima presi singolarmente e poi sovrapposti riportando risultati dell’esperimento condotto in laboratorio e proponendo dei casi di applicabilità di tale sistema. I diversi sistemi presi in analisi presentano un approccio innovativo che trova applicazioni promettenti nei settori della robotica, dell’automazione industriale e dell’interazione uomo-macchina con potenziale espansione in altri settori quali la medicina, la didattica e l’assistenza. Sono stati affrontati anche aspetti relativi all’ergonomia e all’accessibilità dei sistemi, con l’obiettivo di rendere la tecnologia facilmente utilizzabile da un pubblico ampio. I risultati presentati mostrano che l’interazione con oggetti olografici tramite feedback aptico aereo è non solo tecnicamente realizzabile, ma offre anche un notevole potenziale di sviluppo futuro. La trattazione della tesi si conclude con una visione organica e critica che sintetizza le diverse componenti analizzate e propone possibili miglioramenti futuri, sia sul piano dell’ottimizzazione hardware e software, sia nell’estensione delle applicazioni in contesti reali, delineando così le basi per sviluppi successivi e innovazioni nel campo dell’interazione tridimensionale multisensoriale.