Applicazioni di Mixed Reality e Microsoft Hololens: studio e riprogettazione del concetto di ologramma e della relativa gestione all'interno di un'applicazione olografica.

La tesi presenta una panoramica sull'augmented, virtual e mixed reality, descrivendone le caratteristiche e le modalità di sviluppo. Come caso di studio viene analizzato il dispositivo Microsoft Hololens, descrivendone le caratteristiche concettuali, hardware e software. Per le applicazioni di questo dispositivo viene effettuata una riprogettazione della gestione e del concetto di ologramma all'interno di un'applicazione olografica, analizzandone i motivi e i vantaggi. E' fornita una overview sui dettagli implementativi della riprogettazione al fine di chiarire ogni aspetto dell'applicazione.

Design and development of a Unity based framework for augmented worlds

The way we've always envisioned computer programs is slowly changing. Thanks to the recent development of wearable technologies we're experiencing the birth of new applications that are no more limited to a fixed screen, but are instead sparse in our surroundings by means of fully fledged computational objects. In this paper we discuss proper techniques and technologies to be used for the creation of "Augmented Worlds", through the design and development of a novel framework that can help us understand how to build these new programs.

Investigations of Cloud Microphysical Response to Mixing Using Digital Holography

Cloud edge mixing plays an important role in the life cycle and development of clouds. Entrainment of subsaturated air affects the cloud at the microscale, altering the number density and size distribution of its droplets. The resulting effect is determined by two timescales: the time required for the mixing event to complete, and the time required for the droplets to adjust to their new environment. If mixing is rapid, evaporation of droplets is uniform and said to be homogeneous in nature. In contrast, slow mixing (compared to the adjustment timescale) results in the droplets adjusting to the transient state of the mixture, producing an inhomogeneous result. Studying this process in real clouds involves the use of airborne optical instruments capable of measuring clouds at the `single particle' level. Single particle resolution allows for direct measurement of the droplet size distribution. This is in contrast to other `bulk' methods (i.e. hot-wire probes, lidar, radar) which measure a higher order moment of the distribution and require assumptions about the distribution shape to compute a size distribution. The sampling strategy of current optical instruments requires them to integrate over a path tens to hundreds of meters to form a single size distribution. This is much larger than typical mixing scales (which can extend down to the order of centimeters), resulting in difficulties resolving mixing signatures. The Holodec is an optical particle instrument that uses digital holography to record discrete, local volumes of droplets. This method allows for statistically significant size distributions to be calculated for centimeter scale volumes, allowing for full resolution at the scales important to the mixing process. The hologram also records the three dimensional position of all particles within the volume, allowing for the spatial structure of the cloud volume to be studied. Both of these features represent a new and unique view into the mixing problem. In this dissertation, holographic data recorded during two different field projects is analyzed to study the mixing structure of cumulus clouds. Using Holodec data, it is shown that mixing at cloud top can produce regions of clear but humid air that can subside down along the edge of the cloud as a narrow shell, or advect down shear as a `humid halo'. This air is then entrained into the cloud at lower levels, producing mixing that appears to be very inhomogeneous. This inhomogeneous-like mixing is shown to be well correlated with regions containing elevated concentrations of large droplets. This is used to argue in favor of the hypothesis that dilution can lead to enhanced droplet growth rates. I also make observations on the microscale spatial structure of observed cloud volumes recorded by the Holodec.

Study on the practical realization of a device able to generate an in-space 3D luminous image

Gli ologrammi sono parte integrante della cultura pop a partire dagli anni 50, tanto che ad oggi sentirne parlare non desta più scalpore. Dal lato pratico, invece, solo negli ultimi anni sono state fatte ricerche approfondite con lo scopo di realizzarli. Fra i dispositivi attualmente in commercio, in pochi sono degni di nota e presentano numerose limitazioni, questo perché è molto difficile riuscire a progettare un sistema che permetta di illuminare dei punti specifici in uno spazio tridimensionale per lunghi periodi. In questa tesi si illustrano i principi di funzionamento ed il progetto per un nuovo dispositivo, diverso da quelli fino ad ora realizzati, che sfrutti il decadimento spontaneo di atomi di rubidio eccitati tramite due fasci laser opportunamente incrociati. Nel punto di incrocio si produce luce visibile a 420 nm. Con un opportuno sistema di specchi che muovono velocemente il punto di intersezione tra i due fasci è possibile realizzare un vero ologramma tridimensionale visibile da quasi ogni angolazione.

Integrazione di Digital Twins e Mixed Reality: Un Caso di Studio

Questa tesi ha come proposito esplorare le architetture che integrano i Digital Twins in applicazioni di Mixed Reality. L’obiettivo cardine è quello di mostrare una possibile realizzazione di un sistema di questo tipo. Per raggiungere l’obiettivo posto si è scelto di progettare un sistema che sia realizzabile come soluzione in un contesto reale. La tesi è strutturata in modo tale da offrire al lettore una presentazione generale delle tecnologie utilizzate mantenendole ben distinte. Successivamente viene analizzata la possibilità di unire queste tecnologie presentando quindi delle possibili implementazioni. Come Caso di Studio si è scelto di realizzare un’applicazione a supporto dei medici che offrisse, durante un’operazione chirurgica, la possibilità di visualizzare il monitor dei parametri vitali tramite ologramma. L’architettura presentata viene suddivisa in tre sottosistemi indipendenti in base alla tecnologia presa di riferimento. Le macro sezioni presentate sono: Physical Asset, Digital Twins e Hologram. Questi sottosistemi vengono analizzati uno per volta e successivamente viene realizzata l’architettura inerente. Terminata la realizzazione del sistema, vengono presentate al lettore delle alternative architetturali con annesse le possibili implementazioni.