Merge branch 'chapter2' into dev

src/chapter2.md

@@ -0,0 +1,78 @@
+# ARCore e Sceneform
+
+## ARCore 
+
+### Caratteristiche principali
+
+ARCore è stata costruita intorno a tre caratteristiche principali[@googlear:FundamentalConceptsARCore:2019]:
+
+- **Motion tracking**:
+  Grazie ad un processo chiamato *concurrent odometry and mapping*(COM), ARCore è in grado di capire come il telefono si posiziona rispetto all'ambiente circostante.
+  ARCore riesce ad estrapolare dall'immagine proveniente dalla fotocamera una serie di ***feature points***, ed usa questi punti per calcolare il proprio movimento rispetto all'ambiente.
+  Queste informazioni, combinate con quelle provenienti dall'*inertial measurement unit*[^imu], permettono alla libreria di determinare la ***pose*** ovvero la posizione e l'orientamento del device.
+- **Environmental understanding**:
+  ARCore ottiene continuamente nuove informazione sull'ambiente tramite i *feature points*, grazie ai quali è in grado di determinare le superfici piane(sia orizzontali che verticali) e i bordi di quest'ultime.
+  Dato che le superfici piane sono determinate attraverso i *feature points*, la libreria incontra non poche difficoltà nel riconoscimento di superfici piane verticali monocromatiche come, ad esempio, i muri.
+- **Light estimation**:
+  ARCore è in grado di comprendere come la luce illumina gli oggetti reali, mettendo a disposizione del programmatore un'API per poter correggere l'immagine proveniente dalla fotocamera.
+  Queste informazioni permettono di integrare meglio gli oggetti virtuali nella scena ed avere un maggiore foto-realismo
+  
+### Altre caratteristiche
+
+Altri due concetti importati di ARCore sono le ***Anchor*** e i ***Trackable***.
+
+
+I punti e i piani sono oggetti speciali che implementano l'interfaccia `Trackable` e come risulta evidente dal nome, questi oggetti possono essere tracciati da ARCore nel corso del tempo.
+La possibilità di ottenere informazioni su questi oggetti è molto importante perché ci permette di aggiornare la posa di essi man mano che ARCore apprende informazione sull'ambiente esterno. 
+Per questo, quando si vuole posizionare un oggetto virtuale, è necessario definire un'*ancora* ad un trackable, così facendo ARCore è in grado di tracciare e aggiornare la posizione dell'oggetto renderizzato.
+Inoltre per ridurre lo sforzo della CPU le ancore possono essere riutilizzate o messe in pausa quando non sono più parte della scena.
+  
+Risulta importante notare che ARCore non offre alcun supporto alle tecnologie di mixed reality.
+A fronte di ciò è evidente che l'unica modalità di interazione tra l'utente e gli oggetti virtuali sia lo smartphone.
+Quando l'utente tocca lo schermo dello smartphone ARCore proietta un raggio nella visuale della fotocamera, restituendo tutti i punti caratteristici e i piani del mondo reale intersecati dal raggio.
+Questa operazione prende il nome di *hit test*.
+
+### Perché ARCore
+
+La scelta di ARCore rispetto ad altri ambienti di sviluppo non è stata determinata da una supremazia tecnica.
+La costruzione di una rappresentazione interna dell'ambiente e il posizionamento in questo sono le caratteristiche su cui si erigono tutte le librerie di realtà aumentata markerless.
+Tant'è non è possibile notare una sostanziale differenza tra ARCore e la già citata ARKit, o l'altrettanto valida Vuforia[@vuforia:VuforiaAugmentedReality:2019].
+
+Il campo in cui ARCore eccelle rispetto alla concorrenza invece è la gestione della luce.
+Questo punto di forza, però, viene abbondantemente compensato dall'impossibilità di riconoscere un oggetto reale[^image-recognition](sia esso statico che dinamico) dato un modello 3D.
+Funzione disponibile sia su Vuforia, sia, dalla versione 2.0, su ARKit.
+
+La prima ragione per cui si è scelto di approfondire lo studio di ARCore è la sua natura multi piattaforma, con buona parte dell'API condivisa dai due maggiori sistemi operativi mobili.
+Però ciò che rende veramente unica la soluzione di Google è la licenza, Apache 2.0, che le conferisce il titolo di unico SDK per la realtà virtuale su dispositivi mobili ad essere rilasciato sotto una licenza open source.
+
+Scopo della tesi sarà, mediante applicazioni d'esempio, esplorare potenzialità e limiti nello sviluppo di progetti dell'AR mediante tecnologie open source.
+
+## Sceneform
+
+In qualsiasi applicazione di augmented reality è possibile distinguere due macro aree:
+
+- **riconoscimento dell'ambiente reale**:
+  Questa risulta essere la parte più strettamente di AR.
+  ARCore ci fornisce tutti gli strumenti per adempiere a questo compito.
+- **renderizzazione degli oggetti virtuali**
+  Consiste nella generazione e visualizzazione degli oggetti virtuali.
+  ARCore, come d'altronde gli altri SDK, non forniscono alcun supporto diretto per questo compito.
+
+Nelle versioni dell'SDK per Android, sia esso standard o NDK[^ndk] e per dispositivi iOS, la gestione del comparto grafico è delegata completamente allo sviluppatore.
+Quindi per la renderizzazione degli oggetti tridimensionali si è *costretti* ad usare API di basso livello come OpenGL ES[^opengl] o la più moderna Vulkan.
+
+Oltre alle soluzioni platform-specific sono disponibili altre due versioni di ARCore, una per l'ambiente Unity 3D e una per Unreal Engine.
+Con queste ultime è possibile appoggiarsi ad un motore grafico per la gestione del rendering e quindi rendere più semplice e veloce il compito dello sviluppatore.
+Per quanto i vantaggi di queste soluzioni siano innegabili, bisogna considerare che facendo ricorso ad esse si sta introducendo un ulteriore strato di software nel processo di sviluppo;
+software distribuito tramite licenze proprietarie che comportano costi di utilizzo.
+
+Oltre alle soluzioni elencate in precedenza, per lo sviluppo in ambiente Android, Google mette a disposizione Sceneform[@googlear:SceneformSDKAndroid:2019], un framework per la gestione del rendering di oggetti 3D, ottimizzato per dispositivi mobili che permette di creare velocemente applicazioni in AR sfruttando Java.
+Inoltre essendo pensato specificamente per Android e ARCore offre una serie di ulteriori vantaggi, come la gestione del ciclo di vita dell'activity o la gestione automatica delle ombre.
+
+Per lo sviluppo delle applicazioni di esempio si è scelto di fare affidamento proprio su quest'ultima  soluzione, in quanto offre un ottimo trade-off tra facilità di accesso e potenzialità.
+Inoltre vista la natura open source di Sceneform non si viene meno all'intento della tesi di mostrare le possibilità offerte da tecnologie aperte nel campo dell'AR per smartphone.
+
+[^image-recognition]: Google ha preferito relegare il riconoscimento di oggetti ad altre sue librerie  di deep learning.
+[^imu]: Anche nota con l'acronimo di IMU è un dispositivo elettronico che misura, mediante l'accelerometro, il giroscopio e là dove presente il magnetometro, la forza specifica che agisce sul dispositivo.
+[^ndk]: Acronimo di Native Development Kit, è un insieme di strumenti che permettono di scrivere parti di applicazioni Android in C o C++.
+[^opengl]: Acronimo di Open Graphics Library for Embedded Systems, è una specifica che permette di avere un API condivisa su hardware differente.