Virtual Reality: An Introduction

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  • 1. Virtual Reality: An Introduction LNCC/MCT - UFRJ/COPPE - UNESA Rodrigo Luis de Souza da Silva
  • 2. Contents What is Virtual Reality Types of VR VR Devices VR Applications LNCC Projects
  • 3. What is Virtual Reality “Virtual Reality is a way for humans to visualize, manipulate and interact with computers and extremely complex data” In “The Silicon Mirage: The Art and Science of Virtual Reality” (Steve Aukstakalnis & David Blatner)
  • 4. Types of VR Immersive (mouse, keyboard, screen, microphone etc) Non-immersive (HMD, Dataglove, 3D Mouse etc)
  • 5. VR Devices HMD (Head Mounted Display)
  • 6. VR Devices Shutter Glasses
  • 7. VR Devices Data Glove and 3D Joystick
  • 8. VR Devices Immersa Desk
  • 9. VR Devices Cave & Infinity Wall
  • 10. Applications Building Sector
  • 11. Applications Medicine
  • 12. Applications Arts
  • 13. Applications Government
  • 14. Applications Training
  • 15. Applications Engineering
  • 16. Applications Scientific Data
  • 17. Applications Distribuited Conferencing & Virtual Meeting
  • 18. Applications Distributed Engineering
  • 19. LNCC Projects Scientific Visualization Low-cost Collaboration through CAVE VR applied in Hemodynamics
  • 20. Realidade Aumentada Introdução LNCC/MCT - UFRJ/COPPE - UNESA Rodrigo Luis de Souza da Silva
  • 21. Tópicos da Apresentação O que é Realidade Aumentada Motivação Componentes Display Technologies Problemas AR vs. VE Bibliotecas ARToolKit Onde melhorar... Bibliografia
  • 22. O que é Realidade Aumentada Variação da Realidade Virtual Convencional Combina objetos do mundo real com objetos do mundo virtual
  • 23. O que é Realidade Aumentada Interatividade em tempo real Meio termo entre telepresença e ambientes colaborativos 3D - Registration
  • 24. Motivação Amplia a percepção do usuário Habilidade de mostrar ao usuário informações que não estão presentes realmente Auxilia usuários a realizar tarefas reais
  • 25. Principais componentes de um sistema de Realidade Aumentada Gerador de cena Sistema de Tracking Display
  • 26. Display technologies o Optical–See-Trough o Video-See-Trough o Monitor-Based AR o Projector-Based AR
  • 27. Display technologies Head-Mounted Display - Optical-See-Trough
  • 28. Display technologies Virtual Retinal Systems - Optical-See-Trough
  • 29. Display technologies Head-Mounted Display - Video-See-Trough
  • 30. Optical see-through vs. Video see-through Vantagens do Optical see-through Simplicidade (um stream e sem distorções) Resolução (não altera mundo real) Segurança (falha no sistema) Ausência de offset (eye-position)
  • 31. Optical see-through vs. Video see-through Vantagens do Video see-through Estratégias de composição mais fáceis Campo de visão (distorções a distância) Tratamento de delays facilitado Mais possibilidades de registro (3D) Controle do brilho e contraste facilitado
  • 32. Display technologies Monitor-based
  • 33. Display technologies Projector Based AR
  • 34. AR vs. VE Gerador da cena Display Dispositivos de Tracking (Registration)
  • 35. Problemas da Realidade Aumentada Foco e contraste Portabilidade Registration
  • 36. Registration Problem Distorção da câmera Erros de Tracking Parâmetros incorretos de visão (Calibração da câmera) Erros dinâmicos
  • 37. Bibliotecas ARToolkit Intel OpenCV Intel IPL Studierstube
  • 38. ARToolKit Biblioteca pública (Código Aberto) Capacidade de calcular posicionamento e orientação da câmera Objetos virtuais são projetados sobre os marcadores
  • 39. ARToolkit – Como funciona? 1. Captura de vídeo pela câmera 2. Software procura por formas “quadradas” em cada frame 3. Se o quadrado for encontrado, software calcula matematicamente a posição da câmera em relação ao mesmo 4. Uma vez encontrada a posição da câmera, um modelo gráfico é renderizado na posição equivalente 5. Por estar sendo renderizado sobre o vídeo, temos a impressão do objeto estar sobre o marcador 6. Após calculada, a saída é gerada no display do usuário.
  • 40. ARToolkit
  • 41. ARToolKit - Examples
  • 42. ARToolKit - Examples
  • 43. ARToolKit - Examples
  • 44. ARToolKit - Examples
  • 45. ARToolKit - Examples
  • 46. Onde pode melhorar... Abordagens Híbridas Sistemas em tempo real Portabilidade Custo
  • 47. Bibliografia AZUMA, R. T. A Survey of Augmented Reality. Presence: Teleoperators and Virtual Environments 6, 4 (August 1997), 355 - 385. Earlier version appeared in Course Notes #9: Developing Advanced Virtual Reality Applications, ACM SIGGRAPH (Los Angeles, CA, 6-11 August 1995), 20-1 to 20-38. TUCERYAN, M. et al. Calibration Requirements and Procedures for a Monitor-Based Augmented Reality System (1995). IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics. RASKAR, R. LOW, K. Interacting with Spatially Augmented Reality. ACM Afrigraph, 2001. SCHWANN, G. Physically Based Animation in an Augmented Reality Environment. CESCG, 2001.