Computacao - Interagindo com o mundo fisico

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Discute algumas possibilidades de criacao de interacoes homem-maquina com o uso de sensores-atuadores e ambientes de programacao de sistemas interativos.

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Computacao - Interagindo com o mundo fisico

  1. 1. Computação - Interagindo com o mundo físico
  2. 2. Interfaces Interfaces
  3. 3. IHM Clássicas
  4. 4. Novos Paradigmas Populares
  5. 5. Várias possibilidades
  6. 6. Como o computador nos enxerga
  7. 7. Aquisição de dados Transdução -> Transformação de uma forma de energia em outra Geralmente realizada por sensores eletrônicos – sinais elétricos como resposta a estímulos físicos
  8. 8. Estímulos físicos - Sensores <ul><li>Som (vibração) – Microfone, Sismógrafo
  9. 9. Luz - Foto resistor
  10. 10. Força - Acelerômetro
  11. 11. Pressão – barômetro, sensor de pressão
  12. 12. Velocidade - odômetro
  13. 13. Eletricidade - voltímetro
  14. 14. Distancia – Sonar
  15. 15. Temperatura
  16. 16. Umidade
  17. 17. Botões </li></ul>
  18. 18. Resposta Física - Atuadores <ul><li>LEDs
  19. 19. Iluminação em geral
  20. 20. Alto-falantes
  21. 21. Motores
  22. 22. Reles
  23. 23. Chaves e válvulas eletrônicas
  24. 24. Chaves Pneumáticas </li></ul>
  25. 25. Hardware de aquisição de dados Microcontroladores – pequenos computadores que realizam operações por meio de programas armazenados em sua pequena memoria interna Operam sobre valores de entradas e geram dados de saída Utilizam pouca energia e tem tamanho reduzido
  26. 26. Microcontroladores - Integração CPU (4 a 32bits) Conjunto de pinos de entrada e saída de uso geral (GPIO) RAM ROM ou Flash Comunicação Serial
  27. 27. Hardware de aquisição de dados Microcontroladores – forma prática de interfacear sensores eletrônicos (mundo físico) com sistemas digitais Leitura de dados analógicos e digitais
  28. 28. Dados analógicos e digitais Dados eletrônicos analógicos – expressos em níveis contínuos de voltagem. Ex: 0 a 5V registrados na leitura de um sensor de distância Leitura e conversão realizada por ADC Ex: potenciometros, sensores de distância, sonar, pressao
  29. 29. Dados analógicos e digitais Dados digitais – ou Discreto – expressos como “ligado” ou “desligado” Ex: interruptor de luz, chaves, botões liga-desliga
  30. 30. Arduino
  31. 31. Arduino - Benefícios <ul><li>Baixo Custo
  32. 32. Hardware Livre
  33. 33. Linguagem de Programação simplificada
  34. 34. Ampla base de usuários
  35. 35. Capacidade de expansão via shields
  36. 36. Processador simples, mas poderoso
  37. 37. Simplicidade de montagem – pinagem bem definida
  38. 38. Boa documentação
  39. 39. Facilidade de carregamento de programas </li></ul>
  40. 40. Arduino - Limitações <ul><li>Memória Pequena – 14kB utilizaveis
  41. 41. Clock baixo - 16MHz
  42. 42. Portas Limitadas </li></ul>
  43. 43. Arduino - Pinout USB Power
  44. 44. Arduino Nano
  45. 45. Arduino Mini
  46. 46. Arduino LilyPad
  47. 47. Arduino Bluetooth
  48. 48. Arduino Shields Ethernet Shield e Card Reader
  49. 49. Arduino Shields GSM Shield
  50. 50. Arduino Shields MIDI Shield
  51. 51. Arduino Shields Xbee Shield
  52. 52. Arduino como interface de dados
  53. 53. Arduino Stand Alone
  54. 54. Interação entre softwares MIDI e OSC
  55. 55. OSC Comunicação entre softwares na mesma máquina ou em maquinas em rede
  56. 56. Arduino - Programação Linguagem com sintaxe próxima ao C++ e Java Carregamento fácil dos programas IDE simplificada, com códigos de exemplo
  57. 57. Arduino - Programação #define LED_PIN 13 void setup () { pinMode (LED_PIN, OUTPUT); // enable pin 13 for digital output } void loop () { digitalWrite (LED_PIN, HIGH); // turn on the LED delay (1000); // wait one second (1000 milliseconds) digitalWrite (LED_PIN, LOW); // turn off the LED delay (1000); // wait one second }
  58. 58. Arduino – Exemplos Sensor de luz <ul><li>Atuação na modificação de trilha sonora
  59. 59. Exemplo Video Air Drums </li></ul>Sensor de distancia – Sonar <ul><li>Atuação em iluminação </li></ul>
  60. 60. Acelerômetros Dispositivo que mede aceleração própria – ou seja a aceleração sentida por pessoas e objetos Medida de aceleração por força aplicada Medidas em “ Forca-G ” - m/s 2 1D, 2D e 3D
  61. 61. Acelerômetros
  62. 62. Acelerômetros MMA7260QT 3-Axis Accelerometer ±1.5/2/4/6g
  63. 63. Acelerômetros
  64. 64. Giroscópios Mecânica do Giroscópio
  65. 65. Wiimote
  66. 66. Wiimote Captura de movimentos a partir de acelerômetro e giroscopio – interface física Comunicação sem fio via Bluetooth Solução integrada de sensores + transmissão de dados
  67. 67. Wiimote - Acessórios Wii MotionPlus
  68. 68. Wii MotionPlus Adciona um giroscópio MEMS de 2 eixos ao Wiimote Permite uma melhor captura de movimentos Posição e orientação
  69. 69. Wiimote - Aplicações Reconhecimento de gestos – movimentos físicos
  70. 70. Wiimote Comunicação: Apesar de ser Bluetooth, o Wiimote não se conecta no sistema como dispositivo HID padrão Necessita de aplicativos especiais para a leitura de seus dados Driver Bluetooh especial
  71. 71. Exemplos - Wiimote Conexão Wiimote ao computador <ul><li>Pareamento Bluetooth </li></ul>Aquisição de dados em PD <ul><li>Visualização dos valores de entrada </li></ul>Acelerômetro 3D Wiimote em Processing <ul><li>Visualização dos vetores de força </li></ul>Aplicação musical com Wiimote <ul><li>Sampler
  72. 72. Ring modulation, Diff tone, FM spectrum Swepable FM </li></ul>
  73. 73. Exemplo Wiigee Demo GUI <ul><li>Implementação Gesture Prototype </li></ul>Projeto Virtual IO <ul><li>Aplicação musical com Ableton Live </li></ul>
  74. 74. Visão computacional <ul><li>“Máquinas que enxergam” </li></ul>Teoria por trás de sistemas artificiais que extraem informações de imagens, estáticas ou em seqüências (movimento)
  75. 75. Visão computacional - Usos <ul><li>Controle (robôs ou veículos autónomos)
  76. 76. Detecção de eventos (segurança, detecção de faces, detecção de placas)
  77. 77. Organizar informação (ordenação visual)
  78. 78. Modelagem de objetos ou ambientes (tomografias, topografias, inspeção industrial)
  79. 79. Compressão de dados de imagens (Ex: MPEG)
  80. 80. Interação (Interação homem-máquina – Input de dados) </li></ul>
  81. 81. Visão computacional Popularização se tornou possível com os computadores modernos – alto poder de processamento Operações de processamento e extração de informações de imagens em tempo real são operações de alto uso de processamento (especialmente vídeo)
  82. 82. Imagens Digitais - Captação Estáticas: <ul><li>Scanners
  83. 83. Câmeras fotográficas digitais </li></ul>Em seqüência: <ul><li>Câmeras de vídeo </li></ul>Domínio de imagens – Ópticas e não ópticas <ul><li>Luz visível, infra-vermelho, ultravioleta, eletromagnéticas
  84. 84. Sensores de profundidade – imagens representam a distancia do objeto ao dispositivo de captação – Ressonância magnética, ultra-som, tomografias </li></ul>
  85. 85. Imagens Digitais - Captação
  86. 86. Visão computacional - Interação Aquisição de imagens: <ul><li>Câmeras de 30FPS mínimo
  87. 87. Webcams – baixo custo e facilidade de modificação </li></ul>
  88. 88. Visão computacional - Interação Aquisição de imagens: <ul><li>Espectro de luz visível ou infra-vermelho
  89. 89. Infra-vermelho – Possibilidade de utilização conjunta de projeções de vídeo </li></ul>
  90. 90. OpenCV <ul><li>Desenvolvida pela Intel
  91. 91. Biblioteca
  92. 92. Open Source
  93. 93. Multi-Plataforma
  94. 94. Altamente otimizada – Boa performance
  95. 95. Desenvolvida e C e C++
  96. 96. Integra-se a: Processing, OpenFrameworks e outros ambientes </li></ul>
  97. 97. Exemplo OpenCV e OpenFrameworks <ul><li>Teste opencv camera e video
  98. 98. CCV
  99. 99. Mesa Multitoque
  100. 100. Reactvision
  101. 101. Reactable (video)
  102. 102. Outros Exemplos:
  103. 103. Minin Processing </li></ul>
  104. 104. Programação - Exemplos <ul><li>PD </li></ul>Sinewave Amplitude Frequency <ul><li>Quartz Composer </li></ul>Blue intro

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