Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.
Johdanto virtuaalitodellisuus-
teknologiaan ja -terminologiaan
Tuukka Takala
Aalto Yliopisto, FIVR
Oma taustani
• Työskennellyt Otaniemissä virtuaalitodellisuuden (VR) parissa
vuodesta 2007 lähtien
• Opettanut VR-kurssia ...
Virtual Dancer, 2006
VR installaatioita, 2008 – 2009
RUIS VR-ohjelmistokirjasto 2010 –
Keholliset VR avatarit, 2012 –
Virtuaalitodellisuus?
“a medium composed of interactive computer simulations that
sense the participant’s position and act...
Sovellusalueet
• Harjoittelu (simulaattorit)
• Design / digitaalinen prototyyppaus
• Rakennusala / arkkitehtuuri
• Tieteel...
Esimerkki: VR-työkalut sisällöntuottajille
Terminologiaa
Korso
Yhdistetty todellisuus
Mixed Reality (MR)
Lisätty todellisuus
Augmented Reality (AR)
Reaalimaailma Lis...
Näennäistodellisuus
VR-teknologia tuottaa kokemuksen
näennäisestä läsnäolosta
Aistien huijaaminen:
• Näkö
• Kuulo
• Tunto
...
Näköaistin ominaisuuksista
• Näkökenttä: ~200° mono, ~120° stereo, ~135° pysty
• Näöntarkkuus: ~1 arc min (576 megapikseli...
Poikkitieteellisyys
VR:n soveltamisessa tarvitaan useiden alojen ymmärrystä:
• Laiteteknologiat
• Ohjelmistotekniikka
• Fy...
Virtuaalitodellisuuden historia
Sensorama (1962)
”The Sword of Damocles”
(1968)
1980-luku: Pinnan alla
Termi ”virtual reality” popularisoitiin vuonna 1987.
1990-luku: Suuret odotukset
2000-luku: VR-krapula
8/2012
Oculus Rift Kickstarter
3/2014
Facebookin yrityshankinta
VR-näyttöteknologia
- VR-lasit
- CAVE-järjestelmät
- (Volumetriset näytöt)
VR-lasien ominaisuudet vaikuttavat pahoinvointi...
ifixit.com
Daniel Pohl
Reed (2015)
McGuire (2017)
VR-lasien tuleva kehitys
Teknologiassa parannettavaa:
• Akkommodaatio (Light field -näytöt)
• Näkökentän laajuus
• Resoluu...
Silmien seuranta
• ”Foveated rendering”
• Etäläsnäolo (avatarin animointi)
• Käyttäjän huomion seuranta
Orlosky, Itoh, 201...
Liikkeenseuranta
• Esim. VR-lasien ja -ohjaimien sijainnin ja
asennon liikkeenseuranta
• Vapausasteet: Degrees Of Freedom ...
Liikkeenseuranta inertia-antureilla
Yhdessä MEMS-komponentissa:
• Kiihtyvyysanturit (3-akselia): mittaavat kiihtyvyyden
• ...
Liikkeenseuranta
optisesti
Inside-out -liikkeenseuranta:
• Hololens, Windows MR-lasit, (Vive)
• Perustuu usein SLAM-algori...
Sensorifuusio
Yhdistetään inertia-anturien ja optisen
liikkeenseurannan parhaat puolet:
• Nopeat päivitykset inertia-antur...
The Lighthouse Tracking System -presentation, Alan Yates (2016)
VR ohjelmistokehitys
Kehitysympäristöt:
• Unreal Engine, Unity (VRTK, NewtonVR)
• WebVR (Firefox, Edge, Chrome for Android...
Virtuaalitodellisuus tällä hetkellä
Kuluttaja-VR:
• Facebook, Google, HTC, Microsoft, Sony, Samsung, …
1. Mobiili-VR
• Gear VR, Daydream, ...
2. ”High-end” kuluttaja-VR
• Oculus Rift, HTC Vive, (PlayStation VR)
3. Ammattimaiset VR-järjestelmät
• VR huvilaitteet: The Void, Zero Latency, VRcade, jne.
• Tutkimuksessa ja tuotekehitykse...
Teknologia asettaa rajat
virtuaalitodellisuuden sovelluksille
VR sisällöt
• Simuloitu todellisuus (reaaliaikaiset 3D-grafiikkamoottorit)
• Vuorovaikutteisuus
• Nauhoitettu todellisuus ...
360° video
Virtuaalitodellisuuden aiheuttama
pahoinvointi
Kaksi tekijää:
• Sisältö (virtuaalinen liike)
• Laitteisto (latenssi, ruudu...
Sosiaalinen VR
Metaverse, VR temmellyskentät, etäläsnäolo, …
vTime
Fuchs et al. 2014
Oculus Touch Toybox Demo, 2015
Tulevaisuus
Greenlight Insights, 2017
Haptinen teknologia
• Palaute tuntoaistille
• Aktuaattoreilla varustetut liikeohjaimet
• Vibrotaktiilinen palaute (VR-hans...
Maku ja haju
Virtuaalitodellisuus: Uusi media
Olemassa olevat mediat keksitään uudestaan VR:ssä:
• VR pelit
• VR elokuvataide
• Immersi...
Jalanjäljen jättäminen
1. Kenestä tahansa voi tulla VR-alan pioneeri
- Korkealaatuisia VR-kuluttajalaitteita saatavilla
- ...
Kysymyksiä, kommentteja?
Yhteystietoni ym.:
takala.org
FIVR-kotisivut:
fivr.fi
 Johdanto virtuaalitodellisuusteknologiaan ja -terminologiaan
 Johdanto virtuaalitodellisuusteknologiaan ja -terminologiaan
 Johdanto virtuaalitodellisuusteknologiaan ja -terminologiaan
 Johdanto virtuaalitodellisuusteknologiaan ja -terminologiaan
 Johdanto virtuaalitodellisuusteknologiaan ja -terminologiaan
 Johdanto virtuaalitodellisuusteknologiaan ja -terminologiaan
 Johdanto virtuaalitodellisuusteknologiaan ja -terminologiaan
 Johdanto virtuaalitodellisuusteknologiaan ja -terminologiaan
 Johdanto virtuaalitodellisuusteknologiaan ja -terminologiaan
 Johdanto virtuaalitodellisuusteknologiaan ja -terminologiaan
 Johdanto virtuaalitodellisuusteknologiaan ja -terminologiaan
 Johdanto virtuaalitodellisuusteknologiaan ja -terminologiaan
 Johdanto virtuaalitodellisuusteknologiaan ja -terminologiaan
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Johdanto virtuaalitodellisuusteknologiaan ja -terminologiaan

90 views

Published on

Tuukka Takala, Aalto yliopisto, FIVR.
Helsingin Insinöörit HI ry:n teemaseminaari Virtuaalitodellisuus, 8.11.2017, Leppävaaran Metropolia Espoo

Published in: Engineering
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Johdanto virtuaalitodellisuusteknologiaan ja -terminologiaan

  1. 1. Johdanto virtuaalitodellisuus- teknologiaan ja -terminologiaan Tuukka Takala Aalto Yliopisto, FIVR
  2. 2. Oma taustani • Työskennellyt Otaniemissä virtuaalitodellisuuden (VR) parissa vuodesta 2007 lähtien • Opettanut VR-kurssia 5 vuotta Aalto Yliopistossa • Tohtorinväitös VR-ohjelmistokehityksestä • 11 vertaisarvioitua julkaisua • Hallituksen jäsen ja yksi perustajista FIVR:ssä
  3. 3. Virtual Dancer, 2006
  4. 4. VR installaatioita, 2008 – 2009
  5. 5. RUIS VR-ohjelmistokirjasto 2010 –
  6. 6. Keholliset VR avatarit, 2012 –
  7. 7. Virtuaalitodellisuus? “a medium composed of interactive computer simulations that sense the participant’s position and actions and replace or augment the feedback to one or more senses, giving the feeling of being mentally immersed or present in the simulation (a virtual world)” Sherman ja Craig
  8. 8. Sovellusalueet • Harjoittelu (simulaattorit) • Design / digitaalinen prototyyppaus • Rakennusala / arkkitehtuuri • Tieteellinen visualisointi • Terveydenhoito • Viihde • ... Orama VR Wareable
  9. 9. Esimerkki: VR-työkalut sisällöntuottajille
  10. 10. Terminologiaa Korso Yhdistetty todellisuus Mixed Reality (MR) Lisätty todellisuus Augmented Reality (AR) Reaalimaailma Lisätty virtuaalisuus Augmented Virtuality (AV) Virtuaalitodellisuus Virtuality Reality (VR) Extended Reality (XR)
  11. 11. Näennäistodellisuus VR-teknologia tuottaa kokemuksen näennäisestä läsnäolosta Aistien huijaaminen: • Näkö • Kuulo • Tunto • Haju • Maku
  12. 12. Näköaistin ominaisuuksista • Näkökenttä: ~200° mono, ~120° stereo, ~135° pysty • Näöntarkkuus: ~1 arc min (576 megapikseliä 90° x 90° näkökentällä) • Temporaalinen resoluutio: 60-90 Hz (riippuu kontrastista & luminanssista) • Dynaaminen alue (6.5 f-stop, hidas mukautuminen aina 46.5 f-stop asti) • Värinäkö: CIE xy väriavaruus • Akkommodaatio (tarkentaminen): ~8 cm – ∞ • Syvyysnäkö: dispariteetti, vergenssi, akkommodaatio doc-ok.org Mbearnstein37
  13. 13. Poikkitieteellisyys VR:n soveltamisessa tarvitaan useiden alojen ymmärrystä: • Laiteteknologiat • Ohjelmistotekniikka • Fysiologia • Psykologia • Käytettävyys ja ergonomia • Sisällöntuotanto “Practitioners Must Be Carpenters, Electricians, Engineers, Artists, and Masters of Duct Tape and Velcro.” Wingrave ja LaViola (2010)
  14. 14. Virtuaalitodellisuuden historia
  15. 15. Sensorama (1962)
  16. 16. ”The Sword of Damocles” (1968)
  17. 17. 1980-luku: Pinnan alla Termi ”virtual reality” popularisoitiin vuonna 1987.
  18. 18. 1990-luku: Suuret odotukset
  19. 19. 2000-luku: VR-krapula
  20. 20. 8/2012 Oculus Rift Kickstarter 3/2014 Facebookin yrityshankinta
  21. 21. VR-näyttöteknologia - VR-lasit - CAVE-järjestelmät - (Volumetriset näytöt) VR-lasien ominaisuudet vaikuttavat pahoinvointiin: • Latenssi (alle 20 ms) • Ruudunpäivitysnopeus (90 tai yli) • Kuvan pysyvyys (persistence, alle 3 ms) Idaho National Laboratory Mora et al. (2009)
  22. 22. ifixit.com
  23. 23. Daniel Pohl
  24. 24. Reed (2015)
  25. 25. McGuire (2017)
  26. 26. VR-lasien tuleva kehitys Teknologiassa parannettavaa: • Akkommodaatio (Light field -näytöt) • Näkökentän laajuus • Resoluutio • ”Foveated rendering” • ”Timewarp” • HDR-näyttöpaneelit • Parempi ergonomia • Langattomuus
  27. 27. Silmien seuranta • ”Foveated rendering” • Etäläsnäolo (avatarin animointi) • Käyttäjän huomion seuranta Orlosky, Itoh, 2016 Pupil Labs
  28. 28. Liikkeenseuranta • Esim. VR-lasien ja -ohjaimien sijainnin ja asennon liikkeenseuranta • Vapausasteet: Degrees Of Freedom (DOF) • 6DOF: 3D-sijainti (x,y,z) ja 3D-kierto (α,β,γ) • 3DOF
  29. 29. Liikkeenseuranta inertia-antureilla Yhdessä MEMS-komponentissa: • Kiihtyvyysanturit (3-akselia): mittaavat kiihtyvyyden • Gyroskoopit (3-akselia): mittaavat kulmanopeuden Nopeat mittaukset, esim. 1000 per / sekunti Ongelma: mittausarvojen epätarkkuus. Mittausarvoista voi laskea 3D-kierron (asento), mutta ei sijaintia. Gyroskooppien 3D-kierto ”ajelehtii” gravitaatioakselin ympäri.
  30. 30. Liikkeenseuranta optisesti Inside-out -liikkeenseuranta: • Hololens, Windows MR-lasit, (Vive) • Perustuu usein SLAM-algoritmeihin (ei apupisteitä, ”markerless”) Outside-in -liikkeenseuranta: • Oculus Rift, PSVR • Perustuu yleensä kolmiomittaukseen (esim. LED-apupisteet) Acer
  31. 31. Sensorifuusio Yhdistetään inertia-anturien ja optisen liikkeenseurannan parhaat puolet: • Nopeat päivitykset inertia-anturien mittauksista • Optiset mittaukset sijainnista ja asennosta korjaavat inertia-anturien mittausvirheiden vaikutukset Klaus Petersen
  32. 32. The Lighthouse Tracking System -presentation, Alan Yates (2016)
  33. 33. VR ohjelmistokehitys Kehitysympäristöt: • Unreal Engine, Unity (VRTK, NewtonVR) • WebVR (Firefox, Edge, Chrome for Android) • C++ APIt: Oculus SDK, OpenVR, …
  34. 34. Virtuaalitodellisuus tällä hetkellä Kuluttaja-VR: • Facebook, Google, HTC, Microsoft, Sony, Samsung, …
  35. 35. 1. Mobiili-VR • Gear VR, Daydream, ...
  36. 36. 2. ”High-end” kuluttaja-VR • Oculus Rift, HTC Vive, (PlayStation VR)
  37. 37. 3. Ammattimaiset VR-järjestelmät • VR huvilaitteet: The Void, Zero Latency, VRcade, jne. • Tutkimuksessa ja tuotekehityksessä käytettävä laitteisto
  38. 38. Teknologia asettaa rajat virtuaalitodellisuuden sovelluksille
  39. 39. VR sisällöt • Simuloitu todellisuus (reaaliaikaiset 3D-grafiikkamoottorit) • Vuorovaikutteisuus • Nauhoitettu todellisuus (360-, ”light field”-, ja volumetrinen-video) • Ei vuorovaikutteisuutta • Yhdistelmät edellä mainituista • Vuorovaikutteisuus riippuu sovelluksesta
  40. 40. 360° video
  41. 41. Virtuaalitodellisuuden aiheuttama pahoinvointi Kaksi tekijää: • Sisältö (virtuaalinen liike) • Laitteisto (latenssi, ruudunpäivitys, ...)
  42. 42. Sosiaalinen VR Metaverse, VR temmellyskentät, etäläsnäolo, … vTime Fuchs et al. 2014
  43. 43. Oculus Touch Toybox Demo, 2015
  44. 44. Tulevaisuus Greenlight Insights, 2017
  45. 45. Haptinen teknologia • Palaute tuntoaistille • Aktuaattoreilla varustetut liikeohjaimet • Vibrotaktiilinen palaute (VR-hanskat, kohdistettu ultraääni) • Todenmukainen haptinen palaute on kaukaisessa tulevaisuudessa
  46. 46. Maku ja haju
  47. 47. Virtuaalitodellisuus: Uusi media Olemassa olevat mediat keksitään uudestaan VR:ssä: • VR pelit • VR elokuvataide • Immersiivinen journalismi • VR sosiaalinen media • VR opetus • VR kaupankäynti • ...
  48. 48. Jalanjäljen jättäminen 1. Kenestä tahansa voi tulla VR-alan pioneeri - Korkealaatuisia VR-kuluttajalaitteita saatavilla - Demokratisaatio 2. Yksilöt ja pienet tiimit voivat vielä vaikuttaa suuresti VR-alaan - Kuluttaja-VR:ssä riittää kartoittamatonta aluetta - Tappajasovellukset vielä löytämättä
  49. 49. Kysymyksiä, kommentteja? Yhteystietoni ym.: takala.org FIVR-kotisivut: fivr.fi

×