Virtual Reality:
      An Introduction


       LNCC/MCT - UFRJ/COPPE - UNESA




Rodrigo Luis de Souza da Silva
Contents
 What is Virtual Reality
 Types of VR
 VR Devices
 VR Applications
 LNCC Projects
What is Virtual Reality
 “Virtual Reality is a way for humans to
 visualize, manipulate and interact with
 computers and e...
Types of VR
Immersive
  (mouse, keyboard, screen, microphone etc)


Non-immersive
  (HMD, Dataglove, 3D Mouse etc)
VR Devices
 HMD (Head Mounted Display)
VR Devices
 Shutter Glasses
VR Devices
 Data Glove and 3D Joystick
VR Devices
 Immersa Desk
VR Devices
 Cave & Infinity Wall
Applications
 Building Sector
Applications
 Medicine
Applications
 Arts
Applications
 Government
Applications
 Training
Applications
 Engineering
Applications
 Scientific Data
Applications
 Distribuited
 Conferencing &
   Virtual Meeting
Applications

Distributed Engineering
LNCC Projects
 Scientific Visualization
 Low-cost Collaboration through CAVE
 VR applied in Hemodynamics
Realidade Aumentada
        Introdução

        LNCC/MCT - UFRJ/COPPE - UNESA




Rodrigo Luis de Souza da Silva
Tópicos da Apresentação
 O que é Realidade Aumentada
 Motivação
 Componentes
 Display Technologies
 Problemas
 AR vs. VE
 ...
O que é Realidade Aumentada

 Variação da
 Realidade Virtual
 Convencional

 Combina objetos do
 mundo real com
 objetos d...
O que é Realidade Aumentada

 Interatividade em tempo real

 Meio termo entre telepresença e
 ambientes colaborativos

 3D...
Motivação

  Amplia a percepção do usuário

  Habilidade de mostrar ao usuário informações
  que não estão presentes realm...
Principais componentes de um
sistema de Realidade
Aumentada

 Gerador de cena
 Sistema de Tracking
 Display
Display technologies

 o   Optical–See-Trough
 o   Video-See-Trough
 o   Monitor-Based AR
 o   Projector-Based AR
Display technologies
  Head-Mounted Display - Optical-See-Trough
Display technologies
     Virtual Retinal Systems - Optical-See-Trough
Display technologies
    Head-Mounted Display - Video-See-Trough
Optical see-through vs. Video see-through

 Vantagens do Optical see-through
    Simplicidade (um stream e sem distorções)...
Optical see-through vs. Video see-through

 Vantagens do Video see-through
    Estratégias de composição mais fáceis
    C...
Display technologies
           Monitor-based
Display technologies
     Projector Based AR
AR vs. VE

 Gerador da cena

 Display

 Dispositivos de Tracking (Registration)
Problemas da Realidade Aumentada



 Foco e contraste

 Portabilidade

 Registration
Registration Problem
 Distorção da câmera
 Erros de Tracking
 Parâmetros incorretos de visão (Calibração da
 câmera)
 Erro...
Bibliotecas
 ARToolkit
 Intel OpenCV
 Intel IPL
 Studierstube
ARToolKit
 Biblioteca pública
 (Código Aberto)

 Capacidade de calcular
 posicionamento e
 orientação da câmera

 Objetos ...
ARToolkit – Como funciona?
1.   Captura de vídeo pela câmera
2.   Software procura por formas “quadradas” em cada frame
3....
ARToolkit
ARToolKit - Examples
ARToolKit - Examples
ARToolKit - Examples
ARToolKit - Examples
ARToolKit - Examples
Onde pode melhorar...

 Abordagens Híbridas
 Sistemas em tempo real
 Portabilidade
 Custo
Bibliografia
 AZUMA, R. T. A Survey of Augmented Reality. Presence: Teleoperators and Virtual
 Environments 6, 4 (August 1...
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Virtual Reality: An Introduction

  1. 1. Virtual Reality: An Introduction LNCC/MCT - UFRJ/COPPE - UNESA Rodrigo Luis de Souza da Silva
  2. 2. Contents What is Virtual Reality Types of VR VR Devices VR Applications LNCC Projects
  3. 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. 4. Types of VR Immersive (mouse, keyboard, screen, microphone etc) Non-immersive (HMD, Dataglove, 3D Mouse etc)
  5. 5. VR Devices HMD (Head Mounted Display)
  6. 6. VR Devices Shutter Glasses
  7. 7. VR Devices Data Glove and 3D Joystick
  8. 8. VR Devices Immersa Desk
  9. 9. VR Devices Cave & Infinity Wall
  10. 10. Applications Building Sector
  11. 11. Applications Medicine
  12. 12. Applications Arts
  13. 13. Applications Government
  14. 14. Applications Training
  15. 15. Applications Engineering
  16. 16. Applications Scientific Data
  17. 17. Applications Distribuited Conferencing & Virtual Meeting
  18. 18. Applications Distributed Engineering
  19. 19. LNCC Projects Scientific Visualization Low-cost Collaboration through CAVE VR applied in Hemodynamics
  20. 20. Realidade Aumentada Introdução LNCC/MCT - UFRJ/COPPE - UNESA Rodrigo Luis de Souza da Silva
  21. 21. Tópicos da Apresentação O que é Realidade Aumentada Motivação Componentes Display Technologies Problemas AR vs. VE Bibliotecas ARToolKit Onde melhorar... Bibliografia
  22. 22. O que é Realidade Aumentada Variação da Realidade Virtual Convencional Combina objetos do mundo real com objetos do mundo virtual
  23. 23. O que é Realidade Aumentada Interatividade em tempo real Meio termo entre telepresença e ambientes colaborativos 3D - Registration
  24. 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. 25. Principais componentes de um sistema de Realidade Aumentada Gerador de cena Sistema de Tracking Display
  26. 26. Display technologies o Optical–See-Trough o Video-See-Trough o Monitor-Based AR o Projector-Based AR
  27. 27. Display technologies Head-Mounted Display - Optical-See-Trough
  28. 28. Display technologies Virtual Retinal Systems - Optical-See-Trough
  29. 29. Display technologies Head-Mounted Display - Video-See-Trough
  30. 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. 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. 32. Display technologies Monitor-based
  33. 33. Display technologies Projector Based AR
  34. 34. AR vs. VE Gerador da cena Display Dispositivos de Tracking (Registration)
  35. 35. Problemas da Realidade Aumentada Foco e contraste Portabilidade Registration
  36. 36. Registration Problem Distorção da câmera Erros de Tracking Parâmetros incorretos de visão (Calibração da câmera) Erros dinâmicos
  37. 37. Bibliotecas ARToolkit Intel OpenCV Intel IPL Studierstube
  38. 38. ARToolKit Biblioteca pública (Código Aberto) Capacidade de calcular posicionamento e orientação da câmera Objetos virtuais são projetados sobre os marcadores
  39. 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. 40. ARToolkit
  41. 41. ARToolKit - Examples
  42. 42. ARToolKit - Examples
  43. 43. ARToolKit - Examples
  44. 44. ARToolKit - Examples
  45. 45. ARToolKit - Examples
  46. 46. Onde pode melhorar... Abordagens Híbridas Sistemas em tempo real Portabilidade Custo
  47. 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.

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