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Realidade Virtual:IntroduçãoProfª Marta Becker Villamil2/ 2011


Apresentação Geral2 Eu! Marta Becker Villamil mbvillamil@gmail.com• Professor.unisinos.br/mbvillamil• Conferir semanalmente!!!


Apresentação Geral3 Objetivo Geral Fornecer conhecimentos que possibilitem aoaluno entender e desenvolver jogos utilizandotécnicas de Realidade Virtual e Aumentada


Que tipo de coisas veremos...4 Ambientes Virtuais Tecnologias de Representação Ferramentas de Edição Captura de Movimentos Equipamentos que favorecem em RV Visão Audição Toque Olfato e gustação Realidade Aumentada ...


Livro-Texto5 GUTIERREZ, M. VEXO, F.THALMANN, D. Stepping intoVirtual Reality, Springer, 2008. Descreve os principais conceitos eaponta trabalhos na áreaBiblioteca Digital... Livros mais técnicos, focados nodesenvolvimento de aplicações etecnologias específicas (ex. X3D)


Cronograma (Plano de Ensino)Semana Data Conteúdo/Atividades1 11/08 Introdução à Realidade Virtual2 18/08 Ambientes Virtuais3 01/09 Tecnologias de representação – VRML, X3D e outrosFerramentas de edição VRML/X3D. Definição do Trabalho 14 08/09 AULA PRÁTICA (LAPRO)Desenvolvimento do Trabalho 1.5 15/09 AULA PRÁTICA (LAPRO)Desenvolvimento do Trabalho 1.6 22/09 Captura de movimentos7 29/09 Equipamentos de RV.8 06/10 Apresentação Mini-seminários: Equipamentos de RV9 13/10 Telepresença10 20/10 Apresentação e entrega do trabalho 1.11 27/10 Som 3D e Detecção de Colisão612 03/11 Apresentação Mini-seminários: Artigos RV13 10/11 Realidade Aumentada. Definição do Trabalho 2


Cronograma (Plano de Ensino)Semana Data Conteúdo/Atividades15 24/11 AULA PRÁTICA (LAPRO)Desenvolvimento do Trabalho 216 01/12 Apresentação e entrega do Trabalho2. Comunicação de Grau17 08/12 Feriado18 15/12 Grau C (Prova)7


Avaliação8Grau A Trabalho 1 (Ambiente Virtual) – 70%• Implementação: 5,0 pontos• Documentação (aprox. 2 páginas): 1,0 ponto• Participação (realização do trabalho nas aulas): 1,0 ponto Seminário (Mesa Redonda sobre Equipamentos) – 30%• Apresentação: 2,0 ponto• Resenha e participação: 1,0 ponto Grau C Prova substituindo Grau A OUGrau BGrau B Trabalho 2 (Realidade Aumentada) – 80%• Implementação: 5,0 pontos• Documentação (aprox. 4 páginas): 2,0 pontos• Participação (realização do trabalho nas aulas): 1,0 ponto Seminário (Artigo científico) – 20%• Apresentação: 2,0 pontos


Avaliações...9 “Fator depreciação” Se o trabalho for entregue após a data estipulada, elecomeça a valer menos, da seguinte maneira• Trabalho entregue no dia vale 100% do peso• Uma semana de atraso: 80%• 2 dias em atraso: 94,28%• Duas semanas: 60%• E assim por diante... portanto: chance de entregapostergada TEM, mas a nota sempre será MENOR De preferência, SEMPRE entreguem algumacoisa Melhor “um pouco de nota” do que “nenhuma nota” Aproveitem BEM as aulas em laboratório


Avaliações...10 “Fator depreciação” Se o trabalho for entregue após a data estipulada, elecomeça a valer menos, da seguinte maneira• Trabalho entregue no dia vale 100% do peso• Uma semana de atraso: 80%• 2 dias em atraso: 94,28%• Duas semanas: 60%• E assim por diante... portanto: chance de entregapostergada TEM, mas a nota sempre será MENOR De preferência, SEMPRE entreguem algumacoisa Melhor “um pouco de nota” do que “nenhuma nota” Aproveitem BEM as aulas em laboratório


Virtual ou Real? Oposição aparente entre Real e VirtualReal: do latim Reale, coisa• que tem de fato existência;• que não é imaginário;• verdadeiro;• efetivo;Virtual: do latim Virtus, virtude, força, potência• existe como faculdade, mas sem exercício ou efeitoatual;• potencial;• possível.


Virtual ou Real? Oposição aparente entre Virtual e RealRealidade Virtual: coisa possível;É uma técnica avançada de interface, onde o usuáriopode realizar imersão, navegação e interação em umambiente sintético tridimensional gerado porcomputador, utilizando canais multi-sensoriais.[Kirner 99]


RV é Multidisciplinar13 Engenharia e robótica Dispositivos multi-sensoriais Computação Gráfica Modelagem Animação Simulação Processamento de Imagens Interface Humano-Computador Psicologia Redes e Processamento Paralelo/Distribuído Envio de dados e sincronização em dispositivos


Breve Histórico Robert Barker, 1792 (Panorama) Pinturas de Edinburgo numa superfície cilíndrica,exibidas em Londres No ano seguinte, levou as pinturas para um prédioconstruído só para mostrá-las Começou a cobrar ingresso Enriqueceuhttp://www.edvec.ed.ac.uk/html/projects/panorama


Breve Histórico Década de 50 Criação de um simulador de vôo pela força aéreaamericana e de um sistema de monitoramentoaéreo;


Breve Histórico Década de 60 1962: SensoramaCriado por Morton HeiligReproduzia:• vibrações• movimentos de cabeça• vento• odores• som estéreo• imagens 3D estereoscópicas!


Breve Histórico Década de 60 1962: SensoramaUS$ 0,25 por dois minutos•Cruzando Nova York de moto•Passeio de bicicleta•Buggy em dunas•Helicóptero sobre uma cidade•Dança do ventre


Breve Histórico Década de 60 1962: Sensorama 1965: Primeiros conceitos sobre RV por IvanSutherland;Apresentação do primeiro capacete de visão;


Breve Histórico Década de 60 1962: Sensorama 1965: Primeiros conceitos sobre RV por IvanSutherland;Apresentação do primeiro capacete de visão; 1968: Utilização do termo “Realidade Artificial” porMyron Krueger;


Breve Histórico Década de 70 1973: Novaview - primeiro computador digital parasimulação de vôo;


Breve Histórico Década de 70 1973: Novaview - primeiro computador digital parasimulação de vôo; 1975: Criação do VIDEOPLACE por Myron Krueger;Vídeo!


Breve Histórico Década de 70 1973: Novaview - primeiro computador digital parasimulação de vôo; 1975: Criação do VIDEOPLACE por Myron Krueger; 1977: Sayre Glove: primeira luva de dados;


Breve Histórico Década de 80 1980: Introdução do termo “Realidade Virtual” porJaron Lanier


Breve Histórico Década de 80 1980: Introdução do termo “Realidade Virtual” porJaron Lanier 1982: Apresentação do Super Cockpit por ThomasFurness


Breve Histórico Década de 80 1980: Introdução do termo “Realidade Virtual” porJaron Lanier 1982: Apresentação do Super Cockpit por ThomasFurness 1985: Fundação da VPL – Primeira empresa de RVThomas Zimmerman e Jaron Lanier


Breve Histórico Década de 80 1980: Introdução do termo “Realidade Virtual” porJaron Lanier 1982: Apresentação do Super Cockpit por ThomasFurness 1985: Fundação da VPL – Primeira empresa de RVThomas Zimmerman e Jaron Lanier 1987: Comercialização da luva DataGlove e docapacete EyePhones


Breve Histórico Década de 80 1980: Introdução do termo “Realidade Virtual” porJaron Lanier 1982: Apresentação do Super Cockpit por ThomasFurness 1985: Fundação da VPL – Primeira empresa de RVThomas Zimmerman e Jaron Lanier 1987: Comercialização da luva DataGlove e docapacete EyePhones 1989: AutoDesk apresenta o primeiro sistema de RVem um computador pessoal


Breve Histórico Disney Quest Inaugurado em 1998 Diversas atrações utilizando recursos de RealidadeVirtual• Pirates of the Caribbean — Battle for Buccaneer Gold• Virtual Jungle Cruise• CyberSpace Mountain• Buzz Lightyear's Astroblasters• Ride the Comix• Aladdin's Magic Carpet RideVídeo


Breve Histórico Disney Quest


Breve Histórico Disney Quest


RV e Jogos Joy Board, Amiga (1983)


RV e Jogos Joy Board, Amiga (1983)


RV e Jogos MindLink, Atari, anos 80 Controle “pela mente” Na verdade, lia os sinais elétricos quedisparam movimentos musculares. Não funcionava muito bem... ...e causava dores de cabeça. Não chegou a ser comercializado.


RV e Jogos MindLink, Atari, anos 80


RV e Jogos Epoc, Emotiv Systems


RV e Jogos XE Light Gun, Atari, 1987 Origens em 1936, no arcade Seeburg Ray-O-Lite Depois, mais pistolas, bazucas, espingardas...


RV e Jogos


RV e Jogos Sega Scope 3D, final dos anos 80 (para oMaster System) Shutter glasses


RV e Jogos Power Glove, Abrams/Gentile Entertainment Final dos anos 80 (para o NES) Sensores em quatro dedos, 2 bits por dedo Imprecisa, difícil de usar


RV e Jogos U-Force, NES, 1989 Radiação eletromagnetica


RV e Jogos LaserScope, Konami, NES, 1990


RV e Jogos Sega Activator, 1993


RV e Jogos Eye Toy, Sony, 2003 para play 2 Antes: Game Boy Camera (Nintendo, 1998) eDreameye (Sega, 2000)


RV e Jogos Guitar Hero, Harmonix, 2005


RV e Jogos Wii Remote ou Wiimote, Nintendo, 2006


Definições Sobre as RealidadesContinuum da Virtualidade(Paul Milgram)RealidadeAumentada(RA)VirtualidadeAumentada(VA)MundoRealRealidadesMisturadasMundoVirtualRealidadeFísicaRealidadeVirtual(RV)


Definições Sobre as RealidadesContinuum da Virtualidade(Paul Milgram)RealidadeVirtual(RV)VirtualidadeAumentada(VA)RealidadeAumentada(RA)


Realidade Virtual Ambiente tridimensional puramente virtual; Três características fundamentais : Imersão Interação Feedback Sensorial A combinação desses quatro elementos definea Realidade Virtual. [Sherman & Craig 2003]


Realidade Virtual Tempo real; Envolve, além da visão, outros sentidos; Intuitiva; Forma mais avançada de interface existente.


Classificação dos Sistemas deRV Os sistemas de Realidade Virtual podem serclassificados quanto aos níveis de: Interação Imersão


Tipos de RV (Interação) Passiva → O usuário é guiado através domundo virtual sem intervir. Exploratória → O usuário pode escolher rotas evistas, mas não interage com as entidadesvirtuais. Interativa → O usuário explora o ambientevirtual e interage com as entidades virtuais.


Tipos de RV (Imersão) Imersiva → Utiliza dispositivos especiais paraaumentar a imersão no mundo virtual.Sensação de realmente estar presente noambiente virtual. Parcialmente imersiva → Utiliza uma ou maistelas de projeção para simular o ambientevirtual. Não-imersiva → Utiliza dispositivos de interfacecomuns tais como teclado, mouse e monitor.Pouca sensação de imersão.


Tipos de RV (Imersão)Não-imersivaParcialmenteimersivaImersiva


Exemplo de RV Não-Imersiva


Exemplo de RV ImersivaParada de Ônibus Virtual


Ambientes Virtuais Desenvolvimento: OpenGL + Linguagem de programação; WorldToolKit; Java3D; VRML; X3D; Engines para jogos;


Aplicações de RVTratamento de Fobias


Aplicações de RVTratamento de Fobias


Virtualidade Aumentada Ambiente virtual tridimensional com a inserçãode elementos reais; Objetivo melhorar o ambiente virtual; Possui as mesmas características da RV.


Realidade Aumentada Ambiente real com inserção de elementosvirtuais; Combinação do mundo real com o mundovirtual; Objetivo é a melhoria da percepção do mundoreal; Deve ser tempo real;


Combinando o Real e o Virtual Requisitos: Modelos 3D precisos; Localização e propriedades óticas da câmera edo display; Calibração dos dispositivos; Combinação dos sistemas de coordenadas domundo real, dos dispositivos e do mundo virtual; Registro dos modelos 3D virtuais com o objetoreal;


Combinando o Real e o Virtual Requisitos: Rastrear os objetos no tempo, quando o usuáriomovimenta ou interage com eles.


Criação de Aplicações de RA Toolkits de desenvolvimento:• Rastreamento de posição e orientação da câmera.• Rastreamento de marcadores quadrados.• Inclusão de novos padrões de marcadores.• Fácil calibração da câmera.• Suporta aplicações em tempo real.• Distribuições SGI IRIX, Linux, MacOS e Windows.• Código livre.


Aplicações de RABlack Magic Book


Aplicações de RAAR Panchohttp://www.youtube.com/watch?v=4wz80PfbXhg


Aplicações de RA66 PS Eye Pethttp://www.youtube.com/watch?v=aPENA1Bpm68


Aplicações de RA


Aplicações de RACockpit Virtual


Dificuldades Questões de hardware Questões de software Aceitação no mercado Problemas de interação


DificuldadesHardware Relação custo/benefício ainda é alta Tempo de resposta ainda é pequeno Difícil de fazer a renderização de modelosgrandes Não há hardware barato de boa qualidade


DificuldadesSoftware Falta de padrões Pouca portabilidade Criação de modelos é difícil Muitos formatos 3D


DificuldadesAceitação Enjôos Fadiga Medo de cabos e do capacete


DificuldadesInteração Principal problema Aplicações requererem especialistas Os protótipos não são fáceis de usar… … as aplicações acabam ficando noslaboratórios.


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