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UFSC-CTC-INE Prof. Raul Sidnei Wazlawick Realidade Virtual.

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1 UFSC-CTC-INE Prof. Raul Sidnei Wazlawick Realidade Virtual

2 O que é Realidade Virtual ? A realidade virtual pode ser considerada como forma de visualizar, manipular, explorar, interagir e modificar dados complexos através do computador. É considerada o tipo de interface homem-máquina mais avançada atualmente disponível.

3 Como isso acontece ? A RV permite que usuários possam interagir com objetos do mundo virtual através da simulação dos seus sentidos. Tal simulação dá a sensação de se estar manipulando objetos como no mundo real.

4 Principais conceitos envolvidos imersão; interação; envolvimento; grau de realismo.

5 A imersão Impõe ao usuário, a sensação de estar dentro do ambiente. Reflete os movimentos do usuário dentro do ambiente através de diversos dispositivos, tais como o capacete, a luva, e outros.

6 A interação É definida como a capacidade que o sistema de RV tem de responder ao usuário.

7 Interação Depende de: Capacidade de detectar as ações do usuário; Capacidade de modificar o mundo virtual com rapidez; Capacidade de gerar ações sobre os sentidos do usuário.

8 O envolvimento Está ligado à capacidade que o sistema de RV possui de cativar ou engajar o usuário para uma certa atividade. É o aspecto que está menos vinculado ao lado tecnológico, dependendo mais da criatividade de quem projeta o ambiente.

9 O grau de realismo Se refere à qualidade da imagem, do som, do tempo de resposta, etc. Avalia todos os aspectos do ambiente pertinentes a quão real o sistema se apresenta.

10 O que não é RV ? RV x Computação Gráfica

11 Classes de RV RV Imersiva RV Não Imersiva

12 RV Imersiva O usuário se sente dentro do ambiente virtual. Para tanto, veste um capacete de realidade virtual, luva, rastreador de posição e fones de ouvido. Pode-se utilizar também dispositivos baseados em projeção. (Ex. Caves)

13 RV Não Imersiva Baseada em monitores

14 Sistema de Telepresença A pessoa está em um ambiente separado dela fisicamente. Implantada através de mecanismos de teleoperação. A idéia é que as ações do usuário alterem um mundo físico real diferente daquele onde ele se encontra. Estes sistemas são muito utilizados para treinamento ou manipulação de objetos à distância

15 Sistema de Realidade Virtual O usuário participa de um mundo virtual gerado por computador usando dispositivos usuário Sistemas de percepção Sistemas de músculos Ação Sensação Interface Homem-máquina Ambiente Virtual Sinais de Controle Sinais Sensoriais

16 Sistema de Realidade Aumentada Combinação do ambiente real com o ambiente virtual Ponto crítico: sobreposição exata do mundo real com o virtual Cirurgião com HMD Visão do cirurgião Tomografia 3D do cérebro

17 Sistema de Realidade Melhorada Variação do sistema de realidade aumentada. O sistema de processamento de imagem gera informações adicionais O resultado pode ser tanto melhoria espectral quanto espacial. Ex. Geração de imagens obtidas através da ampliação do espectro visível humano e anotação de características do objeto, tal como distância, etc. (Estilo Robocop...)

18 Dispositivos de Realidade Virtual Sua função é gerar a sensação de imersão no usuário atuando de duas formas: - lendo os movimentos realizados pelo usuário através de: (i) leitura da posição de um ponto no corpo do usuário (rastreamento), ou (ii) leitura do ângulo de flexão ou rotação de um membro ou parte do corpo do usuário; - impressionando seus sentidos a fim de simular sensações, o que ocorre em geral sobre a visão, a audição e o tato.

19 Dispositivos de Visão Head Mounted Display (HMD) Stereo Glasses ou Shutter Glasses

20 Head Mounted Display (HMD) Um visor para cada olho com visão estereoscópica Sensor de posição absoluta da cabeça Fones estereofônicos

21 Head Mounted Display (HMD) Também conhecidos como VPC - Visores Presos à Cabeça, exibem as imagens de uma cena virtual em duas pequenas telas (uma para cada olho). Estes dispositivos podem ser construídos com dois tipos de monitores, os CRTs ou monitores de TV e os monitores de cristal líquido (LCDs).

22 Feedback Visual/Auditivo Head Mounted Display (HMD)

23 Stereo Glasses ou Shutter Glasses

24 Óculos com lentes de cristal líquido capazes de bloquear sua visão quando necessário. O sistema funciona do seguinte modo: - exibe-se na tela a imagem correspondente à do olho esquerdo e bloqueia-se a visão do olho direito - a seguir faz-se o contrário, ou seja, exibe-se a imagem do olho direito e bloqueia-se a visão do esquerdo. Baseado no Cintilamento

25 Dispositivos de Rastreamento Mecânicos Ultra-sônicos Magnéticos Extração de imagens Óticos Sem referencial

26 Luvas Eletrônicas As luvas eletrônicas, buscam capturar os movimentos das mãos e dos dedos, para utilizá-los como forma de interação com o usuário. Os modelos mais conhecidos são: a Data Glove, criada pela empresa VPL, que utiliza fibra ótica e mediadores de luminosidade, e a Power Glove, criada pela empresa Mattel, que usa tinta condutora para aferir o movimento dos dedos.

27 Luvas Eletrônicas Sensores de flexão para os cinco dedos Sensor de posição absoluta do punho

28 Imagem gerada pelo computador com posição da DataGlove Integração Visuomotora Luvas Eletrônicas

29 Luvas Eletrônicas e Capacetes

30 Dispositivos Geradores de Sensação de Tato e Força Estes dispositivos são denominados de haptic interfaces e são responsáveis por produzirem a sensação de tato (touch feedback ) ou de força (force feedback ). São utilizados em ambientes de RV para enfatizar ainda mais a sensação de imersão.

31 Dispositivos Geradores de Sensação de Tato e Força A sensação de tato provê informações sobre a geometria da superfície, sua textura ou sua temperatura. Por outro lado, a sensação de força fornece informações sobre o peso do objeto e sua consistência.

32 Dispositivos Geradores de Sensação de Tato e Força Interface Háptica [Toque e Força]

33 Digitalizador 3D Sensores Especializados Outros Periféricos para RV

34 The Cave Ambiente Imersivo 3D Multiusuário Outros Periféricos para RV


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