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Realidade Virtual Márcio Ferreira Barros

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Apresentação em tema: "Realidade Virtual Márcio Ferreira Barros"— Transcrição da apresentação:

1 Realidade Virtual Márcio Ferreira Barros

2 Roteiro Interfaces Não-Convencionais; Definição de RV; Contextualização Historica da RV; Ambientes Virtuais Distribuídos; Periféricos para RV; Aplicações; RV em Medicina; Referências;

3 Telepresença Telepresença é uma situação, onde uma pessoa está objetivamente presente num ambiente real que está separado fisicamente da pessoa no espaço; Tipos de Sistemas com Interfaces Não Convencionais

4 Realidade Virtual O usuário participa de um mundo virtual gerado no computador, usando dispositivos sensoriais de percepção e controle; Um ambiente virtual pode ser projetado para simular tanto um ambiente imaginário quanto um ambiente real;

5 Tipos de Sistemas com Interfaces Não Convencionais Realidade Aumentada É a combinação da visão do ambiente real com o ambiente virtual; Esse tipo de sistema é obtido mesclando-se sistemas de telepresença e realidade virtual;

6 Tipos de Sistemas com Interfaces Não Convencionais Realidade Melhorada Variação do sistema de realidade aumentada, onde um sistema de processamento de imagem gera informações adicionais para serem sobrepostas à imagem real; O resultado final pode ser tanto uma melhoria espectral quanto espacial, gerando transformações e anotações sobre a imagem; A geração de imagens obtidas através de ampliação do espectro visível do olho humano e a anotação de características específicas dos objetos como distância, tipo, etc., são exemplos de melhoria de uma imagem.

7 Configuração Genérica dos Sistemas com Interfaces Não Convencionais

8 Realidade Virtual

9 Sistema computacional usado para criar um mundo artificial no qual o usuário tenha a impressão de ESTAR, a possibilidade de NAVEGAR e de MANIPULAR objetos. Definição Características Meio de comunicação Interação intuitiva no espaço 3-D em tempo-real IMERSÃO, INTERAÇÃO e PRESENÇA Interface por canais multi-sensoriais

10 Exemplo Sala virtual com 3 bolas em movimento Interação com mouse ou teclado (Interação) Interação com data glove (VR) Dataglove com « vibrador » (Presença) Uso de óculos estéreo (Imersão) Visualização em tela grande

11 Simulação Sensorial Visão: óculos estéreo, HMD, CAVEs, real- time video input Audição: head phones e som renderizado Fala: real-time audio input Tato: DataGloves, DataSuites e dispositivos c/retorno de força (exo-esqueletos) Olfato: ?? (cheiro artificial)

12 1838 – Visão estereoscópica – Stereopticon Cinema – modificação de nossa visão da realidade, aumenta e altera a percepção Tecnologia de simulação de vôo – Link Trainer (1929) – interatividade e movimento (mecânico) A História de uma Idéia Cinerama (1952) – 3 projetores

13 Anos 60: Sensorama – visor de realidade virtual mecânico; CAD; visor tridimensional; simuladores de vôo. Anos 70: computadores pessoais, videogames, luva para interação com computador, comunicação global. Anos 80: educação interativa assistida por computador; computação gráfica no cinema e em documentos; computadores mais poderosos; primeira conferência profissional sobre RV; incremento da exploração comercial da RV. Aplicações: entretenimento, educação, pesquisa científica, teletrabalho, medicina, férias virtuais (!) A História de uma Idéia

14 Estrutura de um Sistema de Realidade Virtual

15 Tipos de Sistemas de RV Multi-Usuários Resposta rápida a novos requisitos do sistema; Capacidade de manutenção; Suportar interação em tempo real; Fidelidade da inserção do usuário no mundo virtual em relação a uma referência; Alta taxa de quadros por segundo, reusabilidade e portabilidade; Ajustamento a novas interfaces e dispositivos de visualização; Requisitos para capacidades adicionais; Requisitos de Ambientes Virtuais Distribuídos

16 HMD – Head Mounted Display Um visor de LCD para cada olho com visão estereoscópica Sensor de posição absoluta da cabeça Fones estereofônicos

17 Stereo Glasses/Shutter Glasses Óculos de cristal líquido Display alterna imagens para o olho esquerdo e direito a uma taxa de 30 imagens/segundo Usa monitor convencional Sincronizado por raios infra-vermelhos StereoGraphics CrystalEyes shutter glasses

18 BOOMs Binocular Omni-Orientation Monitor Colocados em uma caixa, presa a um braço mecânico; Usam tubos de raios catôdicos; Alta resolução; Rápido; Tracker embutido; Confortável; Caros;

19 Trackers (mecânicos) Braço mecânico Muito rápidos Precisos Movimentos restritos

20 Trackers (eletromagnéticos) Cálculo da posição e/ou orientação por campo magnético Rápido Problemas de interferência Movimento limitado Caro

21 Trackers (óticos) Tipicamente leds piscando, monitorados por uma câmera em uma posição fixa Rápido Problemas de interferência pelas condições de luz ambientes

22 Trackers (Acústicos) Usa ultrassom para medir posição e orientação Lentos Imprecisos Receptores posicionados em L

23 Data Gloves Sensores de flexão para os cinco dedos Sensor de posição absoluta do punho DataGlove

24 Joystick 3D Trackball 3D Dispositivos interativos

25 Haptic and Force Feedback Permitem a sensação de tato Tactile feedback: por vibradores ou bolhas de ar Force feedback: permite a simulação de restrições físicas Exoesqueletos

26 Caverna Digital Cave Ambiente Imersivo 3D Multiusuário

27 Periféricos para Realidade Virtual Digitalizador 3D Sensores Especializados

28 Periféricos para Realidade Aumentada ImmersaDesk Display 3D sincronizado com óculos Polaroid e joystick 3D

29 Feedback Visual/Auditivo Atuador Usuário Computador Imagem 3D Sensores Atuação Posição Coordenação visuomotora

30 Feedback de Forças Atuador Usuário Computador Imagem 3D Sensores Atuação Posição Coordenação visuomotora Feedback

31 Artes - Pinturas em relevo, esculturas, museus virtuais, música com instrumentos virtuais; Jogos; Turismo Virtual; Passeio Ciclístico Virtual; Esportes Virtuais - aperfeiçoar a tacada de golfe com lições em tempo real; Cinema Virtual - (platéia define o final); Montanha Russa Virtual; Aplicações Entretenimento

32 Visualização de protótipos ; Simulação de montagens; Simulação da dinâmica de estruturas articuladas ; Simulação do processo produtivo ; Planejamento da obra ; Inspeção tridimensional em tempo real ; Decoração de ambientes ;Decoração de ambientes ; Avaliação acústica ; Aplicações cientifícas Visualização de superfície planetárias; Síntese molecular ; Análise de comportamento de estruturas atômicas e moleculares ; Análise de fenômenos físico-químicos ; Aplicações Engenharia, design e arquitetura

33 Educação e treinamento Laboratórios Virtuais; Vídeo-conferência ; Consulta a bibliotecas virtuais; Comércio Eletrônico Shop3D (publicidade e comércio eletrônico); ShopRural (feira rural virtual); Shopping Nacional (shopping 3D de 2 andares); VR Shopping (entretenimento e comércio eletrônico); Templo da música (loja de CD´s); Loja virtual (loja de móveis); Aplicações

34 Início dos esforços simulados para treinamento antes da 2 Guerra Mundial; SIMNET – Espaço Cibernético das Forças Armadas Americanas (simuladores de guerra, campos de batalha, tanques) "Tão importante como entretenimento quanto para o treinamento das forças armadas" "Os generais do próximo século serão capazes de controlar a guerra em andamento, através de um simples movimento da mão ou do olho, e se colocar, usando a telepresença, no meio do campo de batalha." "No futuro, podemos esperar que as forças armadas persigam economia e maior eficiência em batalhas, através da utilização da tecnologia da realidade virtual." Aplicações Forças armadas

35 Realidade Virtual em Medicina

36 Áreas de Aplicação PlanejamentoPlanejamento ImagenologiaImagenologia Endoscopia virtualEndoscopia virtual Cirurgia virtualCirurgia virtual BiomecânicaBiomecânica TelecirurgiaTelecirurgia Mundos artificiaisMundos artificiais BiosimulaçãoBiosimulação

37 Simulação de Endoscopia Manipuladores Tridimensionais com Sensores Digitais EndocirurgiaLaparoscopia

38 Simulação de Endoscopia Manipuladores Visualizadores

39 Estação de Simulação Imagens geradas em 3D Simulação de Cirurgia Videolaparoscópica

40 Treinamento por Realidade Virtual Venopunção

41 Ureteroscopia Treinamento por Realidade Virtual

42 Simulação de Microcirurgias Stand com micromanipuladores Visão do campo cirúrgico simulado

43 Simulação de Microcirurgias

44 Realidade Aumentada Virtual Temporal Bone ImmersaDesk com Óculos Polaroid e Joystick 3D

45 Superposição de Imagens Visão do cirurgião Tomografia 3D do cérebro Cirurgião com HMD

46 Software de Desenvolvimento de RV

47 Referências Realidade Virtual e a Exploração do Espaço Cibernético – Apresentação do Livro


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