Dynamic Adjustment of Stereo Parameters for Virtual Reality Tools Felipe Carvalho, Daniel R. Trindade, Peter F. Dam, Alberto Raposo, Ismael H. F. dos Santos.

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1 Dynamic Adjustment of Stereo Parameters for Virtual Reality Tools Felipe Carvalho, Daniel R. Trindade, Peter F. Dam, Alberto Raposo, Ismael H. F. dos Santos

2 Introdução  Com o aparecimento de novas tecnologias o uso da estereoscopia vem sendo mais frequente (games, cinema, realidade virtual)  Entretanto seu uso pode causar problemas como náusea e dor de cabeça caso os parâmetros não sejam ajustados corretamente

3 Introdução  Problemas relacionados a estereoscopia: Objetos com valor de paralaxe muito alto (positiva ou negativa) causam desconforto uma vez que os olhos tem dificuldade em convergir. Quando o plano de paralaxe zero não está no mesmo plano da tela (problema da acomodação/convergência). Clipping (pelas bordas da tela) de objetos na região de paralaxe negativa. Em ambientes multiescala se os parâmetros de estereoscopia forem mantidos constantes durante o cenário poderá ocorrer problema de convergência.

4 Objetivo  O objetivo do trabalho é propor uma solução capaz de ajustar dinamicamente os parâmetros de estereoscopia para aplicações de realidade virtual, incluindo aplicaçãoes com ambientes multiescala.

5 Cubemap  Provê informação sobre o ambiente virtual em um dado momento. Dado uma posição de câmera, esta estrutura é construída a partir de 6 passadas de rendering, cada uma em uma diferente direção para cobrir todo o ambiente. FOV da câmera é 90 graus, portanto a combinação de 6 frustrums resultantes gera um cubo. A orientação do cubemap é a mesma que a da câmera usada. Um shader é usado para calcular a distância do fragmento gerado para a câmera, que é armazenada no canal alpha. Os canais RGB das imagens do cubemap guardam um vetor unitário com origem no fragmento gerado apontando para a câmera.

6 Técnicas de Navegação  O modo como o usuário interage com a cena pode influenciar o efeito de estereoscopia.  O ajuste dos parâmetros de estereoscopia deve então levar em consideração de que forma o usuário navega e interage com a cena.  Neste trabalho são consideradas duas técnicas de interação: Fly – navegação livre pela cena Examine – visualização centrada em um objeto selecionado

7 Técnicas de Navegação  A velocidade de navegação do Fly é ajustada automaticamente com base em minDist (o menor valor retornado pelo cubemap para uma dada posição de câmera).  Dessa forma a velocidade de navegação é condizente com a escala em que a câmera se encontra.  Tratamento de colisão impede que a câmera atravesse os objetos da cena: toda vez que a câmera se aproxima de um objeto ela sofre um fator de repulsão que faz com que ela desvie suavemente.  Os planos de corte também são ajustados de acordo com o minDist de forma a sempre garantir a corretude destes.

8 Ajuste Dinâmico dos Parâmetros de Estereoscopia para a Navegação “Fly”  Os parâmetros de estereoscopia são ajustados dinamicamente de acordo com as seguintes equações: Dist pzero = minDist Eye sep = k * minDist Onde Dist pzero é a distância ao plano de paralaxe zero, Eye sep é a separação virtual dos olhos, minDist é o menor valor retornado pelo cubemap e k é uma constante.  Esse ajuste é feito sempre que os planos de corte forem ajustados.

9 Ajuste Dinâmico dos Parâmetros de Estereoscopia para a Navegação “Fly”  A primeira equação cria um efeito onde os objetos estão na paralaxe positiva na maior parte do tempo para gerar um efeito mais confortável de profundidade.  O uso de minDist impede que objetos na paralaxe negativa sejam clipados. É como se pudéssemos prever se um objeto entrará na área visível da câmera.  Não importa se o usuário rotacionar a câmera, o valor de minDist depende somente da posição da câmera. Dessa forma uma rotação na câmera não provoca alteração nos parâmetros da estereoscopia.

10 Ajuste Dinâmico dos Parâmetros de Estereoscopia para a Navegação “Fly”  A segunda equação ajusta a separação dos olhos de acordo com a escala em que a câmera se encontra no momento.  Por exemplo: se a câmera estiver em uma sala pode ser razoável que a separação dos olhos tenha um valor de acordo com a separação dos olhos de uma pessoa real. Porém se a câmera está olhando para um planeta inteiro, a separação dos olhos deverá ser reconfigurada para um valor maior.  A constante k é escolhida de forma a prover ao usuário uma sensação confortável de profundidade. Em nossos testes descobrimos que usando k = 0,01 gera um efeito satisfatório.

11 Ajuste Dinâmico dos Parâmetros de Estereoscopia para a Navegação “Fly”  O ajuste proposto depende das técnicas de navegação implementadas anteriormente pelos seguintes motivos: Para que esse ajuste funcione corretamente os valores de minDist gerados devem variar de forma suave. Isso é possível graças ao ajuste automatico de velocidade de navegação. O tratamento de colisão garante que não haverá quebra do efeito de estereoscopia, pois a câmera não atravessa os objetos.

12 Ajuste Dinâmico dos Parâmetros de Estereoscopia para a Navegação “Fly”

13 Ajuste Dinâmico dos Parâmetros de Estereoscopia para a Navegação “Examine”  Nesta abordagem decidimos posicionar o plano de paralaxe zero no centro do objeto selecionado.  A distância entre os olhos é determinada por uma constante multiplicada pelo volume envolvente do objeto selecionado. Para nossos testes usamos o valor de 0,18 para a constante.  Esse ajuste garante um efeito estereoscópico interessante uma vez que metade do objeto está na paralaxe negativa sem que ocorra clipping nas bordas.

14 Conclusão  Em nossos testes informais verificamos que os ajustes propostos produzem estereoscopia confortável e facilita o uso de aplicações estereoscópicas de realidade virtual pois o usuário não precisa se preocupar com o ajuste dos parâmetros.  Como trabalho futuro pretendemos conduzir testes de usuário formais.

15 Dúvidas ??