Εικονική Πραγματικότητα

Δασκαλάκη Αναστασία

ΠλοήγησηΤι είναι;Δομικά ΣυστατικάΈννοιεςΙστορίαΥλικόΚατηγορίεςΕικονική Πραγματικότητα και ΔιαδίκτυοΕικονικά συνεργατικά περιβάλλονταΠεδία εφαρμογώνΕπίλογος

Τι είναι εικονική πραγματικότητα;

«Η εικονική πραγματικότητα είναι μιαεμβυθισμένη, πολυ-αισθητική εμπειρία.Χαρακτηρίζεται από την ψευδαίσθηση τηςσυμμετοχής σε ένα συνθετικό περιβάλλονκαι όχι απλώς από την εξωτερικήπαρατήρηση ενός τέτοιου περιβάλλοντος».(M. Gigante “Virtual Reality: Definitions, History andApplications, 1993)

Τι είναι εικονική πραγματικότητα;Πιο συγκεκριμένα

Είναι μία διεπαφή, η οποία συνδυάζει διαφορετικάτεχνικά συστήματα με σκοπό να δώσει τηδυνατότητα στον χρήστη να αλληλεπιδράσει σεπραγματικό χρόνο με μία εφαρμογή για τηναπεικόνιση (visualization), την περιγραφή τηςκίνησης (animation), την παραγωγή (generation)και την μεταβολή (modification) τρισδιάστατωνδεδομένων, δημιουργημένων από υπολογιστή ταοποία βλέπει στερεοσκοπικά.

Έννοιες της εικονικής πραγματικότητας

Εμβύθιση: Η ψευδαίσθησητης ύπαρξης του χρήστη μέσασε ένα εικονικό περιβάλλον

Πλοήγηση : Γίνεται μεδιαισθητικό και φυσικό τρόπο

Αλληλεπίδραση: Δυνητικήαναπαραγωγή του εικονικούπεριβάλλοντος ανάλογα με τιςενέργειες του χρήστη σε«πραγματικό» χρόνο (in realtime)

Οτιδήποτε αναπαριστάται στην εικονικήπραγματικότητα δεν υπάρχει απαραίτητα στηνπραγματικότητα, αλλά απαιτεί την ικανότητα τουχρηστή να φανταστεί (imagine) πράγματα που δενυπάρχουν.Burdea G. & P. Coiffet (2003) Virtual Reality Technology, 2nd edition,Wiley, NJ.

Δομικά Συστατικά

περιεχόμενο(content)

γεωμετρία (geometry)

δυναμική (dynamics)

Panorama

Robert Barker(1778) Πανοραμική άποψη της πόλης τουΕδιμβούργου. Καμβάς ύψους 3 μέτρων σε κυκλικό δωμάτιο μεδιάμετρο περίπου 18 μέτρα.

SensoramaΔημιουργός οκινηματογραφιστής MortonHeilig το 1956.Προσφέρει μια βόλτα μεμοτοσυκλέτα στους δρόμουςτου Μανχάταν.Χρησιμοποιούνται 3Δγραφικά, στερεοσκοπικόςήχος και δονητές. Ο χρήστηςτου μπορεί επίσης να νοιώσειτον αέρα να τον χτυπάει στοπρόσωπο και να μυρίσειαρώματα της πόλης.

Sword of Damocles (Σπαθί του Δαμοκλή)

Το 1968, ο Ivan Sutherlandκατασκευάζει ένα HDM(Head Mounted Display) τοοποίο πήρε το όνομα τουαπό το γεγονός ότικρεμόταν από το ταβάνι.είχε μηχανική ανίχνευσητης κίνησης του κεφαλιούκαι πρόβαλλε εικόνες πάνωστον πραγματικό κόσμο.

Υλικό συστημάτων εικονικής πραγματικότητας

Η διεπαφή με τον χρήστη ενός εικονικούπεριβάλλοντος αποτελείται απόΣυσκευές εισόδου – ανίχνευσης των ενεργειώντου χρήστη προ το εικονικό περιβάλλον.Συσκευές εξόδου – παρουσίασης του εικονικούκόσμου στον χρήστη.

Συσκευές εισόδου

Συσκευές χειρός (hand-held devices): χειριστήριο (joystick) , space ball , τρισδιάστατοποντίκι (3D mouse), χρησιμοποιούνται για τηνκίνηση στα εικονικά περιβάλλοντα με διάφορουςβαθμούς ελευθερίας

Γάντια δεδομένων (data gloves) προσαρμόζονται στο χέρι και χρησιμοποιούνταιγια τον προσδιορισμό της κίνησης του χεριού.

Ιχνηλάτες θέσης (position trackers) ήεπεξεργαστές βίντεο χρησιμοποιούνται γιααναγνώριση κίνησης του σώματος ή τουκεφαλιού ή αλληλεπίδρασης σε ένα εικονικόπεριβάλλον

Η αποτελεσματικότητα της αλληλεπίδρασης με το εικονικόπεριβάλλον εξαρτάται από την ευαισθησία των συσκευώνεισόδου και της “μεταφοράς” (metaphore) της αλληλεπίδρασης.

Συσκευές εξόδου...Στερεοσκοπικά κράνη: (head-mounted displays – HMD): κράνη με προσαρμοσμένεςδύο οθόνες υγρών κρυστάλλων (liquid crystal display – LCD) κοντά στα μάτια πουπροσδίδουν την αίσθηση του βάθους.

Τρισδιάστατα γυαλιά

Συστήματα προβολής: Επιτρέπουν τηναναπαραγωγή του εικονικούπεριβάλλοντος στο φυσικό χώρο (π.χ. τοίχους δωματίων, επιφάνειες τραπεζιών). Σύστημα Αυτόματου ΕικονικούΠεριβάλλοντος Σπηλαίου (CAVE)

...Συσκευές εξόδου

Απτικές συσκευές ή συσκευέςανάδρασης: (tactile/force feedback devices): δίνουν την δυνατότητα μίμησης της αίσθησηςτης αφής, της βαρύτητας ή της αντίστασης

Συσκευές τρισδιάστατου ήχου: παρέχουνστερεοσκοπικό ήχο και δίνουν την αίσθησηότι ο ήχος προέρχεται από μια συγκεκριμένηπηγή στο χώρο

Κατηγορίες Συστημάτων VR

Τέσσερις οι βασικές κατηγόριες συστημάτων εικονικήςπραγματικότητας ανάλογα με την σχέση τους ως προς τονπραγματικό κόσμο και τον εξοπλισμό που χρησιμοποιούν.

τα περιβάλλοντα βύθισης (immersiveenvironments)τα περιβάλλοντα μη-βύθισης ή γραφείου (non-immersive, desktop environments)τα προβαλλόμενα περιβάλλοντα (projectedenvironments)περιβάλλοντα επαυξημένης πραγματικότητας(augmented environments)

Περιβάλλοντα βύθισηςΒασίζονται σε συσκευές που απομονώνουν τον χρήστηαπό το εξωτερικό περιβάλλον (πχ. στερεοσκοπικά κράνησε διατάξεις προβολής) που επιτρέπουν την εμβύθιση.

Περιβάλλοντα μη-βύθισης ή γραφείουΒασίζονται σε προσωπικούς υπολογιστές με δυνατότηταυποστήριξης εξειδικευμένων περιφερειακών πλοήγησηςστον τρισδιάστατο εικονικό χώρο και χρήσηςστερεοσκοπικών γυαλιών ή κράνους και ο χρηστής έχεισυνείδηση του φυσικού χώρου στον οποίο βρίσκεται. Ηαίσθηση της εμβύθισης σε αυτό το είδος εικονικώνπεριβαλλόντων είναι νοητική.

Προβαλλόμενα περιβάλλονταΑφορούν ένα πραγματικό περιβάλλον πάνω στον οποίοπροβάλλεται το εικονικό με χρήση πολλαπλών οθόνων πουκυκλώνουν το χρήστη και επιτρέπουν σε πολλούςανθρώπους να παρακολουθούν τα δρώμενα ταυτόχρονα,όπως το σύστημα CAVE και Virtual Dome.

Περιβάλλοντα επαυξημένηςπραγματικότηταςΠροσθέτουν στον πραγματικό κόσμο εικονικά στοιχεία ταοποία ο χρήστης βλέπει μέσα από διαφανείς συσκευέςπροβολής συνήθως προσαρτημένες στο κεφάλι του ή άλλεςφορητές συσκευές.

Εικονική Πραγματικότητα και ΔιαδίκτυοΗ εικονική πραγματικότητα είναι δυνατή και μέσωτου Internet με τη χρήση της γλώσσας VirtualReality Modelling Language (VRML). Η γλώσσαVRML επιτρέπει και υποστηρίζει:

την απεικόνιση και δημιουργία τρισδιάστατωνκόσμων από τον φυλλομετρητή μαςτην αλληλεπίδραση του χρήστη με τρισδιάσταταγραφικά περιβάλλοντα

Η VRML υποστηρίζει την δημιουργία τρισδιάστατωνσυνεργασιακών on-line περιβαλλόντων καιπολυχρηστικών on-line κοινωνιών (virtualοnline communities).

Εικονικά συνεργατικά περιβάλλοντα(ΕΣΠ)

Τα ΕΣΠ είναι διαμοιραζόμενοι εικονικοί κόσμοι μέσω ενόςδικτύου υπολογιστών στους οποίους μπορούν νασυμμετέχουν χρήστες. Στους συμμετέχοντες παρέχονταιγραφικές αναπαραστάσεις του εαυτού τους, αποκαλούμενεςεικονικοί εκπρόσωποι (avatars), οι οποίοι μεταβιβάζουνπληροφορίες σχετικά με την ταυτότητά τους, την παρουσία τους, τη θέση τους, και τις δραστηριότητες τους στο ΕΣΠ. Οισυμμετέχοντες αλληλεπιδρούν με το περιεχόμενο του ΕΣΠ διαμέσω των εικονικών εκπροσώπων και επικοινωνούν μεταξύ τουςχρησιμοποιώντας διάφορα μέσα συμπεριλαμβανομένου τουήχου, βίντεο, χειρονομίες, και κείμενο.»(Benford et al., 2001)

Πεδία εφαρμογών

ΨυχαγωγίαΒιομηχανία άμυναςΠροσομοίωση πτήσηςΕκπαίδευσηΙατρική προσομοίωσηΑρχιτεκτονικός σχεδιασμός

Μουσεία και πολιτιστικοί φορείς

Επίλογος

H δυνητική πραγματικότητα είναι μια εμπειρία κοινήςχρήσης, που υπάρχει αντικειμενικά όπως ο φυσικόςκόσμος, που φτιάχνεται σαν ένα έργο τέχνης και βιώνεταιτόσο ελεύθερα και ακίνδυνα όσο ένα όνειρο. Όταν ηδυνητική πραγματικότητα θα γίνει ευρέως διαθέσιμη, γύρωστο τέλος του αιώνα, δεν θα θεωρείται να είναι ένα μέσο,που χρησιμοποιείται στην φυσική πραγματικότητα, αλλάμάλλον μια επιπλέον πραγματικότητα. Η δυνητικήπραγματικότητα ανοίγει μια καινούργια ήπειρο από ιδέεςκαι δυνατότητες. (Jaron Lanier VPL Research Inc ,έκθεση Texpo ,1989)