Virtual Reality_part2

VITRUALREALITY

Papaspyrou Alexandros ΑΜ: 41684

Παρουσίαση για το μάθημα Υ.Ν. με θέμα την Εικονική Πραγματικότητα

2nd PART

Papaspyrou Alexandros 2

Ως εικονική πραγματικότητα (Virtual Reality, VR) ορίζεται ένα περιβάλλον βασισμένο σε υπολογιστή, ισχυρά αλληλεπιδραστικό, στο οποίο ο χρήστης γίνεται συμμέτοχος σε έναν «εικονικά πραγματικό» κόσμο.

Πιο αφηρημένα, είναι μια διαδικασία η οποία δίνει τη δυνατότητα στο χρήστη να συμμετάσχει σε αφηρημένους χώρους όπου φυσική μηχανή και φυσικός παρατηρητής δεν υπάρχουν

3

« Η χρήση της μοντελοποίησης και της προσομοίωσης μέσω υπολογιστικών συστημάτων προκειμένου να δώσει στον χρήστη την δυνατότητα να αλληλεπιδράσει με ένα τεχνητό τρισδιάστατο οπτικό περιβάλλον. Οι εφαρμογές της εικονικής πραγματικότητας εμβαπτίζουν τον χρήστη σε ένα υπολογιστικό περιβάλλον το οποίο προσομοιώνει την πραγματικότητα μέσω της χρήσης interacti ve συσκευών, οι οποίες στέλνουν και λαμβάνουν πληροφορία.»

“Εγκυκλοπαίδεια Britannica”Papaspyrou Alexandros

4

Η Εικονική Πραγματικότητα αποτελεί ουσιαστικά ένα interface υψηλού επιπέδου που περιλαμβάνει προσομοιώσεις πραγματικού χρόνου σε τρισδιάστατο χώρο και αλληλεπιδράσεις μέσα από πολλά κανάλια αισθήσεων.

Συνήθως η εικονική πραγματικότητα περιγράφεται με τα τρία Ι -immersion, interaction, imagination (εμβύθιση, αλληλεπίδραση, φαντασία)- περιοριζόμενη από την ανθρώπινη φαντασία όσον αφορά στις εφαρμογές της. Θεωρούμενη ως ένα υπολογιστικό σύστημα, η βασική διάκρισή της από τα συμβατικά είναι ότι θέτει τον άνθρωπο στο κέντρο και οργανώνεται γύρω από τις αισθήσεις του.

Papaspyrou Alexandros


Η δυνητική πραγματικότητα

Συνιστά ένα αισθητό κόσμo στoν oπoίo δεν αντιστoιχεί καμιά φυσική oντότητα, εκτός αυτής των πληρoφoριακών αρχείων και διαδραστικών αντικειμένων των πρoγραμμάτων

Μια πραγματικότητα που καθιστά τoν παρατηρητή ενεργό με τo βλέμμα και το σώμα του και όχι εξ’αιτίας μιας oθόνης και μιας γραφικής διασύνδεσης (interface)

6

Η έννοια του δυνητικού (vιrtuel)

περικλείει τρεις διακριτές έννοιες: την εμβύθιση (immersion)την αλληλεπίδραση (interaction)την πλοήγηση (navigation)

Τεχνικές που αφορούν τη φυσική καταβύθιση στην εικόνα με τη βοήθεια στερεοσκοπικών κρανών που προκαλούν την αίσθηση του ότι περνάμε “μέσα από τον καθρέπτη”

Υπάρχει μια άλλη μορφή καταβύθισης (διανοητική), η οποία συνίσταται στο να είμαστε μέσα στην εικόνα μέσω μιας

πολυσύνθετης διαδικασίας της σκέψηςPapaspyrou Alexandros

7

Αλλαγή προοπτικής

αλλαγή στον τρόπο επαφής και διαχείρισης του χώρουη “δυνητική πραγματικότητα” μας πάει πoλύ μακριά, μεταφέρoντάς μας στην άλλη πλευρά της oθόνης, βυθίζoντάς μας μέσα σε ένα αισθητικo-κινητικό μπάνιo φανταστικών κόσμων

δυνητικό δεν σημαίνει φανταστικόη “δυνητική πραγματικότητα” δεν συνιστά ένα υπαρκτό αντικείμενο, αλλά μπορούμε να πούμε ότι υπάρχει σαν πραγματικό αποτέλεσμα


8

Τα τρία «I»

G. Burdea (University Rutgers) εγγράφει τη δυνητική πραγματικότητα σε ένα τρίγωνο με κορυφές τις τρεις θεμέλιες πτυχές της

Εμβύθηση – Φαντασία - ΑλληλεπίδρασηPapaspyrou Alexandros

9

Ο ορός Virtual Reality, αρχικά είχε προέλθει από τον Jaron Lanier, που αποτελούσε και τον ιδρυτή της VPL Research το έτος 1989. Βέβαια, υπάρχουν και άλλες ορολογίες που αναφέρονται στο θέμα του Virtual Reality. Μερικές από αυτές είναι η Τεχνητή Πραγματικότητα (Artificial Reality ), που πρωτοεμφανιστηκε από τον Myron Krueger κατά την δεκαετία του 70, το Cyberspace που οφείλεται στον William Gibson το 1984, και η σχετικά πιο σύγχρονη είναι αυτή που ασχολείται με Virtual Words και Virtual Environments ( 1990 ).


10

Συσκευές για την εικονική πραγματικότητα



MIT 1963Sketchpad Project

Εικονική πραγματικότητα = αλληλεπίδραση + πραγματικότητα


1995 Effectiveness of computer-generated (VR) graded exposure in the treatment of acrophobia in American Journal of Psychiatry


VR Comes to the Public’s Attention

1987 Article by Jim Foley that features the VPL Data Glove


Virtual Workbench-1995 (Responsive Workbench, Immersidesk, etc.)


FakeSpace Boom Display 1990


Super Cockpit - Tom Furness

17

• Χειριστήριο (joystick) • Σφαίρα πλοήγησης (space ball), • Τρισδιάστατο ποντίκι (3D mouse-space mouse), • Γάντια μετάδοσης δεδομένων (data gloves). • Συσκευές εντοπισμού θέσης • Συσκευές καταγραφής video.

Συσκευές για την εικονική πραγματικότηταPhysical – Logical – Input Mode


18

REQUEST MODE

EVENT MODEPapaspyrou Alexandros


MOUSE TRACKBALL LIGHT PEN

DATA TABLET JOYSTICK SPACEBALL


Τα γάντια είναι εξοπλισμένα με συσκευές αφής, που δίνουν την αίσθηση της αφής στο χρήστη, ώστε να μπορεί να σηκώσει και να μετακινήσει αντικείμενα στο εικονικό περιβάλλον. Υπάρχουν επίσης γάντια εφοδιασμένα με αίσθηση αφής ή/και με δύναμη ανάδρασης.


Σήμερα, υπάρχει μια ποικιλία συσκευών όπως γάντια μεταφοράς δεδομένων ( data gloves ), joysticks, και hand – held wands που επιτρέπαν τον χρήστη να καθοδηγηθεί μέσα από έναν κόσμο εικονικής πραγματικότητας και να έρθει σε επαφή με εικονικά αντικείμενα. Ακόμα συσκευές διάφορων τύπων, όπως αναγνώρισης φωνής και tactile and force feedback και άλλες πολλές χρησιμοποιούνται ώστε να εμπλουτίσουν την εμπειρία βύθισης και να δημιουργήσουν πιο αληθοφανές καταστάσεις. Ένα γάντι μετάδοσης δεδομένων επιτρέπει την αλληλεπίδραση με τα τεκταινόμενα σε έναν κόσμο εικονικής πραγματικότητας.

http://www-vrl.umich.edu/intro/GrabWheel_cut_mid.gif


HEAD MOUNTED DISPLAY ( HMD )Το Head Mounded Display, αποτελούσε την πρώτη συσκευή που είχε την ικανότητα να προμήθευε των χρήστη της, και πιο συγκεκριμένα αυτόν που την φοράει, με μια καταλυτική και βυθιστικη εμπειρία.

Η πρώτη δοκιμή και επίδειξη έγινε το 1965 από τους Evans and Sutherland, οι οποίοι παρουσίασαν το Head Mounted Stereo Display.

Χρειάστηκαν περισσότερα από 20 χρόνια, ώστε η VPL Research να παρουσιάσει το πρώτο εμπορικό πλέον HMD, που έμεινε γνωστό με το όνομα Eye phone ( 1989). Ένα τυπικό HMD, περιλαμβάνεται από 2 πολύ μικρές οθόνες προβολής και ένα οπτικό σύστημα το οποίο εκπέμπει τις εικόνες από τις οθόνες στα μάτια καταφέρνοντας να παρουσιάσει μια σταθερή όψη ενός κόσμου εικονικής πραγματικότητας. Επίσης, υπάρχει και ένας ανίχνευτης κινήσεως που συνεχώς μετράει την τοποθεσία και τον προσανατολισμό του κεφαλιού του χρήστη και που επιτρέπει να προσαρμόσει την εικόνα που αναπαράγεται από τον υπολογιστή ανάλογα με την βλέψη του χρήστη. Αυτό έχει σαν άμεσο αποτέλεσμα ο χρήστης να μπορεί να περιφέρεται μέσα στο καθορισμένο περιβάλλον της εικονικής πραγματικότητας.

Για να ξεπεραστεί το εμπόδιο του μάλλον όχι και τόσο βολικού HMD κατασκευαστικών παράλληλα projects όπως είναι το Cave και το Boom.


BOOM• Το Boom ( Binocular Omni – Orientation Monitor ) από τον Fakespase αποτελεί ένα

head – coupled stereoscopic display device, με οθόνες και ένα οπτικό σύστημα που είναι τοποθετημένα μέσα σε ένα κουτί που είναι συνδεδεμένο με ένα multi – link arm.

• ο χρήστης κοιτάει μέσα από δυο τρύπες που βρίσκονται στο κουτί και βλέπει τον εικονικά πραγματικό κόσμο, και μπορεί να οδηγήσει το κουτί ουσιαστικά σε οποία θέση επιθυμεί ανάλογα βέβαια και με την λειτουργικότητα της συσκευής.

• Ο εντοπισμός της θέσεως του κεφαλιού γίνεται με την βοήθεια κατάλληλων αισθητήρων που βρίσκονται σε διάφορα καίρια σημεία στο χέρι που κρατάει το κουτί.

http://www-vrl.umich.edu/intro/AndreOnBoom_lts.jpg


VisionDome


CAVE SYSTEM ( SCHEMATIC PRINCIPLE )

• Το Cave ( Cave Automatic Virtual Environment ), έχει αναπτυχθεί και δημιουργηθεί από το Πανεπιστήμιο του Ιλλινοις στο Σικάγο και παρέχει την παραίσθηση της βύθισης με το να προβάλλει σταθερές εικόνες στον τοίχο και στο πάτωμα ενός κύβου που έχει τις διατάσεις δωμάτιου.

• Αρκετά άτομα με την χρησιμοποίηση των κατάλληλων ελαφρών stereo glasses μπορούν να εισέλθουν και να περπατήσουν ελεύθερα μέσα στην σπηλιά ( Cave ).

http://www-vrl.umich.edu/intro/cave.html

28Papaspyrou Alexandros


ΞΕΧΩΡΙΣΤΆ ΕΙΚΟΝΙΚΆ ΠΕΡΙΒΆΛΛΟΝΤΑ

Στο παράδειγμα το οποίο ακολουθεί, τρεις χρήστες που βρίσκονται σε διαφορετικές περιοχές, καταφέρνουν μέσω του διαδικτύου να συναντηθούν στον ίδιο εικονικό κόσμο χρησιμοποιώντας μια Boom συσκευή, ένα Cave σύστημα και ένα Head Mounted Display. Όλοι οι χρήστες βλέπουν το ίδιο εικονικό περιβάλλον από την δίκια τους προσωπική σκοπιά. Κάθε χρήστης παρουσιάζεται σαν ένας εικονικός άνθρωπος στους υπόλοιπους συμμετέχοντες. Οι χρήστες μπορούν να δουν ο ένας τον άλλον και να αλληλεπιδρούν με τον εικονικό κόσμο σαν μια ομάδα.


οθόνη προσαρμοσμένη στο κεφάλι

ακουστικά

μικρόφωνο

γάντι

δέκτης θέσης γαντιού

δέκτης θέσης κεφαλιού

πομπός θέσης

επεξεργαστής τρισδιάστατου

ήχου

αναγνώριση φωνής

σύστημα αναγνώρισης

θέσης

επεξεργαστής γραφικών

Εικονικό Περιβάλλον

Λειτουργικό σύστημα

Υπολογιστής


(7c) – Magic Book


Παραδείγματα (7b) – Magic Book


Vitrual reality in real life

?


Virtual Reality και κατασκευές κτίριων.

Planning, Visualisation & Design


Virtual Reality και εμπόριο προϊόντων.


Virtual Reality στον τομέα της Ιατρικής.


Virtual Reality και πολιτισμός


http://www.din.umontreal.ca/courchesne/download.html#9


Η συμβολή της εικονικής πραγματικότητας στην αντιμετώπιση φοβιών.

• Η χρήση της εικονικής πραγματικότητας προσφέρει μια διαφορετική μέθοδο από άλλες τις άλλες. Ουσιαστικά επιτρέπει την έκθεση του ασθενή σε ένα εικονικό περιβάλλον που είναι πιο ασφαλές, λιγότερο αμήχανες και με λιγότερο κόστος από το να παρουσιάζουμε πραγματικές καταστάσεις άγχους.

• Έξαλλου μπορούν να δημιουργηθούν καταστάσεις που είναι δύσκολο να βρούμε στην καθημερινή ζωή και αναπαράγονται με τρόπο αληθοφανή και τρισδιάστατο.

• Ήδη κάποια πειράματα τα οποία έχουν γίνει έχουν αποδείξει ότι η χρήση της εικονικής πραγματικότητας στον τομέα της θεραπείας των φοβιών έχει φέρει αποτελέσματα και κυρίως στις υψοφοβίες, αραχνοφοβιες, αγοραφοβίες, κλειστοφοβίες και φοβίες που αφορούν την μετακίνηση με αεροπλάνο..

• Παρακάτω ακολουθούν μερικά παραδείγματα εικονικών περιβαλλόντων που χρησιμοποιήθηκαν για την θεραπεία των διάφορων ειδών φοβίας.


Virtual Reality στον τομέα της ηλεκτρονικής μάθησης


Virtual Reality & παιχνίδι


http://graphics.tudelft.nl/~vrphobia/vrpan/pan1.html


http://graphics.tudelft.nl/~vrphobia/vrpan/pan2.html


+ =Papaspyrou Alexandros

Ευχαριστώ [email protected]/alexandrospapaspurou

Virtual Reality_part2

Documents

Transcript of Virtual Reality_part2