SUSTAVI PRIVIDNE STVARNOSTI U PROMETU

Sustavi prividne stvarnosti u prometu 15.09.2009.

Osnovni pojmovi i pregled razvoja 1

SUSTAVI PRIVIDNE STVARNOSTI U PROMETU

prof. dr. sc. Hrvoje Gold2009/2010

1

Sveučilište u ZagrebuFakultet prometnih znanosti

01. OSNOVNI POJMOVI I PREGLED RAZVOJA

SUSTAVI PRIVIDNE STVARNOSTI U PROMETU

2



Osnovni pojmovi i pregled razvoja

• Prividna stvarnost

• Osnovni pojmovi

– Uranjanje

– Prisutnost

• Pregled razvoja

• Podjela stvarnosti

3

Prividna stvarnost ...

• Prividna stvarnost / prividno okruženje / sintetizirano okruženje / sustav prividne stvarnosti / umjetna stvarnost

– računalno izgrađeno okruženje

– nastalo korištenjem interaktivne grafike i animacije

– s ciljem fizičkog i/ili psihičkog uranjanja

– jednog ili više korisnika u zamjensku stvarnost

4




• Prividna stvarnost (Virtual Reality – VR)

– tehnologija stvaranja izmišljenih svjetova koje je teško razlikovati od stvarnih

• 1990-tih izrazi

– prividno okruženje / sastavljeno okruženje (Virtual Environments – VE / Synthetic Environments)

• Prividna stvarnost – danas

– tehnologija stvaranja prihvatljivih zamjenskih objekata ili okruženja za potrebe konstruiranja, obuke ili zabave

5


• Prividna stvarnost – koristi

– računala za izgradnju 3D okruženja s mogudnošdu

• navigacije i međusobnog djelovanja / interakcije

– navigacija

• kretanje unutar 3D scene i istraživanje njezinih obilježja– npr. vožnja gradskim ulicama

– interakcija

• odabir i rukovanje objektima scene– npr. dohvadanje i pregled vozne karte

6



Osjetilne rukavice

• Podatkovne rukavice

7


• Prividna stvarnost – se ostvaruje

– grafikom u stvarnom vremenu

– stereoskopskim zaslonom

• ostvaruje privid prostora

• stereoskopske naočale

– sustavom pradenja

• pokreta glave

• video zaslon za glavu (Head Mounted Display – HMD)

8



Zaslon koji se nosi na glavi

• Head Mounted Display (HMD)

• Iskustvo uranjanja

• Stereo prikaz

– dva zaslona

– predodžba dubine

9


• Interakcija se ostvaruje

– uređajem za pradenje pokreta glave i tijela

• ugrađenim u HMD

– uređajem za pradenje pokreta ruke

• podatkovne rukavice (data glove)

• pokazivanje na i rukovanje s objektima prividne scene

10



Pradenje pokreta

• Pradenje položaja objekta

– inercijalni mjerni uređaj

• Pradenje pokreta glave i tijela

11

Osjet dodira

• Sklopovi povrata sile – vibrotaktilni sklopovi

• Osjet čvrstode prividnih objekata

12



Prividna stvarnost

• Prividna stvarnost – oponaša fizičku stvarnost

– prikupljanje podataka iz stvarnosti

• gledanjem / vidom

• slušanjem / zvukom

• dodirom

• mirisom i okusom

– stvaranje osjetilnih poticaja za izgradnju prividne stvarnosti

13

Uređaji za unos podataka

• Rukavice

• Navigacijski štapid

• Osjetila pokreta tijela

14



Prividno okruženje u prostoru

• CAVE – CAVE Automatic Virtual Environment

• privid uranjanja projiciranjem stereo slika na zidove prostorije

• stereo naočale i pradenje pokreta glave

• slobodno kretanje unutar prostorije

15

CAVE

16



Proširena stvarnost

• Stvarnost sa projiciranim dodatnim podacima

– Heads-Up Display - HUD

Pokretni sustav proširene stvarnosti17 RGBD kamera

Vizualizacija

18



Suradnički sustavi prividne stvarnosti

19

Sustavi prividne stvarnosti u prometu

20

http://www.psa-peugeot-citroen.com/en/fonctionnelle/player_fabrication_auto.php





• Osnovni pojmovi

– Uranjanje

– Prisutnost

• Pregled razvoja


21

Osnovni pojmovi

• Opis iskustva prividne stvarnosti

– psihološka istraživanja korisnikovog

• emocionalnog odziva

• sudjelovanja

• zainteresiranosti

– sa fizičkog i psihološkog gledišta značajno

• uranjanje (immersion)

• i prisutnost (presence)

u prividnom okruženju

22



Uranjanje ...

• Uranjanje u prividno okruženje

– zavisno o fizičkoj konfiguraciji korisničkog sučelja

– podjela sustava prividne stvarnosti

• prema stupnju osjedaja (ne)stvarnosti kod korisnika

– potpuno uronjivi

» koriste HMD

– nepotpuno uronjivi

» koriste velike projekcijske zaslone

– ne uronjivi

» koriste isključivo računalo

23

Uranjanje ...

• Potpuno uronjivi sustavi

– prvotni sustavi koristili HMD

– potpuno odvajanje korisnika od stvarnog svijeta

• doprinosi uvjerljivosti i učinkovitosti simulacije

– mogudi simptomi bolesti kretanja

• cybersickness

24



Uranjanje ...

• Nepotpuno uronjivi sustavi

– CAVE – 3D zvuk i grafika visoke rezolucije

– višekorisničko radno mjesto okruženo velikim zaslonima na kojime se projiciraju prividni svjetovi

– slike se prikazuju prema poziciji i pogledu glavnog korisnika

– više korisnika dijeli simulaciju – višekorisnički rad

25

Uranjanje

• Ne uronjivi sustavi

– stolno zasnovani prividni svietovi

– video igre

• zanimanje i sudjelovanje u simulaciji

• psihološko odvajanje i jaki emocionalni odziv

• dobra interaktivnost

• jednostavnost postavljanja i korištenja

• dobra grafika i zvuk

26



Prisutnost ...

• Prisutnost u prividnom okruženju

– subjektivni osjedaj

– stanje svijesti, psihološkog osjeta postojanja u prividnom okruženju

– kada se viševrsne simulacije (slika, zvuk, povrat dodira i sl.) obrađuju u mozgu i razumiju kao povezano i dosljedno okruženje u kojem je mogude djelovati i s kojim je mogude biti u međudjelovanju

27

Prisutnost ...

• Prisutnost se postiže – kada je korisnik, namjerno ili nenamjerno, svjestan da

se nalazi u prividnom okruženju

– kada se ponaša na način blizak načinu ponašanja u sličnim stvarnim životnim situacijama• npr. igranje video igara

– osoba zna da svijet u igri nije stvaran, ali odluči se ponašati kao da je u stvarnim situacijama

– u prividnom okruženju koje ne podsjeda na stvarno okruženje• npr. izmišljene svjetove video igre korisnik prihvada kao

stvarne i ponaša se u skladu s time

28



Prisutnost ...

• Prisutnost dovodi do sudjelovanja i emocionalnih reakcija korisnika– npr. osjedaja tjeskobe, srede, tuge

– korištenje u liječenju strahova

– značaj doprinosa osjetila osjedaju prisutnosti u okruženju zavisi o situaciji• npr. simulacija operacije – osjet dodira značajnije utječe na

osjedaj prisutnosti od kakvode slike

• npr. simulacija orkestra u koncertnoj dvorani – prisutnost se postiže dobrom reprodukcijom zvuka uzimajudi u obzir i akustiku dvorane – utjecaj grafike neznatan – slušanje zatvorenim očima

29

Prisutnost

• Sudjelovanje korisnika doprinosi osjedaju prisutnosti– razlika između sudjelovanja i prisutnosti

• osoba može biti prisutna bez sudjelovanja– npr. gledanje dosadne predstave

• sudjelovanje zavisi o sadržaju– npr. gledanje važnog događaja na televiziji izaziva reakciju i

ponašanje kao da je osoba na mjestu događaja

– sadržaj simulacije potiče prisutnost

» npr. visoki stupanj prisutnosti korisnika u video igri

– i bez naprednog sučelja korisnik osjeda da se nalazi u prividnom svijetu i da je odvojen od stvarnosti

30





• Osnovni pojmovi

– Uranjanje

– Prisutnost

• Pregled razvoja


31

Pregled razvoja ...

• 1960-te godine– pojava sustava za više osjetilno oponašanje stvarnosti

• 1962. – Sensorama – M. Heilig– višeosjetilni simulator vožnje

• zaslon i snimljene vožnjemotorkotača, bicikla i helikoptera

• široko optičko vidno polje zagledanje 3D fotografija

• stereo zvuk, osjet mirisa i generatorvjetra

• korisnik pasivni promatračSensorama

32



Pregled razvoja ...

• 1963. – Sketchpad –Ivan Sutherland

– program interaktivne računalne grafike

– grafičko korisničko sučelje, svjetlosna olovka

– preteča programa za računalom podržano crtanje i projektiranje (Computer Aided Drafting / Design – CAD)

Sketchpad

33

Pregled razvoja ...

• 1965. – ‘The Ultimate Display’ –I. Sutherland– članak ‘Krajnji pokazivač’

– računala de otvoriti ‘prozor’ u prividne svjetove

• 1968. – Head Mounted Display HMD – I. Sutherland– zaslon koji se nosi na glavi

– stereo prikaz računalom ostvarene 3D scene

– pradenje pokreta glave i obnavljanje slika / crteža

Zaslon koji se nosi na glavi

34



Pregled razvoja ...

• 1967. – projekt GROPE – F. Brooks

– sučelje za osjet djelovanja molekularnih sila molekula kod tvorbe novih molekula

– povrat sile ostvaren daljinskim manipulatorom (Argonne Remote Manipulator – ARM)

– haptičko sučelje

• osjedaj dodira predmeta

ARM

35

Pregled razvoja ...

• Sredina 1970-tih –Videoplace – M. Krueger– računalom ostvareno

okruženje

– reakcija sustava na pokrete i geste korisnika tumačenjem i predviđanjem akcija korisnika

– mogudnost dodira i interakcije sa računalom ostvarenim prikazom korisnika i objekata

– preteča sustava prividne i proširene stvarnosti

Videoplace

Korisnik

Zaslon

Prividna lopta

Prividnookruženje

Videoprojektor

36



Pregled razvoja ...

• 1978. – ‘Aspen Movie Map’ – MIT tim

– simulacija vožnje kroz grad Aspen, SAD

– fotografije gradskih ulica snimljene udva godišnja doba s četiri kamere usmjerene u četiri pravca i postavljene na vozilu

– preteča interaktivnih prividnihokruženja i nelinearnih informacijskihmedija – hipermedija Aspen Movie Map

-postavljanje tekstura i -iscrtavanje

37

Pregled razvoja ...

• Sredina 1980-tih– više različitih tehnologija teži

ostvarenju sustava prividne stvarnosti

– VIEW – Virtual Interface Environment Workstation – NASA

– radna stanica kao sučelje prividnog okruženja

• optički sustav za stereoskopsko promatranje slike sa zaslona postavljenog blizu očiju uz široki vidni kut

• osjetilne rukavice sa više stupnjeva slobode za izravno pradenje i unos pokreta prstiju i dodira

• sustav za prepoznavanje govora• sustav za pradenje pokreta• sustav 3D zvuka• sustav za sintezu govora• računalna grafike

Integrirane tehnologije generičkog sustava prividne stvarnosti

Primopredajnik pradenja

Prijemnik pradenja pokreta glave

HMD zaslon

Slušalice

Mikrofon

Rukavica

Sustav za 3D pradenje

Obrada 3Dzvuka

Računalo / radna stanica

Baza priv.okruženja

Prepoznav.govora

Stvarnovre.operacijski

sustav

Grafičkiprocesor

Prividnookruženje

Prijem.pradenjarukavice

38

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Qadas.jpg



Pregled razvoja ...

• Kraj 1980–tih komercijalizacija komponenta i sustava prividne stvarnosti

– VPL Research • osnivač Jaron Lanier

– osmislio naziv prividna stvarnost

• podatkovna rukavica

– DataGlove

• HMD

• programi za obradu grafike i zvuka

• od 1998. preuzeo Sun Microsystems

Naslovnica časopisa Scientific Americanlistopad 1987

39

Pregled razvoja

• Proizvođači sustava prividne stvarnosti od– Polhemus, Ascension Technology, Virtual

Technologies, Immersion

• 1960. - Polhemus– pradenje pozicije objekta

• 1986. – Ascension Technology– Flock of Birds – jato ptica– uređaj za istovremeno pradenje više objekata

• Virtual Technologies, od 2000. – Immersion Corp.– CyberGlove – osjetilne rukavice– haptički sustavi

40



Pregled razvoja ...

• Rane 1990-te– sučelja za suradnički rad

• 1992. – CAVE Automatic Virtual Environment– korisnik se nalazi u prostoriji

• špilji

– scene projicirane na zidove– vidni kut širi od HMD-a– nosi lagane naočale– slobodno kretanje– suradničko prividno

okruženjeCAVE prostor

41



• Osnovni pojmovi

– Uranjanje

– Prisutnost

• Pregled razvoja


42



Podjela stvarnosti ...

• Podjela stvarnosti na osnovi ostvarenog prikaza

– vjernost reprodukcije

– prisutnost

– interaktivnost

Tehnologijska podjela stvarnosti

Miješana stvarnost

Stvarno okruženje Proširena stvarnost Prošireni privid Prividna stvarnost

43

Podjela stvarnosti

• Stvarno okruženje (Real Environment – RE)– slike nisu umjetno / računalno stvorene

• Miješana stvarnost (Mixed Reality – MR)– oponašanje sastavljeno od stvarnih i prividnih slika

• proširena stvarnost (Augmented Reality – AR)– vedina slika je stvarna, preklapa se računalno ostvarenim slikama

• prošireni privid (Augmented Virtuality – AV)– vedina slika računalno ostvarena, preklapa se stvarnim slikama

• Prividna stvarnost (Virtual Reality – VR) – sve je umjetno stvoreno– korisnik je odvojen od stvarnog svijeta

44

SUSTAVI PRIVIDNE STVARNOSTI U PROMETU

Documents

Transcript of SUSTAVI PRIVIDNE STVARNOSTI U PROMETU