Virtuálna realita - Technical University of Košice · Notebook + mobil 3D model Rozšírená...
Transcript of Virtuálna realita - Technical University of Košice · Notebook + mobil 3D model Rozšírená...
VIRTUÁLNA REALITA
doc. Ing. Branislav Sobota, PhD.
Katedra počítačov a informatiky
FEI TU Košice
© 2016
Systémy Virtuálnej Reality
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 2
Virtuálna realita
Virtuálno-realitný systém predstavuje interaktívny
počítačový systém, vytvárajúci ilúziu v danom
čase neexistujúceho len syntetizovaného
priestoru alebo ešte presnejšie môžeme hovoriť o
tzv. dokonalej simulácii v prostredí tesného
spojenia človek-výpočtový systém
má interdisciplinárny charakter
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 3
Historické náväznosti
Telespheremask
(Morton L. Heilig
1960)
Sensorama (Morton L. Heilig)
motocyklovanie Brooklynom
statická HMD
(I. Shutherland
1963)
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 4
Historické náväznosti
Morton L. Heilig, Ivan Sutherland, Ronald T.Azuma, Jaron Lanier
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 5
Historické náväznosti
Pracovisko VR 1. generácie (KPI FEI TU Košice)
Pracovisko VR 2. generácie
s virtuálnou jaskyňou (KPI FEI
TU Košice)
1.-generačná datová
rukavica (KPI FEI TU
Košice)
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 6
Používané pojmy
• Virtual reality
• Fuzzy reality
• Mixed reality (augmented, extended)
• cyberspace
• Pozorovateľ, cybernaut
• Avatar (zástupca pozorovateľa vo virtuálnom prostredí)
• HCI – Human Computer Interaction
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 6
Interakcia človeka s počítačom sa zaoberá návrhom, vyhodnotením a realizovaním interaktívnych výpočtových systémov pre použitie človekom a štúdiom hlavných javov,
ktoré ich obklopujú.
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 7
Avatar
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 7
inkarnácia naj/vyššej bytosti
(boha) na Zemi
z Avatára (sanskrit)
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 8
Avatar
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 8
Štruktúra reprezentujúca používateľa vo
virtuálnom svete
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 9
Niektoré technológie spadajúce do oblasti VR
• telerobotika
• teleprezencia
• teleriadenie (t.j. účasť na vzdialenom deji, forma virtuálnej výuky alebo forma virtuálnej konštrukčnej kancelárie)
• zmiešaná realita (mixed reality)
• rozšírená realita
• rozšírená virtualita
• obohatená realita
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 10
Kategorizácia VR systémov
Podľa úrovne V/V prvkov
• Entry VR
• Basic VR
• Medium VR
• Immersive VR
Podľa dynamiky prostredia a pozorovateľa
• SESO – Static Environment Static Observer
• DESO – Dynamic Environment Static Observer
• SEDO – Static Environment Dynamic Observer
• DEDO – Dynamic Environment Dynamic Observer
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 11
Kategorizácia VR systémov
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 12
Podsystémy VR systému
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 12
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 13
Štruktúra objektu VR systému
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 13
Deformácie objektu
VR objekt
Ostatné rámceVizuálny rámec Akustický rámec Kinematický rámec
VR svet
... iné VR objekty ...
Vlastné zvuky objektu
Interakčné zvuky
Odrazené zvuky objektu
Interné informácie
Interné informácie
Farba objektu
Optické vlastnosti
Interné informácie
Hmatové vnemy
Interné informácie
Poloha objektu
Materiál objektu
Rozmery a tvar objektu
Časový charakter objektu
Globálne informácie
Generovanie zvuku
Rozpoznávanie zvuku
Dotykové vnemy
Chuť objektu
Vôňa objektu
Citlivosť na bolesť
Citlivosť na
feromóny
Elektrické vlastn.
. . . . . . . .Transformácie objektu
Umelá inteligencia
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 14
Systém interakcie VR systému (DEDSHO)
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 14
spätná väzba/riadenie
Jadro systému
Výstupný podsystém
Vstupný podsystém
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 15
Systém interakcie VR systému (DEDMNO)
spätná väzba/riadenie
Jadro systému
Výstupný podsystém
Vstupný podsystém
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 16
Používané objekty
Krajina
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 17
Používané objekty
Krajina
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 18
Používané objekty
Rastliny
po 4. iterácii po 4. iteráciipo 5. iterácii papraď
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 19
Používané objekty
Kosti
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 20
Používané objekty
Ukážka vizualizácie modelu ruky
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 21
Používané objekty
Plazma (amorfné tvary, obloha, oheň)
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 22
Vizualizačný podsystém
Model
sveta
Viditeľnosť
v 3D
Transfor-
mácie
Modul tieňovania
Viditeľnosť
v 2D Rasterizácia
Výstupné
zariadenie
Modul
osvetlenia
Spracovanie polygónov
Vykresľovanie
Pro
cesn
é ja
dro
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 23
Výstupné prostriedky
vizualizačného podsystému
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 24
Výstupné prostriedky
vizualizačného podsystému
Microsoft HoloLens Oculus Rift Crescend Bay
Oculus Rift
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 25
Výstupné prostriedky
vizualizačného podsystému
(Virtuálna jaskyňa, TU Zvolen, LIRKIS KPI FEI TU Košice)
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 26
Výstupné prostriedky
vizualizačného podsystému
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 27
Statokinetický a kinematický podsystém
Snímače a afektory
• mechanicko - gyroskopické
• bowdenové
• ultrazvukové
• infračervené a laserové
• indukčno – magnetické
• optické
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 28
Statokinetický a kinematický podsystém
Snímače a afektory
• tesneviazané
• voľneviazané
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 29
Dátová rukavica
Vhodné miesto na
umiestnenie snímača
Snímaný článok prsta
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 30
Dátová rukavica
Fotocitlivé el.
prvky a diódy
Pripojenie k
počítaču
Optické
vlákna
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 31
Dátová rukavica
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 32
Snímače polohy a pohybu
Intersense IS9000 SimTracker
MS Kinect 1,2
MYO Fin Leap Motion
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 33
Simulácie polohy a pohybu
CyberWalk
Virtusphere
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 34
Tlakový afektor
Motor
Minimum
deviation
Maximum
deviation
Step
engine Runner Screw-thread Carrier
frame
Reversible
spring
Movement direction
of runner
Pressure
area
Turning
hinge
Turning
hinge
Swing
arm
Sliding
area
Thorn
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 35
Tlakový afektor
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 36
Pulzný tlakový afektor tlaková vesta
a) pohľad z boku b) pohľad z predu
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 37
Pulzný tlakový afektor tlaková vesta
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 38
Pracovisko VR systému (1. generácia, 1995)
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 39
Pracovisko VR systému
+
Používateľ Dotykové ovládanie Dotyková obrazovka
+ Počítač + aplikácia Pár rukavíc VHand 2.0
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 40
Pracovisko VR systému
3D model Notebook + mobil Rozšírená realita
+
nVisor ST60
+
+ Microsoft Surface nVisor ST60
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 41
Pracovisko VR systému (4.generácia, 2011)
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 42
Proces VR systému
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 43
Proces tvorby virtuálnej scény
Príprava
a získavanie
vstupov
Modelovanie
a úprava Overovanie
Vizualizácia
a práca
s virtuálnym
svetom
3D tlač
a vytváranie
reálnych
objektov
1 2 3 4 5
Virtualizačný reťazec
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 44
Proces tvorby virtuálnej scény
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 45
Zmiešaná realita
• Rozšírená realita (augmented reality) – vkladanie
syntetizovaných objektov do reálneho sveta
• Rozšírená virtualita (augmented virtuality) – vkladanie
reálnych objektov do syntetizovaného sveta
Milgramov prechod medzi reálnym a virtuálnym prostredím
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 46
Zmiešaná realita
s polopriepustným displejom s HMD
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 47
Zmiešaná realita
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 48
Príklady aplikácií
Testovací fyzikálny model
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 49
Príklady aplikácií
Východoslovenské múzeum
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 50
Príklady aplikácií
Virtuálna katedrála
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 51
Príklady aplikácií
Košice –Hlavná ulica
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 52
Príklady aplikácií
Košice –Hlavná ulica
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 53
Príklady aplikácií
Areál TU v Košiciach
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 54
Príklady aplikácií
Spišský hrad
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 55
Príklady aplikácií
Fotorealistická vizualizácia priestorov KPI
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 56
Príklady aplikácií
Fotorealistická vizualizácia priestorov KPI
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 57
Príklady aplikácií
Fotorealistická vizualizácia priestorov KPI
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 58
Príklady aplikácií
Virtuálny riadiaci pult
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 59
Príklady aplikácií
Práca s VR systémom (LIRKIS – KPI)
OTÁZKY ?
© 2016 KPI FEI TU Košice