Revisão dos Dispositivos de Visualização para Realidade Virtual

1. Revisão dos Dispositivos de Visualização para Realidade Virtual Mestrando: Jeferson Luiz Curzel Prof.: Marcelo da Silva Hounsell Maio 2006

2. Classificação • Não Interativos • Visualização / História • Não Imersivos • Ainda vê o mundo real • Semi Imersivos • Sobreposição virtual com o Real • Imersivos • Oclusão do mundo real

3. Não Interativos

4. Panorama • DESCRIÇÃO • O primeiro panorama surgiu em 1787, sendo patenteado por Robert Baker, nesse tempo, era uma forma extremamente popular de representação da natureza e de eventos históricos. • O panorama é um tipo de pintura mural construída ao redor de uma plataforma circular onde os espectadores podem olhar em qualquer direção e ver uma cena como se estivessem no seu interior (Matos, 97)

5. PANORAMA Panorama

6. Panorama • CARACTERÍSTICAS • Os panoramas eram normalmente construídos em prédios com dois ou três andares, de modo que os espectadores pudessem passar por ambientes diferentes (Comment, 1993). Assim os espectadores poderiam caminhar por cenas diferentes. • Apesar de não utilizar nenhuma técnica computadorizada o primeiro panorama construído chegava a proporcionar imersão aos usuários.

7. Sensorama • DESCRIÇÃO • Em 1956, Morton Heilig (um cineasta) desenvolveu um simulador baseado em vídeo denominado sensorama, o equipamento já utilizava um dispositivo para visão estereoscópica, sendo um dos primeiros sistemas multisensoriais de realidade virtual. • Embora o invento não tenha tido sucesso comercial, ele foi o precursor da imersão do usuário num ambiente sintético.

8. SENSORAMA Sensorama

9. Sensorama • CARACTERÍSTICAS • O Sensorama era uma espécie de cabine que combinava filmes 3D, som estéreo, vibrações mecânicas, aromas, e ar movimentado por ventiladores; tudo isso para proporcionar ao espectador uma viagem multisensorial (Pimentel, 1995). • Dentro de uma pequena cabine, o espectador se senta numa motocicleta, tendo a sensação de realizar um passeio, graças à utilização de loops de filmes, com direito a movimentos no assento, som estereofônico, odores e outros efeitos especiais.

10. Visão Estereoscópica

11. Visão Estereoscópica

12. Não Imersivos

13. DESKTOP • DESCRIÇÃO • Dispositivos Desktop, são baseado em PC tem baixo custo de aquisição, onde o usuário individualmente pode visualizar ambientes virtuais, dando um baixo grau de imersão. • Este sistema permite que os usuários experimentem visualizar imagens 3D que, envolve a vista, o som e a interação em tempo real.

14. DESKTOP DESKTOP

15. DESKTOP • CARACTERÍSTICAS • As imagens são projetadas no monitor CRT ou LCD, a interação e a navegação são conseguidos através dos dispositivos de entrada avançados, tais como as luvas. O participante pode interagir com o ambiente virtual através de ícones que permitem o usuário participar do ambiente. • O baixo grau de imersão obtido com este dispositivo se deve ao fato da pequena tela de visualização das imagens, campo de visão reduzido e restrição aos movimentos do usuário.

16. MULTI DESKTOP • DESCRIÇÃO • O princípio é o mesmo visto anteriormente, porém utiliza 3 monitores, cada um com uma imagem diferente, dispostos de forma a ter uma imagem panorâmica.

17. MULTI DESKTOP • Exemplo

18. MULTI DESKTOP • CARACTERÍSTICAS • As imagens são projetadas no monitor CRT ou LCD, a interação e a navegação são conseguidos através dos dispositivos de entrada avançados, tais como as luvas. O participante pode interagir com o ambiente virtual através de ícones que permitem o usuário participar do ambiente.

19. WINDOW VR • DESCRIÇÃO • É composto de um display com planos e tamanhos e resoluções variadas, traçadores de posição e orientação e um conjunto de controles de navegação acoplado. Dispensando o uso de HMD, este sistema foi planejado para que o usuário possa interagir de forma natural e intuitivamente sem qualquer tipo de instrução prévia e sem perda de tempo com ajustes de botões.

20. WINDOW VR • Window VR http://www.virtualresearch.com/products/win_vr.html

21. WINDOW VR • CARACTERÍSTICAS • Display: 15” XGA (1024x768) / 17” SXGA (1280x1024) / 21” (1600x1200); • Traçador: 3 DOF / 6 DOF; • Navegação: Controles de mão com botões emuladores de teclado, spaceball, joystick. É touchscreen.

22. PROJEÇÃO ESTEREOSCÓPICAPASSIVO • DESCRIÇÃO • Estereoscopia Passiva por Anáglifo Anáglifo é o nome dado a figuras planas cujo relevo se obtém por cores complementares, normalmente vermelho e verde. Nesse caso, cada um dos olhos utiliza um filtro diferente para visualizar as imagens do par estereoscópico: o olho que estiver com o filtro vermelho refletirá apenas a cor vermelha e o olho que estiver com o filtro verde refletirá apenas a imagem verde. Assim, as duas imagens são separadas na observação e fundidas em uma única imagem 3D preto e branco. A partir dessas duas imagens, o cérebro reconstitui o relevo. Vista a olho nu, a imagem é desfocada e colorida (Machado, 2003).

23. PROJEÇÃO ESTEREOSCÓPICA PASSIVO • Exemplos

24. Efeito

25. PROJEÇÃO ESTEREOSCÓPICA PASSIVO • CARACTERÍSTICAS • As vantagens desse tipo de estéreo são: • Necessita apenas de um projetor ou monitor; • Pode ser impressa; • Baixo custo dos óculos. • Desvantagem principal • Perda de qualidade que a coloração impõe.

26. PROJEÇÃO ESTEREOSCÓPICA ATIVO POR POLARIZAÇÃO • DESCRIÇÃO • Estereoscopia Ativa por Polarização da Luz No processo de estereoscopia por polarização da luz, são utilizados filtros polarizadores, os quais fazem com que as imagens projetadas do par estereoscópico sejam polarizadas em planos ortogonais (por exemplo, um plano vertical e um horizontal). Dessa forma, o observador utiliza filtros polarizadores ortogonais correspondentes aos planos de projeção e vê com cada olho apenas uma das imagens projetadas. Da fusão das imagens vistas por cada olho, resultará a visão estereoscópica (Machado, 2003).

27. PROJEÇÃO ESTEREOSCÓPICA ATIVO POR POLARIZAÇÃO • Exemplo

28. PROJEÇÃO ESTEREOSCÓPICA ATIVO POR POLARIZAÇÃO • CARACTERÍSTICAS • Necessita de dois projetores; • Não pode ser impressa; • Óculos com lentes polarizadas. • Não há perda de qualidade.

29. PROJEÇÃO ESTEREOSCÓPICA ATIVO POR SHUTTER GLASSES • DESCRIÇÃO • Estereoscopia Ativa por shutter glasses Baseia-se no fato de que o sistema reage (ativo) ao deslocamento que o usuário possa vir a ter dentro do sistema. Através de dispositivos sincronizadores (emissores/receptores), o sistema verifica se a posição do usuário mudou no ambiente e gera duas novas imagens, de forma que o usuário não as perceba (Santos, 2001:45)

30. PROJEÇÃO ESTEREOSCÓPICA ATIVO POR SHUTTER GLASSES • Exemplos

31. Shutter Glasses Óculos Obituradores

32. MONITOR ESTEREOSCÓPICOATIVO POR SHUTTER GLASSES • CARACTERÍSTICAS • Segundo essa técnica, o observador, ao visualizar a tela do computador deve utilizar óculos especiais, cujas lentes são feitas de cristal líquido. As lentes podem ficar instantaneamente transparentes ou opacas de acordo com um controle eletrônico que é sincronizado com o sinal de vídeo, de acordo com a imagem que está sendo exibida (olho esquerdo ou olho direito). • O resultado é que cada olho enxerga uma imagem difetente, resultando no efeito estereoscópico (Kirner e Tori, 2006:199)

33. MONITORES AUTOESTEREOSCÓPICOS • DESCRIÇÃO • Nos displays autoestereoscópicos, as visões esquerda e direita são multiplexadas espacialmente, permitindo ao observador visualizar uma imagem tridimensional sem a necessidade de óculos especiais. Cada imagem do par estéreo é segmentada e exibida nas colunas pares e ímpares do monitor. Cada segmento é direcionado para o olho do observador por meio de uma película lenticular colocada na superfície do monitor (Kirner e Tori, 2006:201)

34. MONITORES AUTOESTEREOSCÓPICOS • Auto estereoscopia http://www.mongarma.com/monitores.htm http://www.virtual-experience.de/ http://www.seereal.com/en/products/products_cn.php

35. MONITORES AUTOESTEREOSCÓPICOS • CARACTERÍSTICAS

36. VISIO STATION • DESCRIÇÃO • Este sistema desktop baseia-se em uma tecnologia de visualização hemi-esférica de 2,7 metros de diâmetro que envolve um reduzido número de usuários em um ambiente completamente imersivo. • Projetado pela Elumens (www.elumens.com), este sistema de visualização combina algoritmos tridimensionais com um projeto proprietário de lentes óticas a fim de projetar na tela de visualização, imagens tridimensionais geradas por computador e sem distorções.

37. VISIO STATION • Visio Station http://www.elumens.com/

38. VISIO STATION • CARACTERÍSTICAS • Tela de 180 graus, • um projetor com capacidade de resolução de 1024x768 pixels, e um conjunto de programas que transformam as imagens bi-dimensionais criadas através de programas como o 3D Studio Max e o 3D Studio Viz, em uma experiência imersiva. • Peso: 150 libras (68,04 Kg) • Dimensões físicas: • Profundidade: 41” (104 cm) • Altura: 63” (160 cm) • Largura: 65” (165 cm)

39. MESA DE VISUALIZAÇÃO • DESCRIÇÃO • Em uma mesa de visualização a imagem é projetada em um plano horizontal, podendo para isso ser utilizado um espelho para reflexão da imagem do monitor de vídeo ou o próprio monitor posicionado com a tela para baixo. • O objetivo das mesas de visualização é oferecer maior realismo, aumentando o grau de imersão do usuário do ambiente virtual do simulador. No caso de aplicações em cirurgia, as mesas apresentam como principal vantagem o posicionamento do usuário diante do simulador de modo similar ao adotado durante a realização do procedimento real, colocando-o em uma posição mais confortável e realista (Machado, 2003:90-91).

40. 16) MESA DE VISUALIZAÇÃO • Exemplo

41. MESA DE VISUALIZAÇÃO • CARACTERÍSTICAS • Tipo de dispositivo: Phantom Desktop ou Phantom Premium 1.5; • Resolução de posicionamento: 0,02 mm a 0,03 mm; • Espaço de trabalho: 16 x 13 x 13 cm ou 19 x 27 x 38 cm; • Força máxima obtida: 6,4 ou 8,5 Newton (1.45 lb a 1,9 lb); • Efetivador final: Stylus – 6 DOF ou 3 DOF feedback de força.

42. Immersa Desk • DESCRIÇÃO • Desenvolvido em 1994 pela Universidade Illinois, possui uma tela grande de 67” x 50”, que pode ser inclinada a um ângulo de 45º. Este dispositivo permite que até 5 usuários, utilizando óculos ativos, possam visualizar o ambiente virtual, as imagens estereoscópicas são projetadas em alta resolução. • O tamanho da tela do ImmersaDesk é suficiente para encher o campo visão do usuário, criando um campo visual horizontal de aproximadamente 110 graus. O ângulo de inclinação de 45º permite que o usuário possa olhar para frente e também para baixo.

43. Immersa Desk • Exemplo

44. Immersa Desk • CARACTERÍSTICAS • O sistema de projeção é composto por projetores que ficam situados debaixo da tela de projeção,espelhos são utilizados para auxiliarem na projeção das imagens.

45. DVQI • DESCRIÇÃO • A idéia é desenvolver um dispositivo (tela ampla),para visualização de AV, onde imagens serão projetadas através de uma técnica denominada multi-resolução (uma mesma imagem possui diferentes densidades de pixels), tal como a visãohumana faz, ao captar a luz do ambiente e formar uma imagem na retina.

46. DVQI • DVQI

47. DVQI • CARACTERÍSTICAS • Funcionamento: • Replicar o funcionamentoda visão humana, utilizando a técnica de multi-resolução. • Tela: • Plana (Material translúcido); • Larga escala (2 X 1.8 m); • Anteparo preto • Sistema de Projeção: • Projeção traseira; • Projetores: 1 • Área Central – (1024 X 768 X 32 bits) • Restante – (640 X 480 X 16 bits)

48. CONCAVES • DESCRIÇÃO • Um software mapeia volumes no sistema criando imagens tridimensionais que se estendem do chão até o teto e de lado a lado. O segredo do sistema são as vistas tridimensionais em perspectivas que geram um senso de estereoscopia sem a necessidade de óculos estéreos. O sistema requer um hardware com muito menos recursos computacionais por não usar estereoscopia, ou seja, o computador não precisa redesenhar duas vezes a mesma imagem, e também por usar apenas um projetor (Santos, 2001).

49. CONCAVES • Exemplo

50. CONCAVES • CARACTERÍSTICAS • Vistas planares com até 7,6 metros de área de visão. • Usuários: até 12 pessoas. • Não requer uso de óculos estereoscópicos • Somente um projetor.