katedra počítačov a informatiky fei tu košice · microsoft hololens oculus rift samsung gear vr...
Post on 14-Jul-2020
4 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Virtuálna Realita a jej technológie
doc. Ing. Branislav Sobota, PhD.
Katedra počítačov a informatiky
FEI TU Košice 23.02.2017 - seminár Aktuálne trendy
© 2017
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 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-počítač
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 3
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 3
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 Virtuálna realita a jej technológie 4
Avatar
KPI FEI TU Košice SVR - Virtuálna realita 4
inkarnácia naj/vyššej bytosti
(boha) na Zemi
z Avatára (sanskrit)
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 5
Historické náväznosti
Telespheremask (Morton L. Heilig, 1960s)
Sensorama (Morton L. Heilig, 1950s)
bicyklovanie Brooklynom
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 6
Podsystémy VR systému
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 7
Virtuálna realita
• oblasť používateľských rozhraní
• oblasť zmiešanej reality
• oblasť real-time vizualizácií
Rozvíjajúce sa oblasti:
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 8
Ďalšie technológie spadajúce do oblasti
VR
• telerobotika
• teleprezencia
• teleriadenie (t.j. účasť na vzdialenom deji, forma virtuálnej
výuky alebo forma virtuálnej konštrukčnej kancelárie)
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 9
Pracovisko
Unikátne pracovisko na výskum a vývoj nových flexibilných a inteligentných rozhraní systémov na báze počítačovej grafiky a technológií virtuálnej reality
Laboratórium LIRKIS Laboratórium Inteligentných Rozhraní Komunikačných a
Informačných Systémov
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 10
LIRKIS a pedagogický proces
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 11
Rozhrania systémov • Znakové (príkazový riadok (command line), terminál)
• Grafické
• Bio-adaptované, prirodzené a technológie virtuálnej reality
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 12
Vstupno/výstupné prostriedky
VR systémov
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 13
Výstupné prostriedky
vizualizačného podsystému
Microsoft HoloLens
Oculus Rift
Samsung Gear VR Google cardboard
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 14
Dátová rukavica
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 15
Snímače polohy a pohybu
Intersense IS9000 SimTracker
MS Kinect 1,2
MYO Fin Leap Motion
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 16
Simulácie polohy a pohybu
CyberWalk
Virtusphere
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 17
Pracovisko VR systému (1.generácia 1995-97)
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 18
Pracovisko VR systému
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 Virtuálna realita a jej technológie 19
Pracovisko VR systému – Virtuálna jaskyňa
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 20
Proces VR systému
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
3D virtualizačný reťazec
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 21
Zmiešaná realita (MR)
Zmiešaná realita (mixed reality, MR) je oblasť počítačového výskumu
zaoberajúca sa kombináciou reálneho sveta a počítačom
generovaných dát (virtuálnej reality), kde počítačom generované
syntetické objekty sú vmiešavané do reálneho prostredia a naopak,
v reálnom čase
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 22
Typy MR systémov (podľa toho ako pozorovateľ vidí MR)
MR s priamym pohľadom
(optical see-through)
(s polopriepustným displejom)
MR s nepriamym pohľadom
(video see-through)
(s HMD)
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 23
Typy MR systémov (podľa toho ako dochádza k zlaďovaniu virtuálnych objektov s reálnym svetom )
• systémy so značkami (marker systems) – do reálnej scény sa umiestnia špeciálne značky, ktoré sú počas behu rozpoznané a nahradené virtuálnymi objektmi
• systémy bez značiek (semi-markless, markerless systems) - vyhodnocovanie a vkladanie je bez značiek, avšak sú potrebné iné doplnkové informácie napr. rozpoznanie obrazu – rekonštrukcia 3D scény, tváre príp. GPS
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 24
Obohatená a rozšírená realita (podľa toho v akom priestore dochádza k zlaďovaniu virtuálnych objektov s reálnym
svetom )
• Obohatená realita – bez priamej geometrickej väzby s reálnym svetom
• Rozšírená realita – s geometrickou väzbou s reálnym svetom
Google Glass
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 25
Previazanie zobrazovaných obrazov
v systémoch MR
reálna scéna videná používateľom
súradnicový systém reálnej
scény
Virtuálny (syntetizovaný) objekt
súradnicový systém virtuálnej
scény
Zosúladenie reálnej a virtuálnej scény
(prepočet súradnicových systémov)
súradnice pozície kamery
Renderovanie grafiky (výpočet výslednej
virtuálnej grafickej scény)
súradnice pozície kamery
súradnicový systém sveta
(výstupná súradnicová sústava)
Obraz scény (reálny pohľad)
Virtuálny obraz (virtuálny pohľad)
súradnice obrazu reálnej scény
súradnice virtuálneho obrazu
Výstupné zobrazovacie zariadenie
Výstupný obraz zmiešanej reality
R
používateľ
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 26
Príklady zmiešanej reality
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 27
UTV - Počítačová grafika a virtuálna realita KPI FEI TU Košice 27
3D skenovanie
(a) (b) (c) (d) (e)
(a) (b) (c)
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 28
3D/stereo zobrazovanie
Anaglyf
Stereoskopia a
autostereoskopia
3D a volumetrické displeje Holografia
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 29
3D tlač
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 30
3D tlač
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 31
Príklady aplikácií
Hlavná ulica v Košiciach
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 32
Príklady aplikácií
Hlavná ulica v Košiciach
(štátne divadlo)
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 33
Príklady aplikácií
Areál TU v Košiciach
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 34
Príklady aplikácií
Spišský hrad
Drôtový model Polygonálny model bez textúr
Farebný polygonálny model Polygonálny model s textúrami
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 35
Príklady aplikácií
Spišský hrad (fotografie a model)
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 36
Príklady aplikácií
Fotorealistická vizualizácia priestorov KPI
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 37
Príklady aplikácií
Fotorealistická vizualizácia priestorov KPI
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 38
Príklad aplikácií (AR)
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 39
Príklad aplikácií (Interaktívna školská lavica)
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 40
Príklad aplikácií
Práca s VR systémom (LIRKIS – KPI)
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 41
Príklady aplikácií
Virtuálny riadiaci pult
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 42
Experimentálne pracovisko MR (AR, KPI FEI)
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 43
reálny stav
vnem (pohľad) pozorovateľa
Experimentálne pracovisko MR (AR, KPI FEI)
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 44
Znázornenie tréningového procesu pomocou dátovej prilby a snímača v parciálnej úlohe
uchopenie telesa (hore) a pri posúvaní vozíka s motorom (dolu) vnem (pohľad) pozorovateľa
Virtuálne pracovisko v modelovacom prostredí Tecnomatix JACK 7.1 (SIEMENS, vizual KPI FEI TU Košice)
Experimentálne pracovisko MR (AR, KPI FEI)
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 45
Experimentálne pracovisko MR (AR, KPI FEI)
Ukážka práce a pohľad pozorovateľa v distribuovanom systéme zmiešanej
reality
Plný distribuovaný systém zmiešanej reality (LIRKIS KPI FEI TU Košice)
KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 46
Experimentálne pracovisko MR (AR, KPI FEI)
Ukážka práce dvoch účastníkov v distribuovanom systéme zmiešanej reality
Plný distribuovaný systém zmiešanej reality (LIRKIS KPI FEI TU Košice)
Ďakujem za pozornosť
top related