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Roteiro•Interfaces Não-Convencionais;
•Definição de RV;
•Contextualização Historica da RV;
•Ambientes Virtuais Distribuídos;
•Periféricos para RV;
•Aplicações;
•RV em Medicina;
•Referências;
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TelepresençaTelepresençaTelepresença é uma situação, onde uma pessoa está Telepresença é uma situação, onde uma pessoa está objetivamente presente num ambiente real que está separado objetivamente presente num ambiente real que está separado fisicamente da pessoa no espaço; fisicamente da pessoa no espaço;
Tipos de Sistemas com Interfaces Não Convencionais
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Tipos de Sistemas com Interfaces Não Convencionais
Realidade VirtualRealidade Virtual•O usuário participa de um mundo virtual gerado no computador, usando dispositivos sensoriais de percepção e controle;•Um ambiente virtual pode ser projetado para simular tanto um ambiente imaginário quanto um ambiente real;
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Tipos de Sistemas com Interfaces Não Convencionais
Realidade Aumentada Realidade Aumentada •É a combinação da visão do ambiente real com o ambiente virtual;•Esse tipo de sistema é obtido mesclando-se sistemas de telepresença e realidade virtual;
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Tipos de Sistemas com Interfaces Não Convencionais
Realidade Melhorada Realidade Melhorada
•Variação do sistema de realidade aumentada, onde um sistema de processamento de imagem gera informações adicionais para serem sobrepostas à imagem real;•O resultado final pode ser tanto uma melhoria espectral quanto espacial, gerando transformações e anotações sobre a imagem;• A geração de imagens obtidas através de ampliação do espectro visível do olho humano e a anotação de características específicas dos objetos como distância, tipo, etc., são exemplos de melhoria de uma imagem.
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Configuração Genérica dos Sistemas com Interfaces Não Convencionais
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Realidade Virtual Realidade Virtual
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Sistema computacional usado para criar um mundo artificial no qual o usuário tenha a impressão de ESTAR, a possibilidade de NAVEGAR e de MANIPULAR objetos.
Definição
CaracterísticasCaracterísticas
•Meio de comunicação
•Interação intuitiva no espaço 3-D em
tempo-real
•IMERSÃO, INTERAÇÃO e PRESENÇA
•Interface por canais multi-sensoriais
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Exemplo
• Sala virtual com 3 bolas em movimento
• Interação com mouse ou teclado (Interação)
• Interação com data glove (VR)
• Dataglove com « vibrador » (Presença)
• Uso de óculos estéreo (Imersão)
• Visualização em tela grande
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Simulação Sensorial
• Visão: óculos estéreo, HMD, CAVEs, real- time video input
• Audição: head phones e som renderizado
• Fala: real-time audio input
• Tato: DataGloves, DataSuites e dispositivos c/retorno de força (exo-esqueletos)
• Olfato: ?? (cheiro artificial)
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•1838 – Visão estereoscópica – Stereopticon
•Cinema – modificação de nossa visão da realidade, aumenta e altera a percepção
•Tecnologia de simulação de vôo – Link Trainer (1929) – interatividade e movimento (mecânico)
A História de uma Idéia
•Cinerama (1952) – 3 projetores
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•Anos 60: Sensorama – visor de realidade virtual mecânico; CAD; visor tridimensional; simuladores de vôo.
•Anos 70: computadores pessoais, videogames, luva para interação com computador, comunicação global.
•Anos 80: educação interativa assistida por computador; computação gráfica no cinema e em documentos; computadores mais poderosos; primeira conferência profissional sobre RV; incremento da exploração comercial da RV.
•Aplicações: entretenimento, educação, pesquisa científica, teletrabalho, medicina, férias virtuais (!)
A História de uma Idéia
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Estrutura de um Sistema de Realidade Virtual
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Tipos de Sistemas de RV Multi-Usuários
•Resposta rápida a novos requisitos do sistema;•Capacidade de manutenção;•Suportar interação em tempo real;•Fidelidade da inserção do usuário no mundo virtual em relação a uma referência;•Alta taxa de quadros por segundo, reusabilidade e portabilidade;•Ajustamento a novas interfaces e dispositivos de visualização;•Requisitos para capacidades adicionais;
Requisitos de Ambientes Virtuais DistribuídosRequisitos de Ambientes Virtuais Distribuídos
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HMD – Head Mounted Display
• Um visor de LCD para cada olho com visão estereoscópica
• Sensor de posição absoluta da cabeça
• Fones estereofônicos
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Stereo Glasses/Shutter Glasses
• Óculos de cristal líquido• Display alterna imagens
para o olho esquerdo e direito a uma taxa de 30 imagens/segundo
• Usa monitor convencional• Sincronizado por raios
infra-vermelhos
StereoGraphics CrystalEyes shutter glasses
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BOOMs Binocular Omni-Orientation Monitor• Colocados em uma caixa, presa a um braço mecânico;
• Usam tubos de raios catôdicos;
• Alta resolução;
• Rápido;
• Tracker embutido;
• Confortável;
• Caros;
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Trackers (mecânicos)• Braço mecânico
• Muito rápidos
• Precisos
• Movimentos restritos
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Trackers (eletromagnéticos)
• Cálculo da posição e/ou
orientação por campo
magnético
• Rápido
• Problemas de interferência
• Movimento limitado
• Caro
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Trackers (óticos)• Tipicamente leds piscando,
monitorados por uma câmera em uma posição fixa
• Rápido• Problemas de interferência
pelas condições de luz ambientes
![Page 22: Realidade Virtual Márcio Ferreira Barros bfmarcio@dsc.ufpb.br](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/552fc10c497959413d8c3449/html5/thumbnails/22.jpg)
Trackers (Acústicos)
• Usa ultrassom para medir posição e orientação
• Lentos
• ImprecisosReceptoresposicionados em “L”
![Page 23: Realidade Virtual Márcio Ferreira Barros bfmarcio@dsc.ufpb.br](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/552fc10c497959413d8c3449/html5/thumbnails/23.jpg)
Data Gloves
• Sensores de flexão para os cinco dedos
• Sensor de posição absoluta do punho
DataGlove
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Joystick 3DTrackball 3D
Dispositivos interativos
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Haptic and Force Feedback• Permitem a sensação de tato
• Tactile feedback: por “vibradores” ou bolhas de ar
• Force feedback: permite asimulação de restrições físicas
• Exoesqueletos
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Caverna Digital
Cave
Ambiente Imersivo 3DMultiusuário
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Periféricos para Realidade Virtual
Digitalizador 3D
Sensores Especializados
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Periféricos para Realidade Aumentada
ImmersaDeskDisplay 3D sincronizado com óculos Polaroid e joystick 3D
![Page 29: Realidade Virtual Márcio Ferreira Barros bfmarcio@dsc.ufpb.br](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/552fc10c497959413d8c3449/html5/thumbnails/29.jpg)
Feedback Visual/Auditivo
AtuadorAtuador
UsuárioUsuário
ComputadorComputador
Imagem 3D
Sensores
AtuaçãoPosição
Coordenaçãovisuomotora
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Feedback de Forças
AtuadorAtuador
UsuárioUsuário
ComputadorComputador
Imagem 3D
Sensores
AtuaçãoPosição
Coordenaçãovisuomotora
Feedback
Feedback
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•Artes - Pinturas em relevo, esculturas, museus virtuais, música com instrumentos virtuais;•Jogos;•Turismo Virtual;•Passeio Ciclístico Virtual;•Esportes Virtuais - aperfeiçoar a tacada de golfe com lições em tempo real;•Cinema Virtual - (platéia define o final);•Montanha Russa Virtual;
Aplicações
EntretenimentoEntretenimento
![Page 32: Realidade Virtual Márcio Ferreira Barros bfmarcio@dsc.ufpb.br](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/552fc10c497959413d8c3449/html5/thumbnails/32.jpg)
•Visualização de protótipos;•Simulação de montagens;•Simulação da dinâmica de estruturas articuladas;•Simulação do processo produtivo;•Planejamento da obra;•Inspeção tridimensional em tempo real;•Decoração de ambientes;•Avaliação acústica;
Aplicações cientifícasAplicações cientifícas•Visualização de superfície planetárias;•Síntese molecular;•Análise de comportamento de estruturas atômicas e moleculares;•Análise de fenômenos físico-químicos;
Aplicações
Engenharia, design e arquiteturaEngenharia, design e arquitetura
![Page 33: Realidade Virtual Márcio Ferreira Barros bfmarcio@dsc.ufpb.br](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/552fc10c497959413d8c3449/html5/thumbnails/33.jpg)
Educação e treinamentoEducação e treinamento•Laboratórios Virtuais;•Vídeo-conferência ;•Consulta a bibliotecas virtuais;
Comércio EletrônicoComércio Eletrônico•Shop3D (publicidade e comércio eletrônico);•ShopRural (feira rural virtual);•Shopping Nacional (shopping 3D de 2 andares);•VR Shopping (entretenimento e comércio eletrônico);•Templo da música (loja de CD´s);•Loja virtual (loja de móveis);
Aplicações
![Page 34: Realidade Virtual Márcio Ferreira Barros bfmarcio@dsc.ufpb.br](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/552fc10c497959413d8c3449/html5/thumbnails/34.jpg)
•Início dos esforços simulados para treinamento antes da 2 Guerra Mundial; •SIMNET – Espaço Cibernético das Forças Armadas Americanas (simuladores de guerra, campos de batalha, tanques) •"Tão importante como entretenimento quanto para o treinamento das forças armadas" •"Os generais do próximo século serão capazes de controlar a guerra em andamento, através de um simples movimento da mão ou do olho, e se colocar, usando a telepresença, no meio do campo de batalha." •"No futuro, podemos esperar que as forças armadas persigam economia e maior eficiência em batalhas, através da utilização da tecnologia da realidade virtual."
AplicaçõesAplicações
Forças armadasForças armadas
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Realidade Virtual Realidade Virtual em Medicinaem Medicina
![Page 36: Realidade Virtual Márcio Ferreira Barros bfmarcio@dsc.ufpb.br](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/552fc10c497959413d8c3449/html5/thumbnails/36.jpg)
Áreas de Aplicação
• PlanejamentoPlanejamento• ImagenologiaImagenologia• Endoscopia virtualEndoscopia virtual• Cirurgia virtualCirurgia virtual• BiomecânicaBiomecânica• TelecirurgiaTelecirurgia• Mundos artificiaisMundos artificiais• BiosimulaçãoBiosimulação
![Page 37: Realidade Virtual Márcio Ferreira Barros bfmarcio@dsc.ufpb.br](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/552fc10c497959413d8c3449/html5/thumbnails/37.jpg)
Simulação de Endoscopia
Manipuladores Tridimensionaiscom Sensores Digitais
Endocirurgia Laparoscopia
![Page 38: Realidade Virtual Márcio Ferreira Barros bfmarcio@dsc.ufpb.br](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/552fc10c497959413d8c3449/html5/thumbnails/38.jpg)
Simulação de Endoscopia
Manipuladores Visualizadores
![Page 39: Realidade Virtual Márcio Ferreira Barros bfmarcio@dsc.ufpb.br](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/552fc10c497959413d8c3449/html5/thumbnails/39.jpg)
Estação de Simulação
Imagensgeradasem 3D
Simulação de Cirurgia Videolaparoscópica
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Treinamento por Realidade Virtual
Venopunção
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Ureteroscopia
Treinamento por Realidade Virtual
![Page 42: Realidade Virtual Márcio Ferreira Barros bfmarcio@dsc.ufpb.br](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/552fc10c497959413d8c3449/html5/thumbnails/42.jpg)
Simulação de MicrocirurgiasStand com micromanipuladores
Visão do campo cirúrgico simulado
![Page 43: Realidade Virtual Márcio Ferreira Barros bfmarcio@dsc.ufpb.br](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/552fc10c497959413d8c3449/html5/thumbnails/43.jpg)
Simulação de Microcirurgias
![Page 44: Realidade Virtual Márcio Ferreira Barros bfmarcio@dsc.ufpb.br](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/552fc10c497959413d8c3449/html5/thumbnails/44.jpg)
Realidade AumentadaVirtual Temporal Bone
ImmersaDesk comÓculos Polaroid eJoystick 3D
![Page 45: Realidade Virtual Márcio Ferreira Barros bfmarcio@dsc.ufpb.br](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/552fc10c497959413d8c3449/html5/thumbnails/45.jpg)
Superposição de Imagens
Visão do cirurgiãoTomografia 3D do cérebro
Cirurgião comHMD
![Page 46: Realidade Virtual Márcio Ferreira Barros bfmarcio@dsc.ufpb.br](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/552fc10c497959413d8c3449/html5/thumbnails/46.jpg)
Software de Desenvolvimento de RVSoftware de Desenvolvimento de RV
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ReferênciasReferências
Realidade Virtual e a Exploração do Espaço Cibernético – Apresentação do Livro
http://br.geocities.com/infoeducabr/rv/