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Universidade de São PauloLaboratório de Sistemas IntegráveisMarcio Lobo Netto
Marcio Lobo Netto, Prof. Dr.
Depto. Engenharia de Sistemas EletrônicosEscola Politécnica da USP
Realidade VirtualMitos, Realidades e Promessas
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Exemplos: Caso 1CAVE – Prototipagem Automobilística
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Exemplos: Caso 2Hemisfério – Transplante de Medula Óssea
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APRESENTAÇÃO
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Apresentação:O que é?
• Um Conceito? Sim ...– De interação com o computador– De interação com ambientes virtuais sintetizados e simulados
computacionalmente
• Uma Tecnologia? Sim ...– Que viabiliza a realização de tais conceitos– Permite experiências com maior grau de realismo
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Apresentação:Como se apresenta
• Sistema– Hardware, apropriado para implementar as soluções
tecnológicas necessárias– Software, apropriado para disponibilizar o sistema para
aplicações de interesse
• Aplicação– Qualquer uma que se beneficie desta tecnologia, e assim
sendo seja integrada ao sistema de RV
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Apresentação:Mitos
• RV é a nova forma de interação homem-máquina
• RV nos transporta para mundos virtuais
• RV resolve qualquer problema
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Apresentação:Realidades
• RV é uma nova forma de interação homem-máquina bastante promissora em certas áreas
• RV nos transporta para mundos virtuais simulados computacionalmente
• RV resolve alguns problema, que tenham sido devidamente equacionados e programados computacionalmente
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Apresentação:Promessas
• RV poderá revolucionar a forma de interação homem-máquina integrando mídias como CGI, TV e outras
• RV nos transporta para mundos virtuais permitindo estudos avançados, difíceis de serem feitos por outros métodos
• RV não resolve qualquer problema, mas é uma ótima ferramenta
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Apresentação:Conceitos da Ilusão e da Experiência
• Ilusão– Imersão / Interação / Visão 3D
• Experiência– Sensação de participar, de estar dentro do ambiente virtual– Individual ou em Grupo– Espaço – Temporal
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Apresentação:Conceitos da Ilusão e da Experiência
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Apresentação:Tecnologia
• Apresentação de Imagens e Vídeo
• Interpretação de Ações do Usuário
• Simulação Computacional e Sincronização da Apresentação das Imagens (Animações Computadorizadas)
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Apresentação:Aplicação
• Qualquer área que se beneficie de uma melhor forma de apresentação e interação com o objeto / ambiente apresentado
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HISTÓRICO
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Histórico:The Ultimate Display (60 ‘s)
• Sistema de computação gráfica interativa– Apresenta o conceito pela primeira vez– Já considera o uso de dispositivos de interação como
capacetes e luvas, ou seja é o precursor da realidade virtual
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Histórico:Head Mounted Displays / Glasses (80 ‘s)
• Sistema Imersivo de Apresentação de Imagens (capacete)– Efeito estéreo (3D)– Restrito a um usuário por capacete– Certo desconforto visual
• baixa resolução• Proximidade da tela e da vista• Campo visual limitado pelas laterais do próprio óculos
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Histórico:Head Mounted Displays / Glasses (80 ‘s)
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Histórico:The CAVE (90 ‘s)
• Sistema Imersivo de Apresentação de Imagens (sala)– Efeito estéreo (3D)– Apropriado para pequenos grupos de usuários por sala– Melhor qualidade visual
• Alta resolução• Não limita o campo visual do participante
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Histórico:The CAVE (90 ‘s)
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CONCEITOS
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Conceito da Ilusão:Imersão
• Sensação de estar dentro, de fazer parte
• Permite observar o objeto / ambiente de forma mais realista, como se estivesse lá
• Exige meios especiais de apresentação das imagens, de forma a envolver o espectador– Óculos: experiência individual– Caverna: experiência coletiva
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Conceito da Ilusão:Interação
• Sensação de poder mexer, de interagir
• Permite manusear o objeto / ambiente de forma mais realista, como se pudesse tocá-lo
• Exige meios especiais de captura das ações do usuário, de forma a dar controle ao espectador– Luvas: experiência individual– ???: experiência coletiva
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Conceito da Ilusão:Interação
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Conceito da Ilusão :Visão 3D
• Sensação de profundidade na visão, fundamental para dar ao espectador a impressão de realismo na imagem vista
• Uso de par estéreo– Projeção de duas imagens ligeiramente deslocadas, como se
tivessem sido obtidas por obturadores localizados em cada um dos olhos do espectador
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Conceito da Experiência:Participantes
• Partícipes– Um Indivíduo: atividade isolada– Um Grupo: atividade conjunta
• Diferentes conceitos e sistemas são adequados a cada um dos casos acima
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Conceito da Experiência:Individual / Grupo
• Pessoal / Individual:– Observação:
• Restrita: óculos• Aberta: caverna
– Controle:• Restrito: luva
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Conceito da Experiência:Individual / Grupo
• Grupo:– Observação:
• Restrita: óculos dificulta experiências coletivas• Aberta: caverna adequada para tal
– Controle:• Restrito: luva um usuário é o condutor, os
outros são espectadores passivos
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Conceito da Experiência:Espaço / Tempo
• Espacial– Compartilhada: espaço real comum (caverna)– Distribuída: vários espaços reais (várias cavernas?)
• Temporal– Simultânea: todos juntos– Não: cada um num instante
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Conceito da Experiência:Acesso: Local / Remoto
• Realidade Virtual Distribuída– Compartilhamento de Recursos– Alguns objetos representam objetos locais enquanto outros são
representações de objetos remotos– Avatares: personagens que representam indivíduos, particularmente os
remotos.
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Conceito da Experiência:Realidade Virtual / Expandida
• Realidade Virtual– Mundo exclusivamente virtual
• Realidade Expandida (augmented reality)– Combina a experiência virtual com o mundo real– Combinando imagens de ambos os mundos– Permite a visão raio-x do Super-Homem– Apropriada para auxílio em intervenções cirúrgicas
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TECNOLOGIA
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Tecnologia:Dispositivos de Interação
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Tecnologia:Suporte Computacional - Arquiteturas
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Relação c/ Outras Tecnologias:Redes (Internet)
• Meio para interconexão de sistemas remotos de RV
• Permite a comunicação entre aplicações distribuídas
• Exigência de grandes bandas e baixa latência– De difícil implementação em sistemas abertos– Pode ser testada em redes locais
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Relação c/ Outras Tecnologias:Computação de Alto Desempenho
• Simulações complexas, envolvendo não apenas o objeto mas sua representação visual em tempo real, exigem alta capacidade computacional– Computadores de grande porte / clusters (máquinas paralelas)– Computadores especializados em apresentação gráfica
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Relação c/ Outras Tecnologias:Cooperação
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Relação c/ Outras Tecnologias:Televisão
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APLICAÇÕES
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Aplicações:Missão Crítica
• Exigência• Precisão• Tomada Rápida de Decisões• Alto Custo• RV é ótima ferramenta para treinamento
– Cirurgias– Manutenção / Reparação– Salvamento (bombeiros)
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Aplicações:Prototipagem
• Prototipagem Virtual• Prototipagem Digital• Facilidade p/ Analisar o Modelo e Verificar Possibilidades
Construtivas– Acesso de ferramentas
• Indústria– Aeronáutica– Automobilística
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Aplicações:Análise e Inspeção
• Análise e Inspeção– Estudo e Averiguação de de Várias Possibilidades– Facilidade de Modificação de Modelos e de suas Propriedades
• Aplicações– Ciências Básicas / Ciências Aplicadas– Genoma– Astrofísica– Previsão de tempo– Prospecção Petrolífera
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Aplicações - Exemplos:Arquitetura
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Aplicações - Exemplos:Indústria Automobibística
• Digital Mock-up
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Aplicações - Exemplos:Indústria Automobibística
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Aplicações - Exemplos:Cooperação Pesquisa Espacial / Treinamento
• Reparo do Hubble
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Aplicações - Exemplos:Treinamento / Educação
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Aplicações - Exemplos:Análises Médicas / Planejamento Cirúrgico
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Aplicações - Exemplos:Entretenimento
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Aplicações - Exemplos:Estudo Histórico / Arqueológico
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FACILIDADE USP (LABORATÓRIO)
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Facilidade de Realidade Virtual do LSI:Infraestrutura
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Facilidade de Realidade Virtual do LSI:Caverna Digital
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Facilidade de Realidade Virtual do LSI:Caverna Digital
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Facilidade de Realidade Virtual do LSI:Caverna Digital
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Facilidade de Realidade Virtual do LSI:Caverna Digital
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Facilidade do LSI:Caverna Digital
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Facilidade do LSI:Hemisfério
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Facilidade do LSI:Estações
• Supercomputador Gráfico– SGI Onyx 3000 Infinity Reality III
• Aglomerado de Servidores Gráficos– 6 x 2PIIIXeon 1GHz
• Rede Óptica de Alta Velocidade– Gigabit ethernet (64 portas) / ATM 8 portas
• Aglomerado de Estações de Treinamento– 8 x PIII 1GHz
• Armazenamento de massa– 256 Gbytes 2 x PIII Xeon 1GHz
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PROJETOS USP
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Projetos no LSI:Vida Artificial
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Projetos no LSI:Astrofísica
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Projetos no LSI:Clima – Análise e Modelamento
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Projetos no LSI:Medicina – Análise de Imagens
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Projetos no LSI:Medicina – Tele-Cirurgia
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Projetos no LSI:Arte – Galerias Virtuais
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Oportunidades no LSI:Mestrado e Doutorado
• Programa de Computação Visual e Mídias Interativas– Computação Gráfica
• Animação, Síntese de Imagens
– Realidade Virtual– Vida Artificial– Processamento de Imagens– Sistemas Multi-Agentes
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Oportunidades no LSI:Contato
• Marcio Lobo Netto
– http://www.lsi.usp.br/~lobonett– mailto:[email protected]
– Tel: 3818-5661
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Obrigado!