Realidade Virtual
UFSC-CTC-INE
Prof. Raul Sidnei Wazlawick
O que é Realidade Virtual ?
A realidade virtual pode ser
considerada como forma de
visualizar, manipular, explorar,
interagir e modificar dados
complexos através do computador.
É considerada o tipo de interface
homem-máquina mais avançada
atualmente disponível.
Como isso acontece ?
A RV permite que usuários possam interagir
com objetos do mundo virtual através da
simulação dos seus sentidos.
Tal simulação dá a sensação de se estar
manipulando objetos como no mundo real.
Principais conceitos envolvidos
imersão;
interação;
envolvimento;
grau de realismo.
A imersão
• Impõe ao usuário, a sensação de estar
dentro do ambiente.
• Reflete os movimentos do usuário dentro do
ambiente através de diversos dispositivos,
tais como o capacete, a luva, e outros.
A interação
• É definida como a capacidade que o sistema
de RV tem de responder ao usuário.
Interação
Depende de:
• Capacidade de detectar as ações do usuário;
• Capacidade de modificar o mundo virtual
com rapidez;
• Capacidade de gerar ações sobre os sentidos
do usuário.
O envolvimento
• Está ligado à capacidade que o sistema de
RV possui de cativar ou engajar o usuário
para uma certa atividade.
• É o aspecto que está menos vinculado ao
lado tecnológico, dependendo mais da
criatividade de quem projeta o ambiente.
O grau de realismo
• Se refere à qualidade da imagem, do som,
do tempo de resposta, etc.
• Avalia todos os aspectos do ambiente
pertinentes a quão real o sistema se
apresenta.
O que não é RV ?
RV x Computação Gráfica
Classes de RV
• RV Imersiva
• RV Não Imersiva
RV Imersiva
• O usuário se sente dentro do ambiente
virtual.
• Para tanto, veste um capacete de realidade
virtual, luva, rastreador de posição e fones
de ouvido.
• Pode-se utilizar também dispositivos
baseados em projeção.
(Ex. Caves)
RV Não Imersiva
• Baseada em monitores
Sistema de Telepresença
A pessoa está em um ambiente separado dela
fisicamente. Implantada através de mecanismos
de teleoperação.
A idéia é que as ações do usuário alterem um
mundo físico real diferente daquele onde ele se
encontra.
Estes sistemas são muito utilizados para
treinamento ou manipulação de objetos à
distância
Sistema de Realidade Virtual
O usuário participa de um mundo virtual
gerado por computador usando dispositivos
Sistemas de
percepção
usuário
Sistemas de
músculos
Sensação
Ação
Interface
Homem-máquina
Sinais
de
Controle
Sinais
Sensoriais
Ambiente Virtual
Sistema de Realidade Aumentada
Combinação do ambiente real com o ambiente virtual
Visão do cirurgião Tomografia 3D do cérebro
Cirurgião com HMD
Ponto crítico: sobreposição exata do mundo
real com o virtual
Sistema de Realidade Melhorada
Variação do sistema de realidade aumentada.
O sistema de processamento de imagem gera
informações adicionais
O resultado pode ser tanto melhoria espectral
quanto espacial. Ex. Geração de imagens
obtidas através da ampliação do espectro
visível humano e anotação de características
do objeto, tal como distância, etc.
(Estilo Robocop...)
Dispositivos de Realidade Virtual
Sua função é gerar a sensação de imersão no
usuário atuando de duas formas:
- lendo os movimentos realizados pelo usuário
através de: (i) leitura da posição de um ponto
no corpo do usuário (rastreamento), ou (ii)
leitura do ângulo de flexão ou rotação de um
membro ou parte do corpo do usuário;
- impressionando seus sentidos a fim de
simular sensações, o que ocorre em geral
sobre a visão, a audição e o tato.
Dispositivos de Visão
• Head Mounted Display (HMD)
• Stereo Glasses ou Shutter Glasses
Head Mounted Display (HMD)
• Um visor para cada olho
com visão estereoscópica
• Sensor de posição
absoluta da cabeça
• Fones estereofônicos
Head Mounted Display (HMD)
Também conhecidos como VPC - Visores
Presos à Cabeça, exibem as imagens de uma
cena virtual em duas pequenas telas (uma
para cada olho). Estes dispositivos podem
ser construídos com dois tipos de monitores,
os CRTs ou monitores de TV e os
monitores de cristal líquido
(LCDs).
Head Mounted Display (HMD)
Feedback Visual/Auditivo
Stereo Glasses ou Shutter Glasses
Stereo Glasses ou Shutter Glasses
• Óculos com lentes de cristal líquido capazes
de bloquear sua visão quando necessário. O
sistema funciona do seguinte modo:
- exibe-se na tela a imagem correspondente à do olho
esquerdo e bloqueia-se a visão do olho direito
- a seguir faz-se o contrário, ou seja, exibe-se a
imagem do olho direito e bloqueia-se a
visão do esquerdo.
Baseado no Cintilamento
Dispositivos de Rastreamento
•
•
•
•
•
•
Mecânicos
Ultra-sônicos
Magnéticos
Extração de imagens
Óticos
Sem referencial
Luvas Eletrônicas
As luvas eletrônicas, buscam capturar os
movimentos das mãos e dos dedos, para
utilizá-los como forma de interação com o
usuário. Os modelos mais conhecidos são: a
Data Glove, criada pela empresa VPL, que
utiliza fibra ótica e mediadores de
luminosidade, e a Power Glove,
criada pela empresa Mattel, que usa
tinta condutora para aferir o
movimento dos dedos.
Luvas Eletrônicas
• Sensores de flexão para os
cinco dedos
• Sensor de posição
absoluta do punho
Luvas Eletrônicas
Integração Visuomotora
Imagem gerada pelo computador com
posição da DataGlove
Luvas Eletrônicas e Capacetes
Dispositivos Geradores de
Sensação de Tato e Força
Estes dispositivos são denominados de
haptic interfaces e são responsáveis por
produzirem a sensação de tato (touch
feedback ) ou de força (force feedback ).
São utilizados em ambientes de RV para
enfatizar ainda mais a sensação de imersão.
Dispositivos Geradores de
Sensação de Tato e Força
A sensação de tato provê informações sobre
a geometria da superfície, sua textura ou sua
temperatura. Por outro lado, a sensação de
força fornece informações sobre o peso do
objeto e sua consistência.
Dispositivos Geradores de
Sensação de Tato e Força
Interface Háptica
[Toque e Força]
Outros Periféricos para RV
Digitalizador 3D
Sensores Especializados
Outros Periféricos para RV
The Cave
Ambiente Imersivo 3D
Multiusuário