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Requisitos de Hardware e Software eDispositivos Hápticos para Realidade Virtual e
Aumentada
Judith Kelner
Samuel Macêdo
Diversos AutoresGrupo de Pesquisa em Realidade Virtual e Multimídia
Universidade Federal de Pernambuco, Centro de Informática
Recife, Agosto de 2011
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FALE SOBRE:
1. MÍDIA2. MULTIMÍDIA3. EVOLUÇÃO DA MULTIMÍDIA4. EVOLUÇÃO DOS DISPOSITIVOS5. REDES SOCIAIS6. TENDÊNCIAS7. 3 D8. REALIDADE VIRTUAL9. REALIDADE AUMENTADA10. DISPOSITIVOS HÁPTICOS
1ª. Lista de Exercícios
2
Entrega: dia 06/09/2011 via e-mail: [email protected]
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MÍDIA
3
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Definição
• Do latim media (singular medium)
• Meio de difusão de informação
• Diversos significados:
– Meios / veículos de comunicação
– Comunicação em massa
– Área responsável pela veiculação de anúncios
– Armazenamento
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Tipos de Mídia
• Capturada
– Áudio, Vídeo, Fotografia
• Sintetizada
– Texto, Gráfico, Animação
• Mídia de Armazenamento
– Fita magnética, disquete, CD, DVD, etc.
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História
PedraSumérios4.000 A.C. Alfabeto Fenício
2.000 A.C.
PapirusEgito
600 A.C.
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História
PapelChina105 D.C.
Gutenberg Press1450
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História
TelégrafoSamuel Morse
1844
1º Jornal das Américas1534
FonógrafoThomas Edison
1877
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História
Ondas de rádioHeinrich Hertz1888
CinetoscópioEdison Labs
1891
Primeira ligaçãoentre duas rádios
1923
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História
Primeira transmissãoJogos Olímpicos na TV1936
Videotape1958
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História
Homem chega à LuaAssistimos na TV1969
Sony WalkmanJapan1979
Video CasseteVHS / Betamax Tape1975/76
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História
Compact DiscPhilips1982
Internet - Anos 90Aberta ao público geral
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História
Compact Disc
Tipo de mídiaDisco óptico
Foto de um CD gravável
Uso em Áudio, vídeo e armazenamento de dados
Capacidade 703 MB / 80 Minutos
Mecanismo de leitura 780 nm de onda laser semicondutora
Desenvolvido por Philips e Sony
Dimensões 12 cm de diâmetro
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HistóriaDigital Video Disc
Tipo de mídiaDisco óptico
Diferença entre o DVD-Video e DVD-R, respectivamente.
Uso em Armazenamento de dados, áudio, vídeo e jogos
Capacidade 4.7 GB (uma camada)8.5 GB (duas camadas)9.4 GB (dois lados, uma camada)17.08 GB (dois lados, duas camadas – raro)
Mecanismo de leitura Laser 650 nm, 1350 kB/s (1x)
Mecanismo de escrita 1350 kB/s (1×)
Desenvolvido por Toshiba, Philips, Sony
Dimensões 12 cm de diâmetro
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Uso hoje
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Uso hoje
Hamasaki 22.2
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Uso hoje
• Cinema 3D
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Uso hoje
• Kindle 3
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Uso hoje
• iPad
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Uso hoje
• OLED
– Organic Light Emitting Diode
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Uso hoje
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Tendências
• HVD
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Tendências
• HVD
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Tendências
• HVD
HD-DVD Blu-ray HVD
Custo inicial por disco gravável ~ $10 ~ $18 ~ $0,85
Custo inicial por gravador/reprodutor ~ $2.000 ~ $2.000 ~ $900
Capacidade de armazenamento inicial 30 GB 54 GB 3.9 TB
Velocidade de leitura/escrita 36,5 Mbps 36,5 Mbps 1,2 Gbps
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REALIDADE VIRTUAL E AUMENTADA
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Triângulo da Realidade Virtual
Imersão
ImaginaçãoInteração
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Motivação de RV
• Simulação de ambientes perigosos ou inacessíveis
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Motivação de RV
• Testes em ambientes muito grandes
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Motivação de RV
• Simulações com grande quantidade de parâmetros para manipular
• Tarefas que exigem a ocupação das mãos
• Visualizações onde a perspectiva é importante
• Testes que requerem a presença para entender o ambiente
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Realidade Aumentada
“Uma técnica computacional que visa aumentar a realidade combinando imagens reais e virtuais em tempo real, permitindo interatividade, e tudo isso registrado em 3D”
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Realidade Aumentada
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Motivação de RA
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Realidade Virtual Realidade Aumentada
Ambiente completamente virtual
Ambiente real com objetos virtuais
Imersão total do usuário Integração imperceptívelentre objetos reais e virtuais
Tempo real Tempo real
- Registrado em 3D
Estimula todos os sentidos Estimula todos os sentidos
Interação só com mundo virtual
Integração com ambos os mundos
Realidade Virtual x Realidade Aumentada
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Quando surgiu?
• Primeiras idéias nos anos 50 com o diretor de cinema MortonHeilig
• Dos anos 60 até os 80, muitas experiências:
1. HMD – Headsight (1961)
1. Sistema de RV – Ultimate Display (1966)
1. Luva de IHM – SayreGlove (1977)
1. Filme com CGI 3D* – Tron (1982)
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Quando surgiu?
• Em meados dos anos 90, a explosão dos hardwares de aceleração gráfica alavancou RV/RA
• No fim dos anos 90 começaram a surgir as ferramentas de desenvolvimento de RV/RA
– OpenGL (92)
– Direct3D (95)
– ARToolkit (99)
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Quando surgiu?
• A partir do ano 2000 apareceram ferramentas de alto nível e com elas inúmeras aplicações
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APLICAÇÕES
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Ambiente Virtual
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Cave
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Cave
• OpenSG
– http://www.opensg.org/
• OpenGL Performer
– http://www.sgi.com/products/software/performer
• CaveLib
– http://www.vrco.com/
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Manutenção
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HMD
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Realidade Aumenta sem Marcadores
• PTAM
– http://www.robots.ox.ac.uk/~gk/PTAM/
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Entretenimento
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Realidade Aumentada com Marcadores
• ARToolKit
– http://www.hitl.washington.edu/artoolkit/
• ARTag
– http://www.artag.net/
• Studierstube
– http://studierstube.icg.tu-graz.ac.at/
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Arquitetura e Decoração
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Placas Gráficas
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Ferramentas de Autoria
• BuildAR
– http://www.hitlabnz.org/wiki/BuildAR
• AMIRE
– http://www.amire.net/overview.html
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Segurança Aérea
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Realidade Aumentada Projetiva
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Divulgação
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Realidade Aumentada para Web
• FLARToolkit
– http://www.libspark.org/wiki/saqoosha/FLARToolKit/en
• Total Immersion
• Flare
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Localização de Agências
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Realidade Aumentada Móvel
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Realidade Aumentada Móvel
• ARToolKitiPhone
– http://www.artoolworks.com/ARToolKit_iPhone.html
• PTAM iPhone
– Em desenvolvimento
• PhonySIFT
• http://studierstube.icg.tu-graz.ac.at/handheld_ar/naturalfeature.php
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SixthSense
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Realidade Aumentada Embarcada
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DISPOSITIVOS HAPTICOS
60
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Introdução
• Avanços em RV e RA: mais imersão
• Necessidade de sentir o ambiente
• Solução: criar outros dispositivos além de joystics e óculos 3D
61
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Introdução
• Háptico: ciência do toque
• Dispositivos hápticos: “tocar” objetos virtuais
• Possibilidade de sentir a interação
• Emergiu com os avanços em RV
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Introdução
• Objetivo:
– aumento do realismo
– Simplificação da interação
• Campos de Atuação:
– Ambientes virtuais
– Sistemas tele-operados
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I/O e Experiência
• Dispositivos háptivos – entrada e saída
– Manipulação física do usuário (entrada)
– Sensações de toque ou força realistas (saída)
• Aumento do nível de experiência
64
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Aproximação do Mundo Real
• Experiência: acontecimentos como resposta a estímulos
• Dispositivos hátipticos: mais estímulos
• Aproximação da experiência em ambiente virtual com o equivalente real
65
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Imersão
• Hierarquia de necessidades do usuário:
– Funcionalidade (motivo projetual)
– Usabilidade (facilidade de uso)
– “Prazer” (satisfação)
• Dispositivos hápticos:
– Forma mais eficiente de controle
– Aumento do “prazer” na utilização do sistema
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Dispositivos Sofisticados
1. Usuário interage com o sistema, manipulando o dispositivo háptico
2. Informação codificada é transmitida para o controlador
3. Informação é processada
4. Posição do dispositivo é enviada para o computador
5. Um software determina que uma força de reação é requerida
6. O computador envia forças de retorno ao dispositivo
7. Atuadores (motores) do dispositivo aplicam essas forças
8. Usuário sente a interação com o ambiente virtual
67
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Taxas de Atualização
• Para retorno visual:
– Taxas de 20 a 30 frames por segundo
• Para retorno háptico
– Mínimo aceitável de 300 Hz
• Necessidade de um processador dedicado
68
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Tipos de Retorno
• Grip Feedback (aperto)
– Sensação de pressão
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Tipos de Retorno
• Grasp Feedback (segurar)
– Limitação dos movimentos
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Tipos de Retorno
• Force Feedback (força)
– Forças direcionais
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Tipos de Retorno
• Tactile Feedback (tato)
– Sensação de calor ou contato
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Vídeos
• Haptic Technology
• SnOil
• The Haptic Tabletop Puck
• 3D display and Pen of Touch
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CONSIDERAÇÕES FINAIS
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Considerações Finais
• Dispositivos agregam várias mídias
• Realidade Virtual e Aumentada:
– Aplicadas em várias áreas
– Suporte por vários dispositivos e bibliotecas
• Dispositivos hápticos aumentam a imersão
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Requisitos de Hardware e Software eDispositivos Hápticos para Realidade Virtual e
Aumentada
Judith Kelner
e
Diversos Autores
Grupo de Pesquisa em Realidade Virtual e Multimídia
Universidade Federal de Pernambuco, Centro de Informática
Recife, Março de 2011