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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

fev. 2000 Realidade Virtual 2Rea

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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 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!

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