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Lezione 6
3D e VR display
A cosa servono i display 3D e per VR In generale attraverso un display possiamo visualizzare
Scene sintetiche o reali Dati astratti (es. tempo, concetti)
Tecnologia e tipologia a seconda dello scopo Tipi e tecnologie:
Illuminazione: naturale, a incandescenza, catodica, led, bio/chemio/foto-luminescenza
Immagine: tecnologie comuni come CRT, LCD, OLED; meno comuni come plasma, DLP, laser, led, TMOS (Temporary Interleaved)
Prof. R. Folgieri Realtà Virtuali aa 2010/2011
Tipi e tecnologie
Illuminazione: naturale, a incandescenza, catodica, led, bio/chemio/foto-luminescenza
Immagini:tecnologie comuni: CRT, LCD, OLED;Tecnologie meno comuni: plasma, DLP, laser, led, TMOS
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Proprietà delle immagini
Oltre a costi e scopi, occorre considerare proprietà.
Principali caratteristiche da considerare:
• Luminosità
• Contrasto
• Colore
• Risoluzione
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Proprietà delle immagini - luminosità
• HD(R)D, High Dynamic Range Display
• Display trasparenti (see-through)
•Condizionata da:
• luminosità dell’ambiente
• distanza di proiezione
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Proprietà delle immagini - contrasto
• Differenza tra i livelli di bianco e nero
• livelli di nero:
• nei proiettori livelli alti di nero (gigio)
• dipende dalla riflessione del display
• alcuni display permettono livelli di nero estremamente
bassi
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Proprietà delle immagini - colore
• Tricromatico (RGB, Red, Green, Blu)
• spazialmente interpolato (sub-pixel) secondo varie
fome
• interpolato anche in termini di tempo
• oggi display a quattro colori
• anche display monocromatici
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Proprietà delle immagini - risoluzione• spaziale
• ppi (pixel per pollice) per i display digitali
• in alcuni casi difficili da valutare
• frequenza per i display analogici
Un esempio:
• la “retina” del display dell’iPhone è 325 DPI (punti per
pollice), corrispondente a 42 CPD(1) alla distanza di 30cm
• la visione umana (senza difetti) è di 50 CPD(1) CPD sta per Cycle Per Degrees (cicli per grado) e misura la risoluzione ancolare, cioè
quanto un occhio può distinguere un oggetto da un altro in termini di angoli visivi
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Proprietà Video
Pixel latency in microsecondi Un’elevata latenza induce il cosiddetto motion blur
(sfuocatura di movimento). Può essere ocmpensata preventivamente
Nel cinema sono usati 25 frame per secondo (FPS) Nel cinema 3D si usano 150 FPS Un’alternanza tripla di flash 150/6 = 25
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Proprietà Visualizzazione: campo visivo
Field of View (FoV) Nell’uomo:
200 gradi in direzione orizzontale 130 gradi in direzione verticale 120 gradi di sovrapposizione binoculare
CAVE (display immersivi) coprono 100% 100-120 gradi sono ragionevoli HMD (Head Mounted Display) coprono un Fov
molto limitato
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Proprietà Visualizzazione: parallasse (testa)
Capacità di mostrare scene da differenti angoli (come se si potesse guardare negli angoli del monitor)
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Proprietà Visualizzazione: campo dello sguardo Field of Regard (FoR) CAVE a 6 pareti fornisce il 100% FoR
Fonte delle immagini: Stanislav Stankovic
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Proprietà Visualizzazione: distanza focale
La visione umana converge con alcuni aggiuntamenti: Il punto focale degli occhi
(aggiustamento) La distanza focale dal piano di
proiezione (display) Una percezione errata della
profondità può fornire un aspetto errato dell’oggetto osservato
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Altre proprietà dei display
Overlay Display semi-trasparenti (see-trough):
heads-up, display, HMD Display semi-opachi Display per realtà aumentata Maschera l’oggetto reale
e lo rimpiazza con unovirtuale
Multicanalità: alcuni display visualizzano
più immagini simultaneamente
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Altri fattori riguardanti i display
Dimensioni Peso Interfaccia Igiene e sicurezza Affidabilità Utilizzo all’interno o all’esterno Ergonomia Durata (in termini di uso)
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Tipi di display
IMMERSIVI SEMI - IMMERSIVI NON IMMERSIVI
scena attorno all’utente
utente attorno alla scena
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HMD (Head Mounted Display)
Due display di dimensioni ridotte incorporati in un caschetto
Head tracking per immersività
Il movimento della testa permette l’esplorazione dell’ambiente virtuale
Le lenti forniscono la percezione che le immagini stiano arrivando da una distanza maggiore
Molti modelli disponibili…
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BOOM (Binocular Omni-Orientation Monitor)
Head based VR
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Virtual retina display
L’immagine è formata direttamente nell’occhio
Trasmissione tramite laser Funziona similmente a un tubo catodico Molti vantaggi Ancora in fase di studio (Washinton
University)
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CAVE Molti tipi Acronimo di Cave Automatic Virtual Environment
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Imax 3D
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Flight Simulator
Display immersivo Orientamento 3D Fedback potenza
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Hand based display
Detti anche palm-VR device (solitamente schermo) piccolo tanto da poter
essere tenuto in mano dall’utente a lungo trascurato oggi visti i progressi di miniaturizzazione il concetto è
stato ripreso particolarmente adatto ad Augmented Reality
Esempi: mappe, impianti Metafora: punto di contatto tra mondo fisico e mondo
virtuale
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Visual Display: note conclusive
Paradigma Visual Display: visione senso primario in molte applicazioni
Scelta di VD dipende da scopo dell’applicazione Spesso scelti per via di costi o di inclusione di più
partecipanti Svantaggi: Poca immersività
Tre tipi di VD, ognuno con vantaggi da considerare in fase di design dell’applicazione Stationary Displays (Fishtank and Projection) Head-based Displays (Occlusive and Nonocclusive) Hand-based Displays
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Confronto tra tipi display (1) Vantaggi Stationary Display (Projection)
Risoluzione più alta di HMD Campo di visualizzazione più ampio Presenza utente possibile più a lungo Più alta tolleranza per display latency User mobility più elevata (meno cavi) Rischi più bassi per salute/sicurezza Migliore per visione di gruppo
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Confronto tra tipi display (2) Vantaggi Head-based Display
Costo inferiore FoR completo Portabilità Utilizzo per Augmented Reality Può isolare dal mondo reale Uso di strumenti di simulazione di tatto senza visibilità dell’Hw Richiesto meno spazio fisico Meno influenzati da luce ambiente
Vantaggi Hand-based Display Mobilità utente maggiore Portabilità maggiore Possono essere combinati con stationary display
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Considerazioni (1) Paradigmi projection-based espandono in dimensioni
e possibilità i display monitor-based Vantaggi: incrementano il campo visivo causano minor stress per la salute sono particolarmente adatti per progetti collaborativi Combinazione di molte feature (risoluzione, campo
visivo, ecc) rendono l’esperienza più “immersiva” Svantaggi: Maggiori spese per strumenti e maintenance Spesso usati in modo non immersivo, divenendo
quasi non-VR
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Considerazioni (2) Paradigmi head-based identificati con VR. Vantaggi: oggi modelli poco costosi permettono di
sperimentare VR permettono FoR e FoV completo
Svantaggi: ancora poco ergonomici Paradigmi See-through Head-based importanti per
Augmented Reality. A volte usati in combinazione con HMD. Vantaggi: l’utente può manipolare e vedere il mondo reale possibilità di mappare un virtual world in un altro
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Approfondimenti
Cosa si intende per aural display? Quali potrebbero essere i vantaggi di utilizzo?
Quali sono gli svantaggi (se ve ne sono)?
Cosa si intende per display Aptici? Quali vantaggi presentano?
Quali svantaggi?
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