Realtà Virtuale: cenni storici e casi di...

Realtà Virtuale: cenni storici e casi di Realtà Virtuale: cenni storici e casi di studiostudio

Davide GadiaDavide Gadia

Corso di Ambienti Virtuali Immersivi e InterattiviCorso di Ambienti Virtuali Immersivi e Interattivi

Laurea Magistrale in Informatica per la ComunicazioneLaurea Magistrale in Informatica per la Comunicazione

a.a. 2012/2013a.a. 2012/2013

• 1916:

“Periscopio” di Albert B. Pratt Primo progetto di HMD

• 1929:

Flight simulator di Edward Link

Storia della RV: primi progetti

• 1956:

“Sensorama” Video stereo Audio Movimento Olfatto (!)

• 1960:

“Telesphere Mask” Simile a moderni HMD

Storia della RV: Morton Heilig

• 1963:

“Sketchpad” Nascita della CG

• 1968:

“La Spada di Damocle” Il primo HMD

Storia della RV: Ivan Sutherland

• 1976:

“Videoplace” di Myron Krueger Telecamere, proiettori, altri sistemi di input

• 1981:

MIT avvia primi progetti su VR

....

• 1984:

William Gibson conia il termine Cyberspazio (racconto Neuromancer)

Storia della RV: altre date importanti

• 1984:

Jaron Lanier fonda la VPL Research Inc. DataGlove (1985) EyePhones (1989) In collaborazione con NASA VIEW Lab

Storia della RV: altre date importanti

• 1987:

Polhemus Inc lancia sul mercato il tracker magnetico Isotrak

• 1989:

Mattel lancia il Powerglove per Nintendo Entertainment System Primo esempio di device VR a basso costo

Storia della RV: altre date importanti

• 1990:

W-Industries lancia Virtuality Primo sistema per videogiochi utilizzando VR

• 1992:

Electronic Visualization Lab (Univ di Chicago) presenta il primo CAVE

Storia della RV: altre date importanti

Storia della RV: negli ultimi anni...

• Prototipazione virtuale• Visualizzazione scientifica• Applicazioni mediche• Applicazioni industriali• Serious Games• Beni culturali• Arte multimediale• ......

Campi di applicazione della RV

• Classificazione molto limitata Possibilità di applicazioni che spaziano tra più categorie

• Vengono presentati solo alcuni esempi Cercare in rete e in letteratura altre applicazioni!

Campi di applicazione della RV

• Utilizzo VR nel processo di progettazione e valutazione di un prodotto o sistema Es: industria automobilistica (FIAT) Es: Caterpillar Virtual Prototyping system

Lehner, V.D.; DeFanti, T.A.; Distributed virtual reality: supporting remote collaboration in vehicle design, IEEE Computer Graphics and Applications, 17(2), pp 13-17, 1997

Prototipazione Virtuale

• Utilizzo VR e CG per agevolare la comprensione di calcoli o simulazioni scientifiche complesse Es: visualizzazione struttura molecole con possibilità di navigare

interattivamente nel modello

Visualizzazione scientifica

• Es: visualizzazione Ipersolidi 4D

Visualizzazione scientifica

• Chirurgia Training degli specializzandi Preparazione pre-operatoria Supporto durante le operazioni

Augmented Reality

• Psicologia e studio comportamenti sociali Ambienti virtuali per il trattamento delle fobie Agorafobia Vertigini ....

Applicazioni mediche

Fuchs, Livingston, Raskar, Colucci, Keller, State, Crawford, Rademacher, Drake, Meyer, "Augmented Reality Visualization for Laparoscopic Surgery." Proceedings of First International Conference on Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention (MICCAI '98)

Applicazioni mediche

http://www.rug.nl/cit/hpcv/VR_visualisation/Treatment_of_Anxiety/fobiebehandeling

RV e psicologia

Babu, S.V.; Grechkin, T.Y.; Chihak, B.; Ziemer, C.; Kearney, J.K.; Cremer, J.F.; Plumert, J.M.; , "An Immersive Virtual Peer for Studying Social Influences on Child Cyclists' Road-Crossing Behavior," Visualization and Computer Graphics, IEEE Transactions on , vol.17, no.1, pp.14-25, Jan. 2011

RV e comportamenti sociali

• Training del personale procedure lavorative esercitazioni situazioni d'emergenza simulazioni interventi di manutenzione Approccio applicabile anche a pubblica sicurezza (pompieri, ecc)

• Analisi dei rischi• Ricostruzione incidenti

Applicazioni industriali

• Virtual Reality and Human factors for industrial security Finanziato da EU (6° Programma Quadro) 2005-2010 Unione di studi sui Fattori Umani e tecniche di Realtà Virtuale Aumentare la sicurezza Diminuire incidenti e infortuni http://www.virthualis.org

VIRTHUALIS

VIRTHUALIS

• Videogiochi con finalità: Educative Scientifiche Civiche ....

• Si basano sulle stesse tecnologie dei normali videogiochi• Mantengono “look and feel” da videogioco • Si basano sul concetto di competizione

ottenere una vittoria, una ricompensa, un risultato oppure fallimento, game over

• Di norma mantengono una parte di “entertainment” abbinata alle finalità non-ludiche In alcuni casi questo fattore non è presente

Serious games

• Pochi esempi utilizzano tecnologie di visualizzazione e\o interazione tipici della RV

• Suggerimento: Studiarsi gli esempi elencati a

http://en.wikipedia.org/wiki/Serious_game Fare altre ricerche su web

• Possibili spunti per il progetto finale ?

Serious games

• Grande interesse negli ultimi anni• Diverse possibili applicazioni:

Ricostruzione di monumenti Restauro digitale Ricostruzione filologica di siti o monumenti Visita di siti non accessibili al pubblico Disseminazione culturale

• Necessità di stabilire relazioni interdisciplinari Scelte stilistiche di RV vanno concordate con archeologi e storici

Beni culturali

• Necropoli di Cerveteri Patrimonio UNESCO da 2004 6000 tombe Più antica datata 7° secolo AC Scoperte e studiate a partire dalla seconda metà del 18° secolo 140 caratterizzate da pareti affrescate Scene di vita, morte, religione, mitologia 60 tombe visitabili Sottogruppi aperte a rotazione

• M. Rao, D. Gadia, S. Valtolina, G. Bagnasco, M. Marzullo, "Designing Virtual Reality reconstructions of etruscan painted tombs", Proceedings of International Workshop on Multimedia for Cultural Heritage (MM4CH) 2011, Modena, Italy, May 2011.

Ricostruzione Necropoli Etrusca di Tarquinia

• Obiettivo: Utilizzare RV per visita virtuale delle tombe Utilizzare RV per fornire esperienza virtuale interattiva,

integrando materiale aggiuntivo non presente e non consultabile sul posto

• Strategia: Molti ambienti indipendenti Tempo di accesso legato a modellazione e acquisizione texture

vincolato a tempi di studio, restauro, visita Un'applicazione principale → “menu” di scelta delle tombe Moduli separati e indipendenti per ciascuna tomba

Ricostruzione Necropoli Etrusca di Tarquinia

• Applicazione principale: Caricamento mappa satellitare della zona Indicazione delle tombe disponibili Aggiunta tombe senza cambiare codice File di testo con nome, coordinate e link a eseguibile della

tomba

Ricostruzione Necropoli Etrusca di Tarquinia

• Navigazione nelle tombe: Tomba degli Scudi e Tomba dei Pigmei Caricamento modelli e texture forniti dagli archeologi Mappa aree calpestabili per collisioni con pareti Navigazione in prima persona Visualizzazione stereoscopica Luce vincolata alla camera (elmetto con luce) Codice tombe implementate come template per successive

Ricostruzione Necropoli Etrusca di Tarquinia

Ricostruzione Necropoli Etrusca di Tarquinia

• Tomba degli Scudi: Disegni effettuati nel 1871 da Gregorio Mariani Acquerelli commissionati da Carl Jacobsen a partire da 1900 Disegni conservati a Roma, acquerelli a Boston Possibilità di sovrapporre immagini dei dipinti e disegni sopra le

texture delle pareti originali

Ricostruzione Necropoli Etrusca di Tarquinia

• The Digital Michelangelo Project: http://graphics.stanford.edu/projects/mich/ Ricostruzione 3D del David di Michelangelo

• Parma ai tempi della Cattedrale: Ricostruzione 3D Cattedrale su base filologica Videoinstallazioni con ricostruzione come virtual set Guidazzoli, A., Delli Ponti, F., Diamanti, T., Sangiorgi, L., Cirifino, F.: “Daily Life

in the Middle Ages - Parma in the Cathedral Age.” In: ACM SIGGRAPH 2007 Posters, p. 125, ACM, New York (2007)

Altri esempi

• Ricostruzione del complesso funebre di Arrigo VIII Originariamente nella Cattedrale di Pisa Disposizione originale e alcune statue

spostate e non più in loco Ricostruzione 3D e diverse ipotesi sulla

struttura originale Baracchini, C., Brogi, A., Callieri, M., Capitani,

L., Cignoni, P., Fasano, A., Montani, C., Nenci, C., Novello, R.P., Pingi, P., Ponchio, F., Scopigno, R.: “Digital reconstruction of the Arrigo VII funerary complex”. In: Proceedings of the 5th International Symposium on Virtual Reality, Archaeology and Cultural Heritage (VAST), pp. 145–154 (2004)

Altri esempi

• Diverse possibilità di utilizzare RV per espressioni artistiche: Esposizioni/Musei virtuali Scenografie virtuali Teatro Virtuale: attore comanda scenografia, luci, ecc con

movimento e sensori Ambienti sensibili ....

Arte Multimediale

• Ubu incatenato (2005) Fortebraccio Teatro (www.fortebraccio.com)

Roberto Latini – interprete e regista Gianluca Misiti – musiche Andrea Brogi – Modellazione e animazione 3D Pierpaolo Magnani – video chromakey ..........

Teatro multimediale

• “Dear Anne”

Teatro e RV

• Cos'è un “Ambiente sensibile”? Uno spazio attrezzato da strumenti tecnologici

Videocamere Sensori di posizione e movimento Rilevatori di suoni Sistemi di illuminazione, proiezione e di diffusione audio

Atti a rilevare cambi di stato Posizione Movimento Suono

E programmati a rispondere con un evento specifico Cambio di illuminazione Generazione di effetti sonori\musiche Proiezione di effetti visivi su schermi o pannelli di proiezione (incluse

pareti, soffitti e pavimenti)

Ambienti sensibili

http://www.studioazzurro.com

Ambienti sensibili