Μοντελοποίηση τρισδιάστατου κόσμου σε πραγματικό κόσμο: το παράδειγμα του Kinect. ιδάσκων: Φ. Αζαριάδης Φοιτήτρια: Άρτεμις-Αγγελική Σφύρη

Transcript

1 Μοντελοποίηση τρισδιάστατου κόσμου σε πραγματικό κόσμο: το παράδειγμα του Kinect ιδάσκων: Φ. Αζαριάδης Φοιτήτρια: Άρτεμις-Αγγελική Σφύρη

2 Computer graphics Μοντελοποίηση τρισδιάστατου κόσμου 2d/3d computer graphics τρισδιάστατη απεικόνιση Μοντελοποίηση τρισδιάστατου κόσμου και η δημιουργία ψηφιακής εικόνας Για τη δημιουργία, το χρωματισμό, την κίνηση, το φωτισμό και την αλληλεπίδραση συνθετικών κόσμων παραστάσεων με τον χρήστη και η μετατροπή τους σε ψηφιακή εικόνα είναι αντικείμενο των 2δ/3δ γραφικών Η επεξεργασία πραγματοποιείται τόσο σε επίπεδο hardware (επεξεργαστές, κάρτες γραφικών, μητρική) όσο και σε επίπεδο software (κατάλληλα προγράμματα, Vray, 3ds Max, Blender, Reality Factory κ.α.)

3 3d rendering Μοντελοποίηση τρισδιάστατου κόσμου 2d/3d computer graphics τρισδιάστατη απεικόνιση Μοντελοποίηση τρισδιάστατου κόσμου και η απεικόνισή του μέσω της διαδικασίας του 3d rendering Η διαδικασία για την απόδοση του τρισδιάστατου κόσμου μέσω ενός ηλεκτρονικού συστήματος ( υπολογιστής ) είναι η διαδικασία του 3d rendering. To 3d rendering μετατρέπει αυτόματα τρισδιάστατα ολοκληρωμένα μοντέλα σε δισδιάστατες εικόνες με τρισδιάστατα φωτορεαλιστική απόδοση. Άριστη απόδοση της πραγματικότητας όπως και σε μια φωτογραφική μηχανή

4 Non-real time rendering 2 μέθοδοι rendering ανάλογα με το είδος της εφαρμογής στο οποίο θα χρησιμοποιηθεί η εικόνα μας ή το animation που έχουμε δημιουργήσει και το χρόνο που θα διαρκέσει για την παραγωγή μιας εικόνας/ frame σε ένα δευτερόλεπτο (fps) non real time rendering (φωτορεαλιστική απόδοση) Για δημιουργία στατικών εικόνων, για δημιουργία ταινιών ή video τα οποία δεν έχουν διεπαφή με κάποιον χρήστη Ιδιαίτερη σημασία στο φωτορεαλισμό, πιστή προσομοίωση μοντέλων φωτισμού και κίνησης Η διαδικασία της απόδοσης/ rendering διαρκεί περισσότερο χρόνο σε σχέση με τη διαδικασία του real-time rendering, διαρκεί από δευτερόλεπτα έως και μέρες Βασίζεται κυρίως στην τεχνική του ray-tracing, τεχνική φωτορεαλισμού σε μη πραγματικό χρόνο για πιο αληθινά, ζωντανά χρώματα και βέλτιστη προσομοίωση των φωτοσκιάσεων

5 real time rendering Real-time rendering Απόδοση του τρισδιάστατου κόσμου σε πραγματικό χρόνο (μέση συχνότητα 15 έως 25 frames per second) Χρησιμοποιείται κυρίως σε διαδραστικές εφαρμογές και video games Βασίζεται στην τεχνική της z-buffer triangle rasterization. Ανάλυση του αντικειμένου σε επιμέρους αρχέτυπα (τρίγωνα). Πρόοδος (hardware) υλικό συστήματος επιταχυντών γραφικών και η πρόοδος της τεχνολογίας (software) λογισμικών απεικόνισης επιτρέπουν σήμερα την εκτέλεση δαπανηρών υπολογισμών φωτισμού και χρωματισμού πολύπλοκων επιφανειών σε πολύ γρήγορους ρυθμούς Graphics rendering pipeline

6 Ειδικές τεχνικές δυναμικής διαμόρφωσης των τρισδιάστατων αντικειμένων για να ελαχιστοποιηθεί ο χρόνος σχεδίασης χωρίς να επηρεάζεται η ποιότητα της απεικονιζόμενης εικόνας Μοντέλα πολλαπλών αναλύσεων real time rendering Αντικατάσταση γεωμετρικής πληροφορίας από απλή εικόνα / φωτογραφία επιλεκτική απεικόνιση διαδοχικά απλούστερων εκδόσεων του ίδιου αντικειμένου όσο αυτό απομακρύνεται από τον παρατηρητή Μικρότερη κάλυψη της εικόνας από το προβαλλόμενο αντικείμενο μικρότερη ανάλυση μοντέλου

7 real time rendering

8 real time rendering

9 real time rendering

10 real time 3d computer graphics Αλληλεπίδραση χρήστη και εικονικού περιβάλλοντος

11 Αναπαράσταση χρηστών real time 3d computer graphics Η γραφική αναπαράσταση του χρήστη μέσα στο εικονικό περιβάλλον ονομάζεται avatar, είτε σε δισδιάστατη είτε σε τρισδιάστατη μορφή Η μοντελοποίηση και η κωδικοποίηση των avatars καθορίζεται συνήθως από διεθνή πρότυπα, όπως για παράδειγμα το H-Anim (Humanoid Animation - ISO/IEC FCD 19774:200x) Βαθμός ρεαλιστικότητας/ ομοιότητας με το χρήστη Γεωμετρική και δικτυακή πολυπλοκότητα Αυτονομία κινήσεων Εντελώς αυτόνομα Ημιυαυτόνομα Πλήρως ελεγχόμενα από τον χρήστη

12 Συσκευές εισόδου real time 3d computer graphics Για την είσοδο δεδομένων από το χρήστη έχουμε διάφορες συσκευές από πολύ απλοποιημένες (πληκτρολόγιο, ποντίκι, touchpad, joystick), έως πολύ εξειδικευμένες με εξελιγμένα συστήματα και τεχνολογίες για περισσότερη αυτονομία του χρήστη, περισσότερη φυσικότητα, μεγαλύτερη ταχύτητα αλληλεπίδρασης (βιντεοκάμερες, μαγνητικοί αισθητήρες, μικρόφωνα, ανακλαστήρες laser ή υπέρυθρου φωτός, οι οποίοι λειτουργούν ως ανιχνευτές της γωνίας των αρθρώσεων για την καταγραφή της κίνησης όλων των βασικών μερών του ανθρώπινου σώματος.

13 kinect Το παράδειγμα του kinect τι είναι; Σύστημα εισόδου με συσκευή ανίχνευσης κίνησης και φωνής από τη Microsoft για την κονσόλα του Xbox 360. Έιναι συμβατό και για Windows PCs. Προσφέρει στο χρήστη την ικανότητα να ελέγχει και να επικοινωνεί με το σύστημα του Xbox 360 ή αντίστοιχα με τον υπολογιστή χωρίς τη χρήση τηλεχειρηστηρίων (game controller) Ο χρήστης εισάγει δεδομένα μέσω κινήσεων και φωνητικών εντολών

14 kinect Τεχνολογία πως λειτουργεί; Λογισμικό Microsoft Range camera τεχνολογία PrimeSense

15 kinect Άλλες εφαρμογές Για χαρτογράφηση χώρων και δημιουργία τρισδιάστατης απεικόνισής τους στον υπολογιστής (Philipp Robbel, MIT) Η ομάδα του ερευνητικού κέντρου Media Lab στο ΜΙΤ, χρησιμοποίησε το σύστημα του Kinect για τον έλεγχο του προγράμματος περιήγησης του Google Chrome μόνο με χειρονομίες ( depth JS) Σε περιπτώσεις τηλεσυνδιάσκεψης για καλύτερη κατανόηση του ομιλητή και μεγαλύτερο βαθμό φυσικότητας στην επικοινωνία Για ανίχνευση ανθρώπων ακόμα και σε απόλυτο σκοτάδι Στην ιατρική, ειδικότερα στη χειρουργική Για διαφήμιση εμπορικών προϊόντων