2 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση

Transcript

1

2 2 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Τεχνολογίες Εικονικής Πραγµατικότητας Εικονικών Περιβαλλόντων. Εφαρµογές αυτών στην αρχιτεκτονική παρουσίαση. Μελέτη περίπτωσης διαδραστικής αρχιτεκτονικής περιήγησης στην Αρχαία Αγορά των Αθηνών (παραγωγή Ίδρυµατος Μείζονος Ελληνισµού). Επιβλέπων καθηγητής : Κυριακουλάκος Παναγιώτης Πανεπιστήμιο Αιγαίου, Τμήμα Μηχανικών Σχεδίασης Προϊόντων & Συστημάτων 1/1/2008 2

3 3 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Στην Έφη 3

4 4 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Θα ήθελα να εκφράσω θερµές ευχές σε όσους βοήθησαν στην διπλωµατική µου εργασία. Στον επιβλέποντα καθηγητή κ. Κυριακουλάκο Παναγιώτη, του οποίου η συµβολή και καθοδήγηση κατά τη διάρκεια της εκπόνησης ήταν ανεκτίµητη. Ένα µεγάλο ευχαριστώ προς το Ίδρυµα Μείζονος Ελληνισµού και ιδιαίτερα προς τον κ. Αβραάµ Ωνασιάδη και τον κ. Βαγγέλη Χριστοδούλου, οι οποίοι µε µεγάλη προθυµία µε προµήθευσαν µε όλες τις απαραίτητες πληροφορίες για την εκπόνηση της εργασίας. Στον κ. Βοσινάκη Σπυρίδων ο οποίος ήταν πάντα πρόθυµος να βοηθήσει σε κάθε πλευρά της διπλωµατικής και ιδιαίτερα στο να µε καθοδηγήσει. Στον κ. ηµήτρη Παπαλεξόπουλο αρχιτέκτονα µηχανικό καθηγητή του Τµήµατος Αρχιτεκτόνων Μηχανικών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου για την βοήθεια και την καθοδήγηση του. Σε αυτούς που επωµίστηκαν δικές µου ευθύνες, έτσι ώστε να έχω ελεύθερο χρόνο για τη διπλωµατική εργασία. Επίσης, νιώθω την ανάγκη να ευχαριστήσω την οικογένειά µου, που µε στηρίζει σε ότι και αν κάνω, αλλά και τους φίλους µου Σπύρο, Ειρήνη και ήµητρα για την ενθάρρυνση και τη συµπαράστασή τους κατά τη διάρκεια της συγγραφής αυτής της διπλωµατικής. 4

5 5 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Πίνακας περιεχομένων 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ...Error! Bookmark not defined. 1.1 Θέμα της μελέτης...error! Bookmark not defined. 1.2 Σκοπός της διπλωματικής εργασίας...error! Bookmark not defined. 2. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΙΚΟΝΙΚΗ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ ΕΙΚΟΝΙΚΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΑ Εισαγωγή Ιστορικά στοιχεία Το πέρασμα στη σύγχρονη εποχή Βασικές έννοιες και αρχές Μοντέλο G.Burdea Δυνητική πραγματικότητα και οι τρεις θεμέλιες πτυχές της Η έννοια του δυνητικού εικονικού (virtual) Ταξινόμηση κατά Zeltzer Διαφοροποιήσεις στη διαδικασία σχεδίασης εφαρμογών Εικονικής Πραγματικότητας Διατάξεις και τεχνολογίες Εικονικά περιβάλλοντα Κατηγορίες εικονικών περιβαλλόντων Ανάπτυξη ενός Εικονικού Περιβάλλοντος Μοντέλο περιβάλλοντος Αλληλεπιδράσεις με το χρήστη ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΕΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΕΙΚΟΝΙΚΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΩΝ Μεθοδολογία κατά Kaur Μεθοδολογίες κατά Pares και Pares Πρότυπο και μεθοδολογία κατά Tanriverdi και Jacob Μεθοδολογίες κατά Gabbard, Hix και Swan Μεθοδολογίες κατά Sutcliffe και Kaur Σχεδίαση από την κορυφή προς τα κάτω Σχεδίαση απο τη βάση προς τα πάνω : σχεδίαση για απόδοση Συνδυασμός των προσεγγίσεων από την κορυφή προς τα κάτω και από τη βάση προς τα πάνω ΜΕΛΕΤΗ ΠΕΡΙΠΤΩΣΗΣ ΔΙΑΔΡΑΣΤΙΚΗΣ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗΣ ΠΕΡΙΗΓΗΣΗΣ ΣΤΗΝ ΑΡΧΑΙΑ ΑΓΟΡΑ ΤΩΝ ΑΘΗΝΩΝ Προμήθεια ειδικού εξοπλισμού «ΘΟΛΟΣ»

6 6 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση 4.2 Τεχνική περιγραφή Οθόνη Θόλου Τεχνικές προδιαγραφές Τεχνική έκθεση Μελέτη καθισμάτων Ειδικός φωτισμός Λειτουργία Μονοσκοπικής προβολής, «βασική απαίτηση» Λειτουργία Στερεοσκοπικής προβολής Πίνακας Εναλλαγής & Διακομιστής Αναπαραγωγής Μέσων Διακομιστής Αναπαραγωγής Μέσων Εφαρμογές Διακομιστή Μέσων Μετάβαση (fading) Σύστημα ελέγχου παραστάσεων Σύστημα ελέγχου προβολής / Διακομιστή μέσων Πληροφορίες κατάρτισης για το θέατρο ΕΠ Τεχνική μεθοδολογία έργου Προδιαγραφές Συστήματος Διάταξη Προβολικού Συστήματος Διάταξη Προβολικού Συστήματος Λογική Τεχνικού Συστήματος Στερεοσκοπική Προβολή Τμήματος Θόλου Στερεοσκοπική Προβολή Πλήρους Θόλου Μονοσκοπική προβολή διπλής φωτεινότητας Λοιπά Ζητήματα Θόλων Στερεοσκοπικής Προβολής Διοφθαλμική Απόσταση Σημείο Εστίασης Σχεδιασμού Ορισμός Κόλουρου Κώνου Περιστροφή (Rolling) κόλουρων κώνων Μεθοδολογία περάτωσης έργου προκειμένου να προβληθεί στο σύστημα της ΘΟΛΟΥ Φωτορεαλιστικές εικόνες από τα κτίρια της Αρχαίας Αγοράς των Αθηνών Συμπεράσματα Βιβλιογραφία

7 7 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Πίνακας εικόνων Σχήμα 1 - Συσκευές Mounted Display...17 Σχήμα 2 - Συσκευές Boom...19 Σχήμα 3 - Δωμάτιο Cave...20 Σχήμα 4 - Δωμάτιο Cave, προβολή σε πολλές επιφάνειες...20 Σχήμα 5 - Εικονική πραγματικότητα και τεχνολογίες εικονικής πραγματικότητας Cave...21 Σχήμα 6 - Δωμάτιο Cave...22 Σχήμα 7 Data Gloves...26 Σχήμα 8 Εξωτερική άποψη Ι.Μ.Ε...62 Σχήμα 9 Εσωτερική άποψη Ι.Μ.Ε...64 Σχήμα 10 Μακέτα κατασκευής Θόλος...68 Σχήμα 11 Τομή κτιρίου της Θόλος...69 Σχήμα 12 Κάθισμα SYNTHIA...72 Σχήμα 13 Τα σχέδια της αίθουσας με τα καθίσματα εγκατεστημένα...75 Σχήμα 14 Σύστημα από αντιανέμια χιαστί και δοκίδες, παρουσιάζεται η απόσταση μεταξύ των μεσημβρινών...77 Σχήμα 15 Στερεοσκοπικά γυαλιά...80 Σχήμα 16 Αρχιτεκτονικό σχέδιο Τομή Θόλου...81 Σχήμα 17 Φόρμα SEOS...83 Σχήμα 18 Επίπεδα - layers...84 Σχήμα 19 Αρχαία Αγορά...86 Σχήμα 20 Χειριστήριο AMX...88 Σχήμα 21 Προβολικά συστήματα...91 Σχήμα 22 Προκαταρκτικές θέσεις προβολικών συστημάτων γύρω από το θόλο...92 Σχήμα 23 - Εμπρόσθιο τμήμα Προβολής...94 Σχήμα 24 - Προσδοκώμενη κάλυψη με στερεοσκοπική προβολή τμήματος του θόλου...94 Σχήμα 25 - Πλήρης θόλος σε στερεοσκοπική προβολή...96 Σχήμα 26 - Διοφθαλμική Απόσταση...98 Σχήμα 27- Προτεινόμενη διάταξη των LDP...99 Σχήμα 28 - Κόλουρος Κώνος Σχήμα 29 - Κόλουρος Κώνος Σχήμα 30 - Κόλουρος Κώνος Σχήμα 31 - Κόλουρος Κώνος Σχήμα 32 Ο ναός του Δία Σχήμα 33 - Το Ηφαιστείο Σχήμα 34 Το παλιό βουλευτήριο Σχήμα 35 - Η ρωμαική αγορά Σχήμα 36 - Η στοά του Αττάλου

8 8 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Πίνακας σχεδιαγραμμάτων Σχεδιάγραμμα 1 - Ο άνθρωπος περιβάλλεται από το εικονικό περιβάλλον 30 Σχεδιάγραμμα 2 - Μοντέλο G. Burdea..32 Σχεδιάγραμμα 3 -Ταξινόμηση κατά Zeltzer 33 Σχεδιάγραμμα 4 - Η διαδικασία σχεδίασης είναι βασισμένη σε απαιτήσεις, αποδόσεις και προδιαγραφές.35 Σχεδιάγραμμα 5 - Γενικό σύστημα εικονικού περιβάλλοντος και τα επιμέρους τμήματα του 43 Σχεδιάγραμμα 6 - Τα στάδια της μεθοδολογίας που προτείνεται από τον Kaur K. [Fencott, 1999].45 Σχεδιάγραμμα 7 - Tο πρότυπο VRID [Tanriverdi και Jacob,2001]..48 Σχεδιάγραμμα 8 - Η μεθοδολογία VRID [Tanriverdi & Jacob, 2001] 49 Σχεδιάγραμμα 9 - Μεθοδολογία για τη χρηστοκεντρική σχεδίαση και αξιολόγηση της αλληλεπίδρασης του χρήστη σε εικονικά περιβάλλοντα [Gabbard et al, 1999]. 52 Σχεδιάγραμμα 10 - Μοντέλο αλληλεπίδρασης για την εξερεύνηση και την πλοήγηση του χρήστη σε εικονικά περιβάλλοντα [Sutcliffe & Kaur, 2001].. 56 Σχεδιάγραμμα 11 - Πίνακας Μεθοδολογίας κατά την οποία λειτουργεί το Ίδρυμα Μείζονος Ελληνισμού

9 9 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Θέµα της µελέτης Εικονική Πραγµατικότητα είναι η χρήση συστηµάτων γραφικών υπολογιστών σε συνδυασµό µε διάφορες συσκευές απεικόνισης και διεπαφής για την παροχή της αίσθησης της εµβύθισης σε ένα αλληλεπιδραστικό τρισδιάστατο περιβάλλον κατασκευασµένο σε υπολογιστή, όπου τα εικονικά αντικείµενα έχουν χωρική παρουσία. Ένα τέτοιο αλληλεπιδραστικό τρισδιάστατο περιβάλλον δηµιουργηµένο σε υπολογιστή ονοµάζεται εικονικό περιβάλλον. Η έννοια της εµβύθισης είναι η αίσθηση ότι το πεδίο όρασης του χρήστη ή και κάποιο τµήµα του σώµατος του (π.χ. χέρι) περιλαµβάνεται µέσα στον συνθετικό χώρο. Με τον όρο παρουσία εννοούµε ότι τα αντικείµενα στον τρισδιάστατο χώρο έχουν ξεκάθαρη θέση σε σχέση µε το χρήστη. Η έννοια της εικονικής πραγµατικότητας έχει προκαλέσει εξαιρετικό ενδιαφέρον στους τοµείς της έρευνας και της αγοράς. Πολλές συζητήσεις αναλώνονται στο εάν τα συστήµατα εικονικής πραγµατικότητας έχουν αποδώσει τα προσδοκώµενα αποτελέσµατα. Άσχετα όµως από τη χρησιµότητα των υλοποιούµενων εφαρµογών, το ενδιαφέρον για την εικονική πραγµατικότητα βασίζεται στην προσοµοιωµένη τρισδιάστατη δοµή των εικονικών περιβαλλόντων τόσο στην εµφάνιση όσο και στην αλληλεπίδραση. Το όραµα ενός ποιοτικού τρισδιάστατου περιβάλλοντος στο οποίο θα γίνονται ενέργειες σε τρεις διαστάσεις µε υψηλά διαισθητικές διεπαφές, µε αποτέλεσµα ο υπολογιστής να είναι εντελώς «αόρατος» στο χρήστη, εξακολουθεί να είναι µια λογική και επιθυµητή προοπτική για το µέλλον. Βασικά χαρακτηριστικά των εικονικών περιβαλλόντων είναι τα τρισδιάστατα γραφικά και ένα µοντέλο περιβάλλοντος, που αναπαριστά µια τοποθεσία από την πραγµατική ζωή ή µια τεχνητή δοµή. Ο λόγος για τον οποίο έχει επικρατήσει τα τελευταία χρόνια ο όρος εικονικό περιβάλλον έναντι του όρου εικονική πραγµατικότητα είναι γιατί στα συστήµατα αυτά αφενός δεν γίνεται προσπάθεια µοντελοποίησης ολόκληρου του σύµπαντος, αλλά ενός περιορισµένου περιβάλλοντος ανάλογα µε την εφαρµογή, και αφετέρου γιατί δεν είναι υποχρεωτικό η αναπαράσταση να αφορά κάποια ρεαλιστική δοµή, αλλά µπορεί κάλλιστα να είναι κάποιος φανταστικός χώρος µε ιδιόµορφους νόµους. Ένας χρήστης εννοιολογικά «κατοικεί» στο περιβάλλον έχοντας µια τρέχουσα θέση σε αυτό και, κατά συνέπεια, µια περιορισµένη άποψη του χώρου. Έχει την ικανότητα να ταξιδεύει σε αυτό και να αλληλεπιδρά µε τα αντικείµενα που τον περιβάλλουν. Τόσο η αντίληψη του περιβάλλοντος όσο και η αλληλεπίδραση του χρήστη µε αυτό µπορούν να µοντελοποιηθούν µε βάση την πραγµατικότητα. Στην περίπτωση της αντίληψης, ένα τέτοιο παράδειγµα είναι η χρήση πολυαισθητήριων 9

10 10 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση ερεθισµάτων που µιµούνται τα ερεθίσµατα του πραγµατικού κόσµου, ενισχύοντας έτσι την αληθοφάνεια του εικονικού περιβάλλοντος. Η Εικονική Πραγµατικότητα χρησιµοποιεί ηλεκτρονικούς υπολογιστές, για να δηµιουργήσει και να προσοµοιώσει υπαρκτά ή µη περιβάλλοντα, από τα οποία ο χρήστης έχει την ψευδαίσθηση ότι περιβάλλεται και στα οποία µπορεί να κινηθεί ελεύθερα, αλληλεπιδρώντας παράλληλα µε τα προσοµοιωµένα αντικείµενα, όπως θα έκανε και στον πραγµατικό κόσµο. Για να είναι επιτυχηµένη η εµβύθιση ενός χρήστη σε ένα περιβάλλον Εικονικής Πραγµατικότητας, είναι σηµαντικό να αποµονωθεί ο χρήστης και οι αισθήσεις του από τον πραγµατικό κόσµο, επικαλύπτοντας τα ερεθίσµατα του πραγµατικού κόσµου µε αντίστοιχα εικονικά, κατασκευασµένα από το σύστηµα της Εικονικής Πραγµατικότητας. Από τις πέντε αισθήσεις του ανθρώπου, οι πιο σηµαντικές κατά φθίνουσα σειρά είναι η όραση, η ακοή, και η αφή. Έτσι είναι πρωταρχικής σηµασίας ένα σύστηµα Εικονικής Πραγµατικότητας να παρέχει στερεοσκοπική εικόνα, δηλαδή δύο εικόνες από διαφορετική οπτική γωνία, µια για κάθε µάτι του χρήστη, έτσι ώστε να δηµιουργηθεί η αίσθηση του βάθους στο χώρο. Παράλληλα η ύπαρξη στερεοσκοπικού ήχου βοηθάει το χρήστη να κατανοεί τι γίνεται γύρω του, στον εικονικό χώρο, που τον περιβάλλει, µε πολύ φυσικό τρόπο, ενώ ταυτόχρονα αποκλείει τον χρήστη από τους ήχους του πραγµατικού κόσµου, οι οποίοι θα µπορούσαν να καταστρέψουν την εικονική του εµπειρία. Το 1963 ο διδακτορικός φοιτητής του MIT Ivan Sutherland εισάγει τα αλληλεπιδραστικά γραφικά µέσω υπολογιστή µε την εφαρµογή του Sketchpad. Η συγκεκριµένη εφαρµογή χρησιµοποιεί ένα ελαφρύ στυλό για την επιλογή αντικειµένων, παράλληλα µε τη χρήση του πληκτρολογίου. Ο ίδιος το 1965 κάνει τα πρώτα βήµατα στο να συνδυάσει τους υπολογιστές και τη δηµιουργία Εικονικών Κόσµων µε την εργασία του The ultimate display. Στην εργασία αυτή ουσιαστικά περιγράφει ένα δωµάτιο, όπου τα πάντα ελέγχονται από τον υπολογιστή και όλες οι ενέργειες του χρήστη µέσα σε αυτό έχουν τον ίδιο αντίκτυπο που θα είχαν και στον πραγµατικό κόσµο. Όπως αναφέρει και ο ίδιος It is a looking glass into a mathematical wonderland (το παράθυρο που κοιτάει µέσα σε ένα µαθηµατικό θαυµαστό κόσµο). Αρχιτεκτονική και Εικονική Πραγµατικότητα Η τεχνολογία της εικονικής πραγµατικότητας χρησιµοποιείται στην Αρχιτεκτονική σαν ένα εργαλείο σχεδίασης, προεπισκόπησης, αλλά και πωλήσεων. Η εικονική πραγµατικότητα χρησιµοποιείται από τους αρχιτέκτονες σαν ένα εργαλείο προώθησης της δουλειάς τους στους πελάτες τους. Πολύ σηµαντικό είναι το γεγονός, ότι η εικονική πραγµατικότητα µπορεί να βοηθήσει τους αρχιτέκτονες να επικοινωνήσουν µε τους πελάτες τους σε άλλο επίπεδο για τις προτεινόµενες κατασκευές, εξελίσσοντας την τεχνική αναπαράστασης αρχιτεκτονικών σχεδίων. 10

11 11 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Η αρχιτεκτονική πάνω απ όλα είναι ένα κλασικό παράδειγµα µιας εφαρµογής, η οποία έχει πρωταρχικά σκοπό να δώσει την εικόνα του τι πρόκειται να κατασκευαστεί µε σχέδια στις δύο διαστάσεις. Η σχεδίαση υλοποιείται και παρουσιάζεται πλέον µέσα στον εικονικό χώρο, επιτρέποντας στους ανθρώπους να αντιληφθούν καλύτερα τα προτεινόµενα κτίρια, αλλά και τους χώρους, πριν αυτά κατασκευαστούν. Οι πελάτες οι οποίοι δεν είναι συνήθως εκπαιδευµένοι να διαβάζουν αρχιτεκτονικά σχέδια, θα κερδίσουν πάρα πολλά από τις εφαρµογές της εικονικής πραγµατικότητας, από την πιο εύκολα κατανοητή αναπαράσταση που θα τους προσφέρουν οι οθόνες. Με τις συγκεκριµένες διαδικασίες παρουσίασης το κέρδος είναι µεγάλο για όλους µιας και τα ποσοστά λαθών επί των σχεδίων µειώνονται αφού ο πελάτης µπορεί να έχει την καλύτερη δυνατή αντίληψη του σχεδίου της κατασκευής από πολύ νωρίς και να κάνει τις όποιες αλλαγές και επεµβάσεις θέλει. Αλλά ακόµα και οι πολύ καλά εκπαιδευµένοι αρχιτέκτονες µπορούν να βρουν πλεονεκτήµατα στις συγκεκριµένες εφαρµογές. Η τεχνολογία της εικονικής πραγµατικότητας δίνει στους ανθρώπους την ικανότητα να δουν την φυσική προοπτική των πραγµάτων και να κατανοήσουν πως αυτά θα επηρεάζονται από τις συνθήκες µελλοντικά ενώ αυτά είναι ακόµα στη φάση του σχεδιασµού. Για να γίνει χρήσιµη η εικονική πραγµατικότητα στην αρχιτεκτονική, απαιτείται συγκεκριµένος εξοπλισµός αλλά και λογισµικό, τα οποία στο σύνολο τους επιδρούν στο ήδη υπάρχον εργασιακό περιβάλλον. Με τη χρήση συστηµάτων εικονικής πραγµατικότητας για λόγους προώθησης αλλά και επίβλεψης αγγίζουµε µόνο ένα µικρό ποσοστό των όσων µπορεί να προσφέρει αυτή η νέα τεχνολογία και πως µπορεί να συνεισφέρει στον αρχιτεκτονικό σχεδιασµό µακροπρόθεσµα. 1.2 Σκοπός της διπλωµατικής εργασίας Σκοπός της παρούσας διπλωµατικής εργασίας είναι να παρουσιάσει την εξέλιξη που έχει σηµειωθεί µέχρι σήµερα στο τοµέα της εικονικής πραγµατικότητας, αλλά και εφαρµογές της συγκεκριµένης τεχνολογίας στην αρχιτεκτονική παρουσίαση και απεικόνιση (visualization). Επιχειρείται µια αναλυτική επισκόπηση της τρέχουσας βιβλιογραφίας γύρω από την ιστορία και την πρόοδο της τεχνολογίας της εικονικής πραγµατικότητας αλλά και των πεδίων των εφαρµογών της. Στο κυρίως κείµενο που ακολουθεί περιγράφονται αρχικά οι βασικές έννοιες και το σταδιακό πέρασµα από την εικονική πραγµατικότητα στα εικονικά περιβάλλοντα, των οποίων αναφέρονται συνοπτικά συγκεκριµένες εφαρµογές (2 ο κεφάλαιο). Ιδιαίτερη αναφορά γίνεται στις µεθοδολογίες σχεδίασης εικονικών περιβαλλόντων ανάλογα µε τους στόχους κατασκευής τους (3 ο κεφάλαιο). 11

12 12 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Η επίδραση των τεχνολογικών εξελίξεων και συγκεκριµένα η χρήση θολωτών οθονών γιγάντιων διαστάσεων αναλύεται στην µελέτη συγκεκριµένης περίπτωσης παρουσίασης παραδείγµατος, όπου µέσα από συγκεκριµένη εφαρµογή εικονικής πραγµατικότητας γίνεται αρχιτεκτονική περιήγηση στην Αρχαία Αγορά των Αθηνών, στα κτίρια που την αποτελούσαν καθώς και στον περιβάλλοντα χώρο. Το συγκεκριµένο παράδειγµα αφορά παράσταση στην αίθουσα εικονικής πραγµατικότητας «ΘΟΛΟΣ» του Ιδρύµατος Μείζονος Ελληνισµού. Η περιγραφή επικεντρώνεται στις µεθοδολογίες σχεδίασης και υλοποίησης που χρησιµοποιήθηκαν στην πράξη από τους υπεύθυνους του έργου (4 ο κεφάλαιο). Η σηµαντική επίδραση της τεχνολογίας των θολωτών οθονών στη σχεδίαση αναγνωρίζεται µε την παρουσίαση των τεχνικών λεπτοµερειών κατασκευής σε ειδικό παράρτηµα, το οποίο µπορεί να χρησιµοποιήσει κανείς ως εγχειρίδιο αναφοράς. Η φιλοδοξία µας άλλωστε στην παρούσα εργασία δεν είναι άλλη από την παρουσίαση των βασικών εννοιών και µεθοδολογιών που θα επιτρέψουν στους σχεδιαστές να αναλύσουν και να σχεδιάσουν αντίστοιχες εφαρµογές αρχιτεκτονικού τύπου, δηµιουργώντας κατά κάποιο τρόπο ένα βασικό εγχειρίδιο αναφοράς. Τέτοιου τύπου προσέγγιση δεν έχει ακόµα καταγραφεί στην ελληνική γλώσσα. 12

13 13 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση 2. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΙΚΟΝΙΚΗ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ ΕΙΚΟΝΙΚΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΑ 2.1 Εισαγωγή Ο όρος Εικονική Πραγµατικότητα χρησιµοποιήθηκε για πρώτη φορά από τον Jaron Lanier το Ο Lanier είναι ένας από τους πρωτοπόρους της Εικονικής Πραγµατικότητας και ιδρυτής της εταιρείας VPL Research (από τη φράση Virtual Programming Languages) η οποία ανέπτυξε µερικά από τα πρώτα συστήµατα εικονικών περιβαλλόντων τη δεκαετία του Τα εικονικά περιβάλλοντα χρησιµοποιούν ηλεκτρονικούς υπολογιστές, για να δηµιουργήσουν και να προσοµοιώσουν υπαρκτά ή µη περιβάλλοντα, από τα οποία ο χρήστης έχει την ψευδαίσθηση ότι περιβάλλεται και στα οποία µπορεί να κινηθεί ελεύθερα, αλληλεπιδρώντας παράλληλα µε τα αντικείµενα που τον περιβάλλουν, όπως θα έκανε και στον πραγµατικό κόσµο. Προκειµένου να γίνει όσο πιο πετυχηµένη γίνεται η εµβύθιση ενός χρήστη σε ένα εικονικό περιβάλλον, είναι σηµαντικό να αποµονωθεί ο χρήστης και οι αισθήσεις του από το πραγµατικό κόσµο, επικαλύπτοντας τα ερεθίσµατα του πραγµατικού κόσµου µε αντίστοιχα εικονικά, φτιαγµένα από το σύστηµα της εικονικού περιβάλλοντος. Από τις πέντε αισθήσεις, οι πιο σηµαντικές κατά φθίνουσα σειρά είναι η όραση, η ακοή και η αφή. Έτσι είναι πρωταρχικής σηµασίας ένα σύστηµα Εικονικής Πραγµατικότητας να παρέχει στερεοσκοπική εικόνα, δηλαδή δύο εικόνες από διαφορετική οπτική γωνία, µία για κάθε µάτι του χρήστη, έτσι ώστε να δηµιουργηθεί η αίσθηση του βάθους στο χώρο. Παράλληλα η ύπαρξη στερεοσκοπικού ήχου βοηθάει το χρήστη να κατανοεί τι γίνεται γύρω του στον εικονικό χώρο που τον περιβάλλει µε πολύ φυσικό τρόπο, ενώ ταυτόχρονα αποκλείει τον χρήστη από τους ήχους του πραγµατικού κόσµου, οι οποίοι θα µπορούσαν να καταστρέψουν την εικονική του εµπειρία. Τέλος η αφή, µπορεί να χρησιµοποιηθεί µε κατάλληλες συσκευές είτε για να µπορεί ο χρήστης να νιώθει τον κόσµο, π.χ. να ακουµπά ένα αντικείµενο και να νιώθει αντίσταση, είτε για να καθοδηγήσουµε το χρήστη διευκολύνοντάς τον στην εκτέλεση κάποιων συγκεκριµένων ενεργειών, π.χ. µοντελοποίηση τρισδιάστατων αντικειµένων. Αν όλα τα παραπάνω συνδυαστούν και µε την ανίχνευση των κινήσεων του χρήστη µε κατάλληλες συσκευές ανίχνευσης έτσι ώστε το εικονικό περιβάλλον να συµπεριφέρεται όπως και το πραγµατικό τότε η όλη εµπειρία που θα αποκτήσει ο χρήστης µπορεί να είναι άκρως ρεαλιστική. [1][2] 13

14 14 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση 2.2 Ιστορικά στοιχεία Το πέρασµα στη σύγχρονη εποχή Η ιστορία της Εικονικής Πραγµατικότητας, ξεκινά από τις πρώτες στιγµές που ο άνθρωπος θέλησε να εκφραστεί, περίπου χρόνια π.χ., µε τις προϊστορικές ζωγραφιές σε σπηλιές, όπως το σπήλαιο Λασκώ στη νότια Γαλλία αλλά και µε τα διάφορα θρησκευτικά τελετουργικά, που προσπαθούσαν να αγκαλιάσουν όλες τις ανθρώπινες αισθήσεις και να προκαλέσουν δέος και θαυµασµό. Τέτοια παραδείγµατα εµβύθισης στην ιστορία της τέχνης υπάρχουν πάρα πολλά. Σε αυτά συµπεριλαµβάνονται το αρχαίο ελληνικό δράµα και τα ιονύσια Μυστήρια. Επίσης κατά τον 5ο αιώνα π.χ., όπου γίνονται οι πρώτες ιστορικές αναφορές στην τέχνη από τον Πλάτωνα και τους σύγχρονούς του, δίνεται ιδιαίτερη προσοχή στη δραµατική χρήση της προοπτικής στα σκηνικά των έργων του Αισχύλου και του Σοφοκλή. Μάλιστα ένας από τους πιο καινοτόµους σκηνογράφους, ο Αγάθαρχος, έγραψε σηµειώσεις για το πώς χρησιµοποιούσε ο ίδιος την προοπτική σύγκλιση, οι οποίες ενέπνευσαν πολλούς Έλληνες γεωµέτρες εκείνης της εποχής να αναλύσουν µαθηµατικά το µετασχηµατισµό προβολής. υστυχώς δεν έχουν διασωθεί αρχαία ελληνικά σκίτσα ή ζωγραφιές που χρησιµοποιούν την προοπτική, αλλά µπορούµε ίσως να πάρουµε µια ιδέα από τα Ρωµαϊκά αντίγραφα, φτιαγµένα µάλλον από Έλληνες ζωγράφους στην Ποµπηία του πρώτου αιώνα µ.χ. Φαίνεται ότι οι Έλληνες και Ρωµαίοι ζωγράφοι έφταναν σε ένα πολύ υψηλό επίπεδο τρισδιάστατου ρεαλισµού στα έργα τους χρησιµοποιώντας τη διαίσθησή τους, παρά σχεδιάζοντας τα πάντα από την αρχή µε ακρίβεια. Φτάνουµε έτσι στο 14ο αιώνα, στη Φλωρεντία, όπου ο Giotto di Bondone ανακάλυψε εντελώς ξαφνικά ένα διαισθητικό τρόπο για την προβολή τρισδιάστατης προοπτικής σε µια δισδιάστατη επιφάνεια, όπως είναι ο καµβάς. Η µέθοδος αυτή βασίζεται στην οργάνωση των αντικειµένων και των σχέσεων τους σαν να υπάρχει ένα και µοναδικό σηµείο θέασης, πράγµα που δηµιουργεί µια αίσθηση βάθους. εν είναι τυχαίο άλλωστε το γεγονός ότι θεωρείται ο ιδρυτής της υτικής ζωγραφικής. Η επόµενη εξέλιξη στον τοµέα της Εικονικής Πραγµατικότητας, έρχεται το 1778, όταν ο Σκωτσέζος ζωγράφος Robert Barker ζωγράφισε µια άποψη της πόλης του Εδιµβούργου 360 µοιρών. Ο καµβάς ύψους περίπου 3 µέτρων τοποθετήθηκε σε ένα κυκλικό δωµάτιο µε διάµετρο περίπου 18 µέτρα. Οι θεατές εισέρχονταν στο κέντρο του δωµατίου και βρίσκονταν περικυκλωµένοι από τη σκηνή. Ο Barker αρχικά ονόµασε την εφεύρεσή του 'la nature á coup d' oeil', αλλά σε διαφηµίσεις του 1791 για µια αντίστοιχη ζωγραφιά για το Λονδίνο, χρησιµοποίησε τον όρο 'Πανόραµα', από τις ελληνικές λέξεις παν και όραµα. Στα µέσα του 18ου αιώνα, η νέα τεχνολογία της φωτογραφίας γίνεται δηµοφιλής, δίνοντας τη δυνατότητα στον άνθρωπο για πρώτη φορά στην ιστορία του να παίρνει και 14

15 15 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση να ξαναδηµιουργεί πιστά αντίγραφα εικόνων, γεωγραφικών τόπων, ανθρώπων ή γεγονότων. Το 1833 o Wheatstone, επινόησε τη στερεοσκοπική οθόνη, η οποία επέτρεπε τη θέαση στερεοσκοπικών εικόνων, δίνοντας έτσι στο θεατή µια αίσθηση του βάθους. Ο David Brewster επεξεργάστηκε ακόµα περισσότερο την εφεύρεση αυτή το 1844, πράγµα που έκανε δυνατή τη δηµιουργία ενός προϊόντος ευρείας κατανάλωσης µε το όνοµα Viewmaster στα µέσα του 19ου αιώνα. To 1929, o Edward Link κατασκευάζει τον πρώτο απλό µηχανικό εξοµοιωτή πτήσης, για την εκπαίδευση πιλότων σε εσωτερικούς χώρους και µακριά από πραγµατικά αεροπλάνα. Το 1946 κατασκευάζεται ο πρώτος ηλεκτρονικός υπολογιστής, µε την ονοµασία ENIAC, από το πανεπιστήµιο της Πενσυλβάνια, για τον αµερικάνικο στρατό. Στη δεκαετία του 1950 ο Αµερικανός κινηµατογραφιστής Morton Heilig προτείνει "το σινεµά του µέλλοντος", το οποίο θα περικυκλώνει το θεατή µε αισθήσεις φτιαγµένες από µηχανήµατα και θα µεταφέρει τους θεατές σε µια άλλη διάσταση. Το Sensorama που κατασκευάζεται από τον ίδιο το 1956, προσφέρει µια βόλτα µε µοτοσικλέτα στους δρόµους του Μανχάταν. Χρησιµοποιούνται τρισδιάστατα γραφικά, στερεοσκοπικός ήχος και δονητές. Ο χρήστης του µπορεί επίσης να νιώσει τον αέρα να τον χτυπάει στο πρόσωπο και να µυρίσει αρώµατα της πόλης, όπως γιασεµί και ιβίσκο. Τελικά, όµως, το Sensorama αποδεικνύεται πολύ επαναστατικό για την εποχή του και αποτυγχάνει. Το 1961 οι µηχανικοί της εταιρίας Philco Comeau και Bryan δηµιουργούν ένα HMD (Head Mounted Display) µε την ονοµασία Headsight TV Surveillance System αποµακρυσµένης παρακολούθησης, µε ανίχνευση της κίνησης του κεφαλιού. Για να το επιτύχουν αυτό χρησιµοποιούν ένα ειδικά κατασκευασµένο ηλεκτροµαγνητικό σύστηµα. Το HMD αυτό χρησιµοποιήθηκε για την αποµακρυσµένη παρακολούθηση επικίνδυνων καταστάσεων. To 1963, o διδακτορικός φοιτητής του MIT, Ivan Sutherland, εισάγει τα αλληλεπιδραστικά γραφικά µέσω υπολογιστή, µε την εφαρµογή του Sketchpad. Η συγκεκριµένη εφαρµογή χρησιµοποιεί ένα ελαφρύ στυλό για την επιλογή αντικειµένων, παράλληλα µε τη χρήση του πληκτρολογίου. Ο ίδιος το 1965 κάνει τα πρώτα βήµατα στο να συνδυάσει τους υπολογιστές και τη δηµιουργία Εικονικών Κόσµων µε την εργασία του "The ultimate display". Στην εργασία αυτή ουσιαστικά περιγράφει ένα δωµάτιο, όπου τα πάντα ελέγχονται από τον υπολογιστή και όλες οι ενέργειες του χρήστη µέσα σε αυτό έχουν τον ίδιο αντίκτυπο που θα είχαν και στον πραγµατικό κόσµο. Όπως αναφέρει και ο ίδιος "It is a looking glass into a mathematical wonderland". Το 1967, o Fred Brooks επηρεασµένος από την εργασία του Sutherland, ξεκινάει το project GROPE, που έχει σαν στόχο να εξερευνήσει τη χρήση απτικής αλληλεπίδρασης, για να βοηθήσει τους βιοχηµικούς να "αισθανθούν" τις αλληλεπιδράσεις µεταξύ µορίων πρωτεΐνης. Το 1968, ο Sutherland κατασκευάζει το Sword of Damocles (Σπαθί του αµοκλή), ένα HMD σύστηµα το οποίο πήρε το όνοµα του από το γεγονός ότι κρεµόταν από το ταβάνι. Χρησιµοποιούσε καθοδικές λυχνίες, είχε µηχανική ανίχνευση της κίνησης του κεφαλιού και πρόβαλλε εικόνες πάνω στον πραγµατικό κόσµο. Το εύρος πεδίου του ήταν 40 µοίρες και ο χρήστης µπορούσε να δει 15

16 16 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση σε πραγµατικό χρόνο, αντικείµενα σε wireframe µορφή να προβάλλονται πάνω στον πραγµατικό κόσµο. Την ίδια χρονιά ο ίδιος και o David Evans ιδρύουν την εταιρία Evans and Sutherland Computer Corp. (E&S), η οποία ασχολείται µε συστήµατα οπτικοποίησης τα οποία χρησιµοποιούνται στο στρατό, σε εµπορικούς εξοµοιωτές καθώς και σε πλανητάρια και αλληλεπιδραστικά θέατρα. Η εταιρία αυτή εξακολουθεί να υπάρχει. Tο 1972, η εταιρία Atari, προσφέρει στο ευρύ κοινό αλληλεπιδραστικά γραφικά πραγµατικού χρόνου µε το παιχνίδι Pong. Η ίδια εταιρία στη συνέχεια θα συγκεντρώσει στους κόλπους της πολλούς µελλοντικούς πρωτοπόρους της Εικονικής Πραγµατικότητας, όπως είναι οι Alan Kay, Fisher, Bricken, Foster, Laurel, Walser, Robinett και Zimmerman. Το 1974 ο Myron Krueger δηµιουργεί τα πρωτοποριακά του έργα, Metaplay και Videoplace, όπου εξερευνά τις δυνατότητες της αλληλεπίδρασης µε τη βοήθεια υπολογιστή. ηµιουργούνται έτσι αλληλεπιδραστικά καλλιτεχνικά περιβάλλοντα, σχεδιασµένα µε τέτοιο τρόπο ώστε να δίνουν στους χρήστες τους τη δυνατότητα ελευθερίας επιλογής και προσωπικής έκφρασης. Το 1976 κατασκευάζεται το GROPE II, από τους P. J. Kilpatrick και Fred Brooks, το οποίο παρείχε force feedback (δυναµική ανάδραση) και χρησιµοποιούσε µηχανικούς βραχίονες, για να µεταφερθούν οι κινήσεις των χεριών των χηµικών που χρησιµοποιούσαν το σύστηµα, στα άτοµα φαρµάκων και να µεταβάλλουν τη συµπεριφορά τους. [3] Χρειάστηκαν πάνω από είκοσι χρόνια ώστε η VPL Research να παρουσιάσει το πρώτο εµπορικό πλέον HMD, που έµεινε γνωστό µε το όνοµα Eye phone (1989). Το Head Mounted Display, αποτελούσε την πρώτη συσκευή που είχε την ικανότητα να προµήθευει τον χρήστη της, και πιο συγκεκριµένα αυτόν που την φοράει, µε µια καταλυτική εµπειρία εµβύθισης. Η πρώτη δοκιµή και επίδειξη έγινε το 1965 από τους Evans and Sutherland, οι οποίοι και παρουσίασαν το Head Mounted Stereo Display. Ένα τυπικό Head Mounted Display, περιλαµβάνει δύο πολύ µικρές οθόνες προβολής και ένα οπτικό σύστηµα το οποίο εκπέµπει τις εικόνες από τις οθόνες στα µάτια καταφέρνοντας να παρουσιάσει µια σταθερή εικόνα ενός κόσµου εικονικής πραγµατικότητας. Επίσης, υπάρχει ένας ανιχνευτής κινήσεως, ο οποίος συνεχώς µετράει την τοποθεσία και τον προσανατολισµό του κεφαλιού του χρήστη και επιτρέπει να προσαρµόσει την εικόνα που αναπαράγεται από τον υπολογιστή ανάλογα µε την σηµείο επισκόπησης του χρήστη. Αυτό έχει ως άµεσο αποτέλεσµα ο χρήστης να µπορεί να περιφέρεται µέσα στο καθορισµένο περιβάλλον της εικονικής πραγµατικότητας. Προκειµένου να ξεπεραστεί το εµπόδιο του µάλλον όχι και τόσο βολικού Head Mounted Display, κατασκευάστηκαν παράλληλα projects όπως είναι το Cave και το Boom. 16

17 17 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Σχήμα 1 - Συσκευές Mounted Display Ένα χαρακτηριστικό Head Mounted Display ενσωµατώνει είτε µια είτε δύο µικρές οθόνες µε φακούς και ηµιδιάφανους καθρέφτες σε ένα κράνος (eye-glasses). Οι οθόνες περιλαµβάνουν τεχνολογίες όπως CRT, LCD, υγρό κρύσταλλο από πυρίτιο (LCos), ή OLED. Ένα Head Mounted Display έχει τη δυνατότητα να επιδείξει µια διαφορετική εικόνα σε κάθε µάτι. Αυτό µπορεί να χρησιµοποιηθεί για να παρουσιάσει στερεοσκοπικές εικόνες. Το αποκαλούµενο "οπτικό άπειρο" λαµβάνεται γενικά από τους ειδικούς στις οθόνες περίπου στα εννέα µέτρα. Αυτή είναι η απόσταση κατά την οποία ο µέσος στόχος του ανθρώπινου µατιού υπολογίζεται περίπου στα εννέα µέτρα, δεδοµένης της απόστασης µεταξύ των κόρων των ανθρώπινων µατιών που είναι περίπου 2,5 µε 3 ίντσες, αυτή είναι η απόσταση στην οποία η γωνία ενός αντικειµένου γίνεται ουσιαστικά η ίδια από το κάθε µάτι. Παραδείγµατος χάριν, "ένα νέο Head Mounted Display µας παρουσιάζει µια εικόνα η οποία εξετάζεται όπως σε µια οθόνη 72 ιντσών από απόσταση 10 πόδια ".Εντούτοις, αυτό τείνει να είναι αρκετά παραπλανητικό δεδοµένου ότι οι άνθρωποι εστιάζουν στο µέγεθος της οθόνης παρά στην απόσταση και οι κατασκευαστές θα αυξήσουν συχνά την απόσταση έως ότου το µέγεθος οθόνης να ηχεί καλό. Οι περισσότεροι άνθρωποι κάθονται περίπου 2 πόδια µακριά από τα όργανα ελέγχου τους και έχουν από εκείνη την απόσταση µια αρκετά καλή αντίληψη για τα µεγέθη οθόνης. Για να µετατρέψουν οι κατασκευαστές το µέγεθος οθόνης στη θέση οργάνων ελέγχου υπολογιστών γραφείου, διαιρούν ακριβώς το µέγεθος οθόνης µε την απόσταση στα πόδια και κατόπιν πολλαπλασιάζουν επί 2. Έτσι 72 ίντσες σε 10 πόδια γίνονται 14,4 ίντσες. Ένα όργανο ελέγχου 14 ιντσών στο γραφείο σας ηχεί πολύ λιγότερο εντυπωσιακό από "72 ίντσες σε 10 πόδια" αλλά παρόλα αυτά είναι πολύ σωστό γιατί ο χρήστης µπορεί να εστιάσει πολύ σωστά και το όργανο να αποδειχθεί απόλυτα λειτουργικό. Οι οπτικές τεχνικές µπορούν να χρησιµοποιηθούν για να παρουσιάσουν τις εικόνες σε µια απόµακρη εστίαση, µε τις οποίες φαίνεται να βελτιώνεται ο ρεαλισµός των εικόνων που στον πραγµατικό κόσµο θα ήταν σε µια απόµακρη απόσταση. 17

18 18 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Boom (Binocular Omni Orientation Monitor ) Το Boom ( Binocular Omni Orientation Monitor ) από τον Fakespace αποτελεί ένα head coupled stereoscopic display device, µε οθόνες και ένα οπτικό σύστηµα, τα οποία είναι τοποθετηµένα µέσα σε ένα κουτί που είναι συνδεδεµένο µε ένα multi link arm. O χρήστης κοιτάει µέσα από δυο τρύπες που βρίσκονται στο κουτί και βλέπει τον εικονικά πραγµατικό κόσµο, και µπορεί να οδηγήσει το κουτί ουσιαστικά σε οποία θέση επιθυµεί ανάλογα βέβαια και µε την λειτουργικότητα της συσκευής. Ο εντοπισµός της θέσεως του κεφαλιού γίνεται µε την βοήθεια κατάλληλων αισθητήρων που βρίσκονται σε διάφορα καίρια σηµεία στο χέρι που κρατάει το κουτί. 18

19 19 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Σχήμα 2 - Συσκευές Boom Cave (Cave Automatic Virtual Environment ) Το Cave (Cave Automatic Virtual Environment), έχει δηµιουργηθεί και αναπτυχθεί από το Πανεπιστήµιο του Ιλλινόις στο Σικάγο και παρέχει την αίσθηση της εµβύθισης, προβάλλοντας σταθερές εικόνες στον τοίχο και στο πάτωµα ενός κύβου που έχει τις διατάσεις δωµατίου. Οι χρήστες µε τη χρησιµοποίηση των κατάλληλων ελαφρών στερεοσκοπικών γυαλιών (stereoscopic glasses) µπορούν να εισέλθουν και να περπατήσουν ελεύθερα µέσα στην σπηλιά ( Cave ). 19

20 20 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Σχήμα 3 - Δωμάτιο Cave Σχήμα 4 - Δωμάτιο Cave, προβολή σε πολλές επιφάνειες 20

21 21 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Σχήμα 5 - Εικονική πραγματικότητα και τεχνολογίες εικονικής πραγματικότητας Cave 21

22 22 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Σχήμα 6 - Δωμάτιο Cave 22

23 23 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Γενικά Χαρακτηριστικά ενός CAVE Το Cave είναι ένα θέατρο διαστάσεων 10 " x 10" x 9 " που κατασκευάζεται µέσα σε ένα µεγαλύτερο δωµάτιο που µετριέται να είναι περίπου 35" x 25 " x 13" (αντιστοιχία ανάµεσα στις κλίµακες των δύο δωµατίων). Το εξωτερικό δωµάτιο δεν πρέπει ποτέ να φωτίζεται κατά τη χρήση του Cave. Οι τοίχοι του Cave αποτελούνται από τις οθόνες οπίσθιας-προβολής, και το πάτωµα αποτελείται από µια οθόνη κάτω-προβολής. Υψηλής ευκρίνειας προβολείς (το πανεπιστήµιο του Ιλλινόις χρησιµοποιεί για τις προβολές των σκηνών προβολείς Electrohome 8000) χρησιµοποιούνται σε κάθε µια από τις οθόνες για την προβολή των εικόνων επάνω στους καθρέφτες που απεικονίζουν τις εικόνες στη συνέχεια επάνω στις οθόνες. Ο χρήστης που εισέρχεται µέσα στο Cave φορά τα στερεοσκοπικά γυαλιά έτσι ώστε να µπορεί να έχει τρισδιάστατη άποψη των γραφικών που παράγονται από αυτό. Με αυτά τα γυαλιά, οι άνθρωποι που χρησιµοποιούν το Cave µπορούν πραγµατικά να δουν αντικείµενα στον αέρα, µπορούν να περπατήσουν γύρω από τα αντικείµενα και να περιπλανηθούν στο χώρο, παίρνουν µια κατάλληλη άποψη για το πως ένα αντικείµενο θα έµοιαζε. Αυτό γίνεται µε τους ηλεκτροµαγνητικούς αισθητήρες. Το πλαίσιο του Cave κατασκευάζεται από αντί-µαγνητικό ανοξείδωτο χάλυβα προκειµένου να εµποδίσει στο λιγότερο δυνατό τους ηλεκτροµαγνητικούς αισθητήρες να επηρεαστούν από κάτι άλλο. Όταν ένας χρήστης περπατά µέσα στο Cave, οι µετακινήσεις του ακολουθούνται από αυτούς τους αισθητήρες και το βίντεο ρυθµίζεται αναλόγως. Οι υπολογιστές ελέγχουν αυτήν την πτυχή του Cave καθώς επίσης και τις ακουστικές πτυχές. Υπάρχουν πολλαπλάσιοι οµιλητές που τοποθετούνται από πολλαπλάσιες γωνίες στο Cave πράγµα που σηµαίνει πως δεν παίρνουµε σαν αποτέλεσµα µόνο τρισδιάστατη εικόνα αλλά και τρισδιάστατο ήχο επίσης. Το πρώτο CAVE Το πρώτο Cave αναπτύχθηκε στο ηλεκτρονικό εργαστήριο απεικόνισης στο πανεπιστήµιο του Ιλλινόις στο Σικάγο αναγγέλθηκε και καταδείχθηκε το Το Cave αναπτύχθηκε σε απάντηση µιας πρόκλησης από την προσπάθεια της οµάδας SIGGRAPH 92 (και την καρέκλα του James E. George) για τους επιστήµονες να δηµιουργηθεί και να επιδειχθεί ένα εργαλείο απεικόνισης που θα χρησιµοποιούσε µεγάλες οθόνες προβολής. Το Cave απάντησε στην πρόκληση, και έγινε η τρίτη σηµαντική φυσική µορφή του Immersive Virtual Reality (µετά από τα γάντια προστατευτικών διόπτρων τα "ν" και τους προσοµοιωτές οχηµάτων). Ο Thomas A. DeFanti, ο Daniel J. Sandin και η Carolina Cruz-Neira πιστώνονται µε την εφεύρεσή του. Έχει χρησιµοποιηθεί και έχει αναπτυχθεί σε συνεργασία µε το NCSA, για να πραγµατοποιήσει την έρευνα στη εικονική πραγµατικότητα και τους επιστηµονικούς τοµείς απεικόνισης. 23

24 24 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Τεχνολογία του CAVE Μια αληθοφανής οπτική επίδειξη δηµιουργείται από τους προβολείς που τοποθετούνται έξω από το Cave και που ελέγχονται από τις φυσικές µετακινήσεις από έναν χρήστη µέσα στη «σπηλιά». Τα στερεοσκοπικά γυαλιά µεταβιβάζουν µια τρισδιάστατη εικόνα. Οι υπολογιστές παράγουν γρήγορα ένα ζευγάρι των εικόνων, µια για κάθε µάτι του χρήστη. Τα γυαλιά είναι συγχρονισµένα µε τους προβολείς έτσι ώστε κάθε µάτι να βλέπει µόνο τη σωστή εικόνα. εδοµένου ότι οι προβολείς τοποθετούνται έξω από τον κύβο, οι καθρέφτες µειώνουν συχνά την απόσταση που απαιτείται από τους προβολείς στις οθόνες. Ένας ή περισσότεροι υπολογιστές, συχνά τερµατικοί σταθµοί, οδηγούν τους προβολείς. Ισχυρά υπολογιστικά συστήµατα γραφείου είναι συχνά δηµοφιλείς στο να τρέχουν CAVE εφαρµογές, επειδή κοστίζουν λιγότερο και «τρέχουν» υπολογιστικά γρηγορότερα. Λογισµικό του CAVE Η OpenGL είναι το πιο χρήσιµο εργαλείο που χρησιµοποιείται για τις απλές προσοµοιώσεις, σε µικρές σκηνές. Υπάρχουν 3 δηµοφιλείς γραφικές παραστάσεις σκηνής σε χρήση σήµερα: OpenSG, εκτελεστής OpenSceneGraph και OpenGL. Η OpenSG και OpenSceneGraph είναι ανοικτές πηγές, ενώ ο εκτελεστής OpenGL είναι ένα εµπορικό προϊόν από SGI. Η ανάπτυξη στην έρευνα για το CAVE - ImmersaDesk Στην έρευνα και στην ανάπτυξη συστηµάτων Cave το µεγαλύτερο ζήτηµα για τους ερευνητές είναι ότι βρίσκονται πάντα αντιµέτωποι µε την αναλογία ανάµεσα σε µέγεθος και κόστος. Οι ερευνητές ώστε να το αντιµετωπίσουν αυτό έχουν βρει ένα παράγωγο των συστηµάτων Cave, αποκαλούµενο ImmersaDesk. Με το ImmersaDesk, ο χρήστης εξετάζει µια οθόνη προβολής χωρίς να εµποδίζεται από τον εξωτερικό κόσµο. Η ιδέα πίσω από το ImmersaDesk είναι ότι είναι µια οθόνη που τοποθετείται σε µια γωνία 45 µοιρών έτσι ώστε ο χρήστη που χρησιµοποιεί την οθόνη να έχει την ευκαιρία να κοιτάξει προς τα εµπρός και προς τα κάτω. Η οθόνη είναι (µεγέθους) 4 "Χ 5", έτσι είναι δυνατό το γεγονός να δώσει στο χρήστη το πλάτος που πρέπει να αποκτήσει η οθόνη αλλά και την κατάλληλη απόσταση από αυτή ώστε να έχει µία ρεαλιστική τρισδιάστατη εµπειρία. Οι τρισδιάστατες εικόνες παρουσιάζονται στους χρήστες µε τη χρησιµοποίηση των στερεοσκοπικών γυαλιών αντίστοιχα µε αυτά που χρησιµοποιούνται και στo Cave. Αυτό το σύστηµα χρησιµοποιεί το ηχητικό χέρι, το σύστηµα χρησιµοποιεί ακόµα έναν υπολογιστή για να επεξεργαστεί τις µετακινήσεις των χρηστών. Πρόκειται για σύστηµα πιο προσιτό και πρακτικό από το αρχικό σύστηµα CAVE για και προφανείς λόγους. Κατ' αρχάς, κάποιος δεν πρέπει να δηµιουργήσει ένα "δωµάτιο µέσα σένα άλλο δωµάτιο". ηλαδή εκείνος ο ένας δεν πρέπει να τοποθετήσει το ImmersaDesk µέσα 24

25 25 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση σένα κατάµαυρο δωµατίο που είναι αρκετά µεγάλο να το προσαρµόσει. Απαιτείται ένας προβολέας αντί τεσσάρων, και µόνο µια οθόνη προβολής. εν χρειάζεται έναν υπολογιστή µε τόσο µεγάλες ικανότητες που είναι απαραίτητες για να λειτουργήσει το Cave. Ένα άλλο πράγµα που καθιστά το ImmersaDesk ελκυστικό είναι το γεγονός ότι αφού προήλθε από το Cave, είναι συµβατό µε τα πακέτα λογισµικού του Cave και επίσης µε τις βιβλιοθήκες και τις διεπαφές του Cave. Εφαρµογές Το Cave χρησιµοποιείται αυτήν την περίοδο σε ποικίλους τοµείς. Πολλά πανεπιστήµια διαθέτουν δικά τους συστήµατα Cave. Τα Cave χρησιµοποιούνται σε εφαρµογές εφαρµοσµένης µηχανικής, χρησιµοποιούνται για να ενισχύσουν την ανάπτυξη προϊόντων. Τα πρωτότυπα διαφόρων αντικειµένων ή µέρη αυτών µπορούν να δηµιουργηθούν και να εξεταστούν, οι διεπαφές µπορούν να αναπτυχθούν και όλα αυτά βέβαια πριν ξοδευτούν χρήµατα για να δηµιουργηθούν φυσικά µέρη. Αυτό δίνει στους µηχανικούς µια καλύτερη ιδέα για το πώς ένα µέρος θα συµπεριφερθεί σε σχέση µε ολόκληρο το αντικείµενο αλλά και πώς ένα προϊόν θα παρουσιαστεί σε τρισδιάστατη µορφή κατά την ώρα της σχεδίασης ακόµα. Data gloves Σήµερα, υπάρχει µια ποικιλία συσκευών όπως γάντια µεταφοράς δεδοµένων (data gloves), joysticks, hand held wands που επιτρέπουν στον χρήστη να καθοδηγηθεί µέσα από έναν κόσµο εικονικής πραγµατικότητας και να έρθει σε επαφή µε εικονικά αντικείµενα. Υπάρχουν ακόµα συσκευές διάφορων τύπων, όπως αναγνώρισης φωνής και συσκευές µε αίσθηση της υφής αλλά και δυναµικής ανατροφοδότησης, οι οποίες χρησιµοποιούνται ώστε να εµπλουτίσουν την εµπειρία βύθισης και να δηµιουργήσουν πιο αληθοφανείς καταστάσεις. Ένα γάντι µετάδοσης δεδοµένων επιτρέπει την αλληλεπίδραση µε τα τεκταινόµενα σε έναν κόσµο εικονικής πραγµατικότητας. 25

26 26 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Σχήμα 7 Data Gloves Χαρακτηριστικά της Immersive Virtual Reality Τα κυρία χαρακτηριστικά της Immersive Virtual Reality µπορούν να αναλυθούν στα εξής : Η λήψη της εικόνας µε την χρησιµοποίηση συσκευών που προορίζονται για το κεφάλι µας δίνει ένα φυσικό interface έτσι ώστε να µπορούµε να ελέγξουµε τον τρισδιάστατο χώρο και µας αφήνει παράλληλα να παρατηρούµε, να περπατάµε η ακόµα και να πετάµε µέσα σε περιβάλλοντα εικονικής πραγµατικότητας. Η στερεοσκοπική λήψη της εικόνας έχει σαν αποτέλεσµα να αυξάνεται τόσο η αίσθηση του τόπου και του βάθους όσο και αυτή του χώρου. Ο εικονικά πραγµατικός κόσµος προβάλλεται σε κανονικό µέγεθος, µε αποτέλεσµα να προσαρµόζεται τέλεια µε την ανθρωπινή πραγµατικότητα. Οι ρεαλιστικές αλληλεπιδράσεις µε εικονικά αντικείµενα µέσω των γαντιών µετάδοσης δεδοµένων και άλλων παρόµοιων συσκευών επιτρέπουν την λειτουργία, τον έλεγχο και χειρισµό των Virtual Worlds. 26

27 27 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Το ρεαλιστικό συναίσθηµα βύθισης σε ένα κόσµο εικονικής πραγµατικότητας µπορεί να εµπλουτιστεί και µε οπτικοακουστικές συσκευές και τεχνολογίες. 2.3 Βασικές έννοιες και αρχές Μοντέλο G.Burdea υνητική πραγµατικότητα και οι τρεις θεµέλιες πτυχές της. Η Εικονική Πραγµατικότητα αποτελεί ουσιαστικά ένα πολύ υψηλού επιπέδου περιβάλλον αλληλεπίδρασης (interface), το οποίο περιλαµβάνει προσοµοιώσεις πραγµατικού χρόνου σε τρισδιάστατο χώρο, καθώς και αλληλεπιδράσεις του χρήστη, ο οποίος έχει «εισέλθει» στο χώρο αυτό µέσα από πολλά κανάλια αισθήσεων. Η Εικονική Πραγµατικότητα περιγράφεται µε τα τρία I : Immersion: Εµβύθιση είναι η κατάσταση όπου παύει ο άνθρωπος να γνωρίζει το φυσικό του εαυτό. Συνοδεύεται συχνά από την έντονη εστίαση της προσοχής σε ένα συγκεκριµένο πράγµα, σηµείο ή χώρο, διαστρεβλωµένη αίσθηση του χρόνου καθώς και από αβίαστες πράξεις του ατόµου, ο όρος χρησιµοποιείται ευρέως για να περιγράψει την κατάσταση στην οποία εισέρχεται ο παίχτης σε παιχνίδια του υπολογιστή (video games), καθώς βέβαια και για την κατάσταση στην οποία εισέρχεται ο άνθρωπος µέσα στο εικονικό σύστηµα-περιβάλλον. Interaction: Η αλληλεπίδραση είναι ένα είδος δράσης που εµφανίζεται ανάµεσα σε δύο ή περισσότερα αντικείµενα τα οποία έχουν µια επίδραση το ένα επάνω στο άλλο. Η ιδέα µιας διπλής κατεύθυνσης επίδρασης είναι ουσιαστική στην έννοια της αλληλεπίδρασης, σε αντιδιαστολή µε µια µονόδροµη αιτιώδη επίδραση. Οι συνδυασµοί πολλών απλών αλληλεπιδράσεων µπορούν να οδηγήσουν σε εκπληκτικά προκύπτοντα αποτελέσµατα. Κάθε δράση συνοδεύεται και από µια αντίδραση. Περιστασιακά παραδείγµατα της αλληλεπίδρασης περιλαµβάνουν : επικοινωνία οποιουδήποτε είδους, παραδείγµατος χάριν δύο ή περισσότεροι άνθρωποι που µιλούν ο ένας στον άλλο ή την επικοινωνία µεταξύ οµάδων, οργανώσεων, εθνών ή κρατών. Η µεταφορά, η ανατροφοδότηση κατά τη διάρκεια της λειτουργίας των µηχανών όπως ένας υπολογιστής ή ένα εργαλείο, παραδείγµατος χάριν η αλληλεπίδραση µεταξύ ενός οδηγού και της θέσης του αυτοκινήτου του στο δρόµο: ο τρόπος µε τον οποίο ο οδηγός θα κατευθύνει το όχηµα του οι πληροφορίες που θα παρέχει το όχηµα στον οδηγό κατά την διάρκεια της οδήγησης ο τρόπος που θα τις αντιληφθεί ο οδηγός αλλά και ο τρόπος που θα αντιδράσει στις διάφορες ενδείξεις που παρέχει το όχηµα. Imagination: Η φαντασία είναι η δυνατότητα να διαµορφωθούν νοητικές εικόνες ή η δυνατότητα να παραχθούν αυθόρµητα οι εικόνες µέσα στο µυαλό κάποιου. Βοηθά µε το να παρέχει την δυνατότητα της κατανόησης την απαιτούµενη δηλαδή θεµελιώδη ικανότητα, µέσω της οποίας οι άνθρωποι κατανοούν τον κόσµο και η οποία διαδραµατίζει βασικό ρόλο στην εκµάθηση του ατόµου. Ένα µεγάλο όφελος για το 27

28 28 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση άτοµο είναι η δηµιουργία εικόνων µέσω της νοητικής προσοµοίωσης, γεγονός το οποίο συνιστά την ίδια την φαντασία. Το Εικονικό Περιβάλλον θεωρείται ως ένα υπολογιστικό σύστηµα, η βασική διάκριση του ωστόσο από οποιοδήποτε άλλο συµβατικό υπολογιστικό σύστηµα έγκειται στο ότι θέτει τον άνθρωπο στο κέντρο και οργανώνεται γύρω από τις αισθήσεις του. 28

29 29 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Κέντρο ο άνθρωπος και οι αισθήσεις του ΕΙΚΟΝΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΕΙΚΟΝΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ανθρώπινες αισθήσεις σχεδιάγραμμα 1. Ο άνθρωπος περιβάλλεται από το εικονικό περιβάλλον 29

30 30 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Το κύριο ερώτηµα στο οποίο πρέπει να δίνονται απαντήσεις σε ένα σύστηµα εικονικής πραγµατικότητας, είναι ο τρόπος σχεδίασης ενός εικονικού περιβάλλοντος συµβατού µε το φυσικό τρόπο αντίληψης και δράσης του ανθρώπου. Μέσα σε εικονικά περιβάλλοντα ο άνθρωπος έρχεται αντιµέτωπος µε µια άλλη δυνητική πραγµατικότητα. Η δυνητική πραγµατικότητα συνιστά έναν αισθητό κόσµο, στον οποίο δεν αντιστοιχεί καµία φυσική οντότητα, εκτός αυτής των πληροφοριακών αρχείων και διαδραστικών αντικειµένων των προγραµµάτων. Πρόκειται για µια πραγµατικότητα που καθιστά τον παρατηρητή ενεργό µε το βλέµµα και το σώµα του όχι εξαιτίας µιας οθόνης και µιας γραφικής διασύνδεσης (Graphical User Interface). Στο συγκεκριµένο γεγονός έγκειται και η τεράστια διαφορά ανάµεσα στα απλά υπολογιστικά συστήµατα και στην αλληλεπίδραση που προσφέρουν στο χρήστη µε τα υπολογιστικά συστήµατα που στηρίζουν εικονικά περιβάλλοντα. Η διαφορά αυτή παρατηρείται στην αλλαγή προοπτικής. Μέσα στα εικονικά περιβάλλοντα έχουµε µεταστροφή από απλή θέαση σε εµπειρία. Η διασύνδεση γίνεται µέσω του ανθρώπινου σώµατος και µέσω όχι κάποιου άλλου µέσου. Το όλο σύστηµα οικοδοµείται γύρω από το ανθρώπινο σώµα που στην περίπτωση αυτή συνιστά το πραγµατικό µέσο διασύνδεσης (interface) όπως φαίνεται και στο σχεδιάγραµµα 1. Έχουµε αλλαγή στον τρόπο επαφής και διαχείρισης του χώρου µιας και η εµβύθιση του χρήστη µέσα στο εικονικό περιβάλλον, τον βυθίζει µέσα σε έναν αισθητικό - κινητικό χώρο. Το εικονικό περιβάλλον δεν συνιστά ένα υπαρκτό αντικείµενο, αλλά µπορούµε να πούµε ότι υπάρχει σαν πραγµατικό αποτέλεσµα κάτι που φαίνεται ξεκάθαρα µέσα από τις εφαρµογές της συγκεκριµένης επιστήµης Η έννοια του δυνητικού εικονικού (virtual) Περικλείει τρεις διακριτές έννοιες : Την εµβύθιση (immersion) Την αλληλεπίδραση (interaction) Την πλοήγηση (navigation) 30

31 31 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Το µοντέλο G. Burdea (University Rutgers) εγγράφει τη δυνητική πραγµατικότητα σε ένα τρίγωνο µε κορυφές τις τρεις θεµέλιες πτυχές της: Immersion i³ Imagination Interaction σχεδιάγραμμα 2. Μοντέλο G. Burdea Το όραµα ενός ποιοτικού τρισδιάστατου περιβάλλοντος στο οποίο θα γίνονται ενέργειες σε τρεις διαστάσεις µε υψηλά διαισθητικές διεπαφές, µε αποτέλεσµα ο υπολογιστής να είναι εντελώς «αόρατος» στο χρήστη, εξακολουθεί να είναι µια λογική και επιθυµητή προοπτική για το µέλλον. Τότε τι δεν πήγε καλά Γιατί εδώ και πολλά χρόνια µετά τα αρχικά συστήµατα, οποιαδήποτε επιτυχηµένη εφαρµογή εικονικής πραγµατικότητας εξακολουθεί και αντιµετωπίζεται ως κάτι το αξιοπρόσεκτο. Κοιτάζοντας την ιστορία ανάπτυξης εφαρµογών εικονικής πραγµατικότητας, µία µορφή αποτυχίας είναι η προφανής, το διαθέσιµο υλικό διεπαφής (συσκευές προσαρµοσµένες στο κεφάλι, συσκευές ανίχνευσης θέσης και προσανατολισµού, κλπ) αποτυγχάνει να προσφέρει την απόδοση που απαιτείται από πολλές εφαρµογές. Ενώ αυτό αποτελεί όντως ένα σοβαρό πρόβληµα, αντιµετωπίζεται µε τις συνεχείς εξελίξεις της τεχνολογίας. Ένας άλλος προφανής λόγος αποτυχίας είναι αποτυχία της σχεδίασης να παρέχει αποδοτική χρήση του εικονικού περιβάλλοντος, είτε λόγω της αναποτελεσµατικής χρήσης της τρισδιάστατης διεπαφής, είτε λόγω της αποτυχίας παροχής της απόδοσης που απαιτείται, ώστε να ενισχύεται η αίσθηση της εµβύθισης και της παρουσίας, στις οποίες βασίζεται η εικονική πραγµατικότητα. Η σχεδίαση εφαρµογών εικονικής πραγµατικότητας που παρέχουν επιτυχηµένες και αποδοτικές διεπαφές αποδεικνύεται ότι είναι σχετικά διαφορετική από τη σχεδίαση εφαρµογών µε τρισδιάστατα γραφικά υπολογιστών. 31

32 32 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Ταξινόµηση κατά Zeltzer Ο Zeltzer έχει προτείνει µια τρισδιάστατη ταξινόµηση των εικονικών περιβαλλόντων, γνωστή ως κύβος Αυτονοµίας Αλληλεπίδρασης Παρουσίας (Autonomy Interaction Presence, AIP cube). Κάθε άξονας του κύβου µετράει τα επίπεδα αυτονοµίας, αλληλεπίδρασης και παρουσίας σε κλίµακα από µηδέν έως ένα (σχεδιάγραµµα 3). Τα επίπεδα µετρώνται ως εξής : Αυτονοµία : η ικανότητα των αντικειµένων του εικονικού περιβάλλοντος να δρουν από µόνα τους. Τα αντικείµενα µπορούν να λειτουργούν ξεχωριστά υπό τον έλεγχο ενός προγράµµατος υπολογιστή είτε ακολουθώντας κάποιο προκαθορισµένο σενάριο, είτε παρουσιάζοντας προσαρµοστική συµπεριφορά. Αλληλεπίδραση : το ποσοστό στο οποίο το σύστηµα παρέχει έλεγχο των αντικειµένων του εικονικού περιβάλλοντος σε πραγµατικό χρόνο και µε αληθοφανή τρόπο. Παρουσία : το εύρος και η πιστότητα των αισθητηρίων καναλιών του χρήστη που ελέγχει το περιβάλλον 0,1,0 Αυτονοµία Παρουσία 0,0,1 0,0,0 Αλληλεπίδραση 1,0,0 σχεδιάγραμμα 3. Ταξινόμηση κατά Zeltzer Είναι γενικώς παραδεκτό ότι το σηµείο (1,1,1) του κύβου αναπαριστά το απόλυτο εικονικό περιβάλλον, όπου, σύµφωνα µε τον Kalawsky, η προσοµοίωση των αισθήσεων θα είναι τόσο πλήρης, που δε θα είµαστε σε θέση να ξεχωρίσουµε το εικονικό περιβάλλον από τον πραγµατικό κόσµο. Παρόλα αυτά, σύµφωνα µε τον Zeltzer «δεν είναι δυνατόν να προσοµοιωθεί ο φυσικός κόσµος στην πλήρη 32

33 33 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση λεπτοµέρεια και πολυπλοκότητα του». Τα σηµερινά εικονικά περιβάλλοντα παρουσιάζουν υψηλό βαθµό αλληλεπίδρασης και παρουσίας, χάρη στο εξειδικευµένο υλικό που υπάρχει για τους σκοπούς αυτούς, στερούνται όµως αυτονοµίας, και για τον λόγο αυτό η παρούσα διατριβή εστιάζεται κυρίως σε αυτή τη διάσταση.(σχεδιάγραµµα 3) ιαφοροποιήσεις στη διαδικασία σχεδίασης εφαρµογών Εικονικής Πραγµατικότητας Η διαδικασία σχεδίασης εφαρµογών εικονικής πραγµατικότητας έχει δύο βασικές απαιτήσεις : Το εικονικό περιβάλλον και η διεπαφή του θα πρέπει να είναι προσαρµοσµένα στις διεργασίες που θα εκτελούνται. Αυστηροί περιορισµοί απόδοσης θα πρέπει να επιτυγχάνονται, ώστε να ευνοείται το περιβάλλον εικονικής πραγµατικότητας. Η πρώτη απαίτηση είναι η αναγνώριση του γεγονότος ότι η εµβύθιση του χρήστη σε ένα τρισδιάστατο συνθετικό περιβάλλον παρέχει πολλές δυνατότητες που δεν βρίσκονται εύκολα σε συµβατικά τρισδιάστατα γραφικά οθόνης. Άλλωστε, από την προβολή της εικονικής πραγµατικότητας στηρίχθηκε στο ότι µπορεί κάποιος να κάνει «οτιδήποτε φαντάζεται». Παρόλο που αυτή είναι µια υπερβολική δήλωση, περιλαµβάνει ένα ποσοστό αλήθειας: η εικονική πραγµατικότητα παρέχει τη δυνατότητα να προσαρµοστεί το εικονικό περιβάλλον εντελώς στο είδος της εφαρµογής, στο οποίο στοχεύει και στις διεργασίες, που θέλουµε να εκτελούνται σε αυτό. Το πως θα αξιοποιηθεί αυτή η ελευθερία µε επιτυχία εγείρει θέµατα καθολικής σχεδίασης, σχεδίασης της διεπαφής µε το χρήστη, αλλά και σηµαντικά θέµατα ανθρώπινων παραγόντων. Η δεύτερη απαίτηση αναφέρεται στο γεγονός ότι το εικονικό περιβάλλον θα πρέπει να τρέχει µε µία ελάχιστη ταχύτητα ώστε να είναι εύχρηστο. Οτιδήποτε θα πρέπει να συµβαίνει σε τουλάχιστον δέκα καρέ το δευτερόλεπτο και το σύστηµα θα πρέπει να αντιδρά στις ενέργειες του χρήστη τουλάχιστον µέσα σε ένα δέκατο του δευτερολέπτου. Αυτοί οι περιορισµοί απόδοσης συζητούνται µε µεγαλύτερη λεπτοµέρεια στη συνέχεια του κειµένου. Οι δύο παραπάνω απαιτήσεις βρίσκονται συχνά σε σύγκρουση : η διεργασία µιας εφαρµογής (π.χ. το φόρτωµα µεγάλου δεδοµένων στη µνήµη για κάθε καρέ ή η αναπαράσταση δεκάδων εκατοµµυρίων πολυγώνων) µπορεί να είναι απλά αδύνατο να εκτελεστεί µέσα στον περιορισµό του ενός δέκατου του δευτερολέπτου. Η επιτυχηµένη σχεδίαση µιας εφαρµογής εικονικής πραγµατικότητας θα πρέπει ταυτόχρονα να σέβεται και τις δύο παραπάνω απαιτήσεις. Για το λόγο αυτό, η σχεδίαση εικονικής πραγµατικότητας είναι µια διαδικασία και από την κορυφή προς τα κάτω (top-down) (µε την έννοια ότι η συνολική διεργασία οδηγεί την σχεδίαση) αλλά και από τη βάση προς τα πάνω(bottom-up) (µε την έννοια ότι η απόδοση οδηγεί την σχεδίαση). Μια καλή 33

34 34 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση πρακτική σχεδίασης είναι αυτή η οποία συναντιέται στη µέση (meet in the middle), ή ταυτόχρονα ικανοποιεί και τις δύο σχεδιαστικές απαιτήσεις. `` προδιαγραφές Βασισµένη στις προδιαγραφές Αφηρηµένη σχεδίαση Συµπαγής σχεδίαση υλοποίηση Βασισµένη σε απαιτήσεις και αποδόσεις Σχεδιάγραμμα 4. Η διαδικασία σχεδίασης είναι βασισμένη σε απαιτήσεις, αποδόσεις και προδιαγραφές Αυτή η κατάσταση έρχεται σε αντίθεση µε τη διαδικασία σχεδίασης σε εφαρµογές µε συµβατικά τρισδιάστατα γραφικά, π.χ. τη σχεδίαση ενός συστήµατος CAD. Στα συµβατικά τρισδιάστατα γραφικά, η οπτική παρουσίαση τυπικά βασίζεται στο στυλ διεπαφής WIMP(Windows Icons Menus Pointers), µε τη χρήση του οποίου παρουσιάζεται στο χρήστη : α) ένα παράθυρο που παρουσιάζει µια άποψη των τρισδιάστατων δεδοµένων και β) µια συλλογή από εικονίδια ελέγχου (συνήθως σε κάποιο άλλο παράθυρο), την οποία συνήθως ο χρήστης χειρίζεται µε το ποντίκι. Ο χειρισµός αυτών των εικονιδίων ελέγχου µε το ποντίκι ελέγχει έµµεσα τα δεδοµένα και την άποψη του χρήστη στο τρισδιάστατο παράθυρο. Αυτός είναι ο κυρίαρχος τρόπος διεπαφής σε εφαρµογές µε συµβατικά τρισδιάστατα γραφικά, συνεπώς ο σχεδιαστής δεν χρειάζεται να ξανασχεδιάσει από την αρχή τις διεπαφές. Η απόδοση της εφαρµογής, και συγκεκριµένα η ταχύτητα µε την οποία ανανεώνονται τα γραφικά είναι ένα θέµα, αλλά πολλές φορές δεν λαµβάνεται υπόψη στη διαδικασία σχεδίασης καθώς ακόµα και αποδόσεις όπως ένα καρέ το δευτερόλεπτο µπορεί να είναι αποδεκτές. Η βελτιστοποίηση και τελική ρύθµιση απόδοσης των γραφικών γίνεται συνήθως όταν η σχεδίαση βρίσκεται ήδη σε πολύ προχωρηµένο στάδιο. Τέλος, η αρχιτεκτονική λειτουργίας της εφαρµογής βασίζεται στο µοντέλο συµβάντων (event-driven) ή επανάκλησης (callback), όπου το περιβάλλον είναι πλήρως παθητικό, εκτός από την 34

35 35 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση περίπτωση αντίδρασης σε ενέργειες του χρήστη, όπως πάτηµα πλήκτρου του ποντικιού. Οι κυρίαρχες διαφορές µεταξύ της ανάπτυξης εικονικής πραγµατικότητας και της ανάπτυξης συµβατικής εφαρµογής τρισδιάστατων γραφικών συνοψίζονται στις παρακάτω : Τα συµβατικά γραφικά έχουν ως κυρίαρχο ένα υπάρχον στυλ αλληλεπίδρασης, το µοντέλο WIMP, ενώ στην εικονική πραγµατικότητα θα πρέπει να αναπτυχθεί ένα αντίστοιχο στυλ. Στα συµβατικά γραφικά η σχεδίαση βασικά λαµβάνει υπ όψιν τις διεργασίες, ενώ η απόδοση ελέγχεται µόνο στη φάση της βελτιστοποίησης σε µετέπειτα στάδια ανάπτυξης. εν µπορούν να γίνουν συµβιβασµοί στις προδιαγραφές. Αντίθετα, στην εικονική πραγµατικότητα δεν µπορούν να γίνουν συµβιβασµοί στην απόδοση, οπότε η απόδοση θα πρέπει να λαµβάνεται πολύ σοβαρά υπ όψιν στη διαδικασία σχεδίασης. Τα συµβατικά γραφικά βασίζονται συνήθως σε αρχιτεκτονική βασισµένη σε συµβάντα, όπου υποτίθεται ότι οι ενέργειες του χρήστη προκαλούν µεταβολές στο περιβάλλον, και ότι οι ενέργειες αυτές δεν είναι αµφίσηµες, αλλά καλά καθορισµένες (π.χ. πάτηµα πλήκτρου ποντικιού σε συγκεκριµένη θέση). Στην εικονική πραγµατικότητα υπάρχουν συχνά πολύ ενεργά περιβάλλοντα, στα οποία τα αντικείµενα λειτουργούν ανεξάρτητα από τις ενέργειες του χρήστη. Επιπλέον, η είσοδος του χρήστη είναι συνήθως πολυτροπική και περιλαµβάνει αµφίσηµη και θορυβώδη πληροφορία (π.χ. πιάσιµο αντικειµένων,φωνή)[4] 2.4 ιατάξεις και τεχνολογίες Εικονικά περιβάλλοντα Τα εικονικά περιβάλλοντα, που αναφέρονται στη βιβλιογραφία και ως συστήµατα εικονικών περιβαλλόντων (virtual environments systems) ή ως εικονικοί κόσµοι (virtual worlds), είναι σε γενικές γραµµές τα συστήµατα τα οποία στο παρελθόν αναφέρονταν µε το γενικότερο όρο εικονική πραγµατικότητα. υστυχώς, µέχρι σήµερα δεν έχουν υπάρξει γενικώς αποδεκτοί ορισµοί για τους παραπάνω όρους. Οι Loffler και Anderson ορίζουν την εικονική πραγµατικότητα ως εξής : Εικονική πραγµατικότητα είναι ένα τρισδιάστατο περιβάλλον προσοµοίωσης σε υπολογιστή του οποίου η απεικόνιση γίνεται σε πραγµατικό χρόνο και εξαρτάται από τη συµπεριφορά του χρήστη O Ellis παρέχει έναν πιο λεπτοµερή ορισµό: Ένα εικονικό περιβάλλον αποτελείται από περιεχόµενο (αντικείµενα και δράστες (actors)), γεωµετρία και δυναµική, µε ένα εγωκεντρικό πλαίσιο αναφοράς, που περιλαµβάνει την αντίληψη των αντικειµένων σε βάθος και που εγείρει διάφορες αισθήσεις ταυτόχρονα. 35

36 36 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Τέλος, ο Gigante ορίζει την εµπειρία της αλληλεπίδρασης µε ένα εικονικό περιβάλλον : Η εικονική πραγµατικότητα είναι µια εµβυθισµένη, πολύ-αισθητική εµπειρία. Χαρακτηρίζεται από τη ψευδαίσθηση της συµµετοχής σε ένα συνθετικό περιβάλλον και όχι απλώς από την εξωτερική παρατήρηση ενός τέτοιου περιβάλλοντος. Με βάση τους παραπάνω ορισµούς τα βασικά χαρακτηριστικά των εικονικών περιβαλλόντων φαίνεται να είναι τα τρισδιάστατα γραφικά και ένα µοντέλο περιβάλλοντος, που αναπαριστά µια τοποθεσία από την πραγµατική ζωή ή κάποια τεχνητή δοµή. Ο λόγος για τον οποίο έχει επικρατήσει τα τελευταία χρόνια ο όρος εικονικό περιβάλλον έναντι του όρου εικονική πραγµατικότητα είναι, γιατί στα συστήµατα αυτά αφενός δε γίνεται προσπάθεια µοντελοποίησης ολόκληρου του σύµπαντος αλλά ενός περιορισµένου περιβάλλοντος ανάλογα µε την εφαρµογή και αφετέρου γιατί δεν είναι υποχρεωτικό η αναπαράσταση να αφορά κάποια ρεαλιστική δοµή, αλλά µπορεί κάλλιστα να είναι και κάποιος φανταστικός χώρος µε ιδιόµορφους νόµους. Ένας χρήστης εννοιολογικά κατοικεί στο περιβάλλον έχοντας µια τρέχουσα θέση σε αυτό και, κατά συνέπεια, µια περιορισµένη άποψη του χώρου. Έχει την ικανότητα να ταξιδεύει σε αυτό και να αλληλεπιδρά µε τα αντικείµενα που τον περιβάλλουν. Τόσο η αντίληψη του περιβάλλοντος όσο και η αλληλεπίδραση του χρήστη µε αυτό µπορούν να µοντελοποιηθούν µε βάση την πραγµατικότητα. Στην περίπτωση της αντίληψης, ένα τέτοιο παράδειγµα είναι η χρήση πολυαισθητήριων ερεθισµάτων που µιµούνται τα ερεθίσµατα του πραγµατικού κόσµου ενισχύοντας έτσι την αληθοφάνεια του εικονικού περιβάλλοντος. Αντίστοιχο παράδειγµα αλληλεπίδρασης είναι το βάδισµα του χρήστη πάνω σε κυλιόµενο επίπεδο που προκαλεί την πλοήγηση του στο εικονικό περιβάλλον Κατηγορίες εικονικών περιβαλλόντων Τα εικονικά περιβάλλοντα συνήθως συνδέονται µε εξειδικευµένο υλικό που παρέχει πολύπλοκα συστήµατα διεπαφής και προσφέρει νέες δυνατότητες αλληλεπίδρασης του χρήστη. Ανάλογα µε τη σχέση τους µε τον πραγµατικό κόσµο και τις συσκευές που χρησιµοποιούνται τα εικονικά περιβάλλοντα χωρίζονται στις εξής κατηγορίες : Περιβάλλοντα εµβύθισης (immersive environments) : οι χρήστες είναι εφοδιασµένοι µε οθόνη προσαρµοσµένη στο κεφάλι (head-mounted display) και δε δέχονται δεδοµένα από το φυσικό κόσµο. Περιβάλλον οθόνης (desktop environments) : η αναπαράσταση γίνεται σε οθόνη υπολογιστή και έτσι ο χρήστης εξακολουθεί να έχει αντίληψη του φυσικού κόσµου. 36

37 37 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Περιβάλλοντα προβολής (projected environments) : το εικονικό περιβάλλον προβάλλεται σε ένα φυσικό χώρο, όπως ένα δωµάτιο ή µια επιφάνεια εργασίας. Ενισχυµένα περιβάλλοντα (augmented environments) : τα εικονικά αντικείµενα προβάλλονται πάνω στον πραγµατικό κόσµο, πιθανώς µε τη χρήση οθονών προσαρµοσµένων στο κεφάλι που επιτρέπουν στο χρήστη να βλέπει και µέσα από αυτές (see through). Οι παραπάνω τρόποι διεπαφής µε εικονικά περιβάλλοντα έχουν µια σειρά πλεονεκτηµάτων αλλά και µειονεκτηµάτων. Τα περιβάλλοντα εµβύθισης έχουν το µεγάλο προσόν ότι προσφέρουν στο χρήστη την απόλυτη εµπειρία του περιβάλλοντος. Παρόλα αυτά, αποµονώνουν το χρήστη, χρησιµοποιούν πολύ εξειδικευµένη και ακριβή τεχνολογία και έχουν συνδεθεί µε διάφορα προβλήµατα υγείας. Τα περιβάλλοντα οθόνης αποφεύγουν αυτά τα προβλήµατα, αλλά δεν παρέχουν εµπειρία πλήρους εµβύθισης. Αντίθετα, βασίζονται στην «ψυχολογική εµβύθιση», δηλαδή σε αρκετές περιπτώσεις καταφέρνουν να επιστήσουν όλη την προσοχή του χρήστη στο περιβάλλον. Τα περιβάλλοντα προβολής περιλαµβάνουν ένα πιο φυσικό σκηνικό και τη δυνατότητα να µοιραστεί η εµπειρία και µε άλλους χρήστες, απαιτούν όµως κι αυτά τη χρήση εξειδικευµένης τεχνολογίας. Τέλος, τα µεικτά περιβάλλοντα προσθέτουν στον πραγµατικό κόσµο επιπλέον εικονικό περιεχόµενο και πληροφορίες, αλλά απαιτούν µεγάλη ακρίβεια στο συσχετισµό µεταξύ της πραγµατικής εικόνας και της προβαλλόµενης εικονικής πληροφορίας Ανάπτυξη ενός Εικονικού Περιβάλλοντος Η δηµιουργία ενός εικονικού περιβάλλοντος περιλαµβάνει την κατασκευή του µοντέλου του περιβάλλοντος και το σχεδιασµό των αλληλεπιδράσεων µε το χρήστη. Όσον αφορά στο µοντέλο του περιβάλλοντος µια κατηγοριοποίηση των επιµέρους τµηµάτων του είναι η εξής : Ο χώρος σκηνικού ή η γεωµετρία, που παραµένει αµετάβλητη. Οι χρήστες, που µπορούν να εκτελούν ενέργειες και να ελέγχουν το δικό τους οπτικό πεδίο. Οι πράκτορες ή εικονικοί ηθοποιοί, οι οποίοι έχουν ευφυΐα και µπορούν να ενεργούν ανεξάρτητα από τους χρήστες, και Τα αντικείµενα που υπάρχουν στο χώρο. Αυτά διαφοροποιούνται στο επίπεδο αλληλεπίδρασης µε το χρήστη και στις δυνατότητες αλλαγής της κατάστασης τους. Σε ότι αφορά την αλληλεπίδραση του χρήστη µε το περιβάλλον οι βασικοί τύποι είναι : Πλοήγηση και έλεγχος οπτικού πεδίου 37

38 38 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Αλληλεπιδράσεις µε αντικείµενα, όπως πιάσιµο, περιστροφή, µετακίνηση και χρήση αντικειµένων Μοντέλο περιβάλλοντος Ο χώρος σκηνικού του περιβάλλοντος µπορεί να κατασκευαστεί µε βάση κάποια περιοχή του πραγµατικού κόσµου, όπως ένα συγκεκριµένο κτίριο, ή ακόµα και να βασιστεί σε κάποια φανταστική ή αφηρηµένη δοµή ανάλογα µε το είδος του περιβάλλοντος. Σε ότι αφορά τη γραφική αναπαράσταση, εκτός από την προβολή του χώρου ως συνόλου από συµπαγή αντικείµενα, που είναι πιο ρεαλιστική, σε πολλές περιπτώσεις αποφέρει πλεονεκτήµατα και η χρήση εναλλακτικών τεχνικών, όπως η τεχνική προβολής ακµών (wire frame) που ελαχιστοποιεί τα κρυµµένα αντικείµενα, ή η προβολή ηµιδιαφανών αντικειµένων. Για παράδειγµα, σε χειρουργικές εφαρµογές είναι πιθανό να υπάρχουν ηµιδιαφανείς απόψεις, καθώς και απόψεις µε ή χωρίς την απεικόνιση της κυκλοφορίας του αίµατος. Τέλος, ένα εξίσου σηµαντικό ζήτηµα που µπορεί να βοηθήσει στην καλύτερη αντίληψη του περιβάλλοντος από το χρήστη είναι ο κατάλληλος φωτισµός του σκηνικού. Μια από τις σηµαντικές δοµές στο οπτικό πεδίο του χρήστη είναι η αναπαράσταση του ίδιου του σώµατος του, δηλαδή των τµηµάτων αυτού που είναι ορατά µε προοπτική πρώτου προσώπου. Αυτό είναι ακόµα πιο σηµαντικό σε εφαρµογές µε πολλαπλούς χρήστες, όπου οι ενσαρκώσεις των χρηστών µπορούν να ενισχύσουν την επικοινωνία για παράδειγµα παρέχοντας πληροφορίες για τη θέση και την ιδιότητα του καθενός. Το γενικό χαρακτηριστικό που θα πρέπει να έχουν οι ενσαρκώσεις είναι να είναι συνεπείς και προβλέψιµες, δηλαδή να υπάρχει µια καλή αντιστοιχία µεταξύ του εικονικού σώµατος και της στάσης που έχει το πραγµατικό σώµα του χρήστη, έτσι ώστε οι εκτιµήσεις των υπολοίπων χρηστών για τις ενέργειες ενός χρήστη, µε βάση την ενσάρκωση του, να είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά στην πραγµατικότητα. Τα βασικά θέµατα που έχουν προκύψει στις αναπαραστάσεις εικονικών περιβαλλόντων είναι ο ρεαλισµός, η αίσθηση του βάθους και η χρήση πολλαπλών αισθήσεων. Σε ότι αφορά το ρεαλισµό, τα αντικείµενα µπορούν να είναι από ακριβή αντίγραφα ως αφαιρετικά µοντέλα της πραγµατικότητας ή ακόµα και να ενισχύουν την πραγµατικότητα µε παραπάνω πληροφορίες. Η αναπαράσταση των αντικειµένων δε χρειάζεται να είναι πάντοτε φωτορεαλιστική. Ο βαθµός πιστότητας που απαιτείται θα εξαρτηθεί από το πεδίο εφαρµογής και πιθανώς από την εµπειρία του χρήστη µε το αντίστοιχο περιβάλλον. Ο ρεαλισµός του σκηνικού µπορεί να ενισχυθεί µε τη µοντελοποίηση περισσότερων λεπτοµερειών, όπως σκιές, τραχιές επιφάνειες, λεκέδες, εξογκώµατα και φυσικές διαφοροποιήσεις. Υπάρχουν βέβαια και περιπτώσεις που λιγότερο ρεαλιστικές αναπαραστάσεις είναι πιο αποδοτικές, όπως για παράδειγµα στη απεικόνιση ιατρικών δεδοµένων, όπου η εξοµάλυνση των επιφανειών βοηθάει στην καλύτερη κατανόηση, ενώ κάποιες δοµές µπορεί να περιβάλλονται µε παχιά περιγράµµατα για µεγαλύτερη ευκρίνεια. Τα µοντέλα µε υψηλό επίπεδο λεπτοµέρειας 38

39 39 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση µπορούν να περιοριστούν στα αντικείµενα που είναι πιο σηµαντικά, σε αυτά που είναι πιο κοντά, ή µόνο σε αυτά που βρίσκονται στο κέντρο του πεδίου προβολής. Σε πιο µεγάλα σκηνικά µπορεί να δοθεί έµφαση στις περιοχές που χρειάζεται πολύπλοκη µετακίνηση και αλληλεπίδραση. Εναλλακτικά, µπορεί να επιλεγεί ο ίδιος τις περιοχές που θα αναπαρασταθούν µε µεγαλύτερη λεπτοµέρεια, ή µπορούν να γίνουν δοκιµές χρηστών, για να καθοριστούν οι απαιτήσεις του τελικού επιπέδου λεπτοµέρειας. Η µεταφορά πληροφορίας βάθους είναι πολύ σηµαντική για την αναπαράσταση τρισδιάστατων αντικειµένων. Έχουν ελεγχθεί διάφοροι παράγοντες και έχει υπάρξει σηµαντική πρόοδος στη σύγκριση των πλεονεκτηµάτων που προκύπτουν από την αξιοποίηση των διαφορετικών ενδείξεων βάθους. Μπορούν να χρησιµοποιηθούν ενδείξεις βάθους εικόνας, όπως προοπτική, επικάλυψη αντικειµένων και φωτοσκίαση. Η κίνηση των αντικειµένων µπορεί να είναι χρήσιµη για την αποκάλυψη της τρισδιάστατης µορφής, ενώ και οι σκιές σε πραγµατικό χρόνο αποτελούν µια ακόµη ένδειξη για τις σχετικές θέσεις των αντικειµένων. Έχει µελετηθεί ότι η στερεοσκοπική όραση (δηλαδή η προσαρµογή της απεικόνισης σε κάθε µάτι ξεχωριστά) µπορεί να βοηθήσει στην αντίληψη της δοµής και της θέσης, ειδικά σε περιπτώσεις πολύπλοκου σκηνικού και προορισµένης ορατότητας των αντικειµένων, καθώς και γiα υψηλής ακρίβειας αίσθηση του χώρου από το χρήστη. Εκτός από το οπτικό κανάλι έχουν χρησιµοποιηθεί και άλλοι τρόποι ανάδρασης σε εικονικά περιβάλλοντα. Στη βιβλιογραφία έχουν περιγραφεί δυνατότητες χρήσης ήχου και αφής. Ο ήχος µπορεί να χρησιµοποιηθεί ως µουσική στο περιθώριο, για επικοινωνία ή και για προειδοποιητικά σήµατα. Ακόµη, µπορούν να υπάρχουν συγκεκριµένοι ήχοι, που συνδέονται µε ενέργειες και γεγονότα του κόσµου. Ο ήχος µπορεί να πληροφορήσει για διαδικασίες, που δεν είναι ορατές στο χρήστη στο συγκεκριµένο χρονικό σηµείο, καθώς και να παρέχει ένα δεύτερο κανάλι πληροφοριών. Για παράδειγµα, ο ήχος χρησιµοποιήθηκε για να παρέχει ανάδραση σε ότι αφορά τις ενεργειακές τιµές παράλληλα µε την οπτική επαφή σε ένα σύστηµα χειρισµού µοριακών δοµών. Ακόµη χρησιµοποιήθηκε για να δηµιουργήσει ατµόσφαιρα για παράδειγµα στο εικονικό περιβάλλον Diamond Pαrκ, στο οποίο χρησιµοποιήθηκαν ήχοι του αέρα και των πουλιών σε σκηνικά ανοιχτού χώρου. Η αλληλεπίδραση αφής µπορεί να χρησιµοποιηθεί για να µεταδώσει ιδιότητες των αντικειµένων κατά τη διάρκεια της χρήσης τους από το χρήστη, όπως το σχήµα, η ελαστικότητα, η υφή και η ταχύτητα, ή µπορεί να χρησιµοποιηθεί για να δώσει ανάδραση σε σκοτεινά ή γενικώς δυσδιάκριτα σκηνικά. Για παράδειγµα, η ανάδραση αφής είναι σηµαντική για χειρουργικές εφαρµογές, ώστε να υπάρχει ρεαλιστική αίσθηση του δέρµατος, του µαλακού ιστού και του κόκκαλου. Σε περιπτώσεις που χρειάζεται µεγάλη ακρίβεια στην αλληλεπίδραση του χρήστη µε το περιβάλλον, µπορούν να χρησιµοποιηθούν ταυτόχρονα παραπάνω από ένα κανάλια αισθήσεων, όπως συνδυασµός ανάδρασης αφής και ήχου, ώστε να υπάρχουν περισσότερες ενδείξεις για την τρέχουσα κατάσταση του εικονικού περιβάλλοντος. 39

40 40 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Αλληλεπιδράσεις µε το χρήστη Ένας πολύ σηµαντικός τύπος αλληλεπίδρασης στα εικονικά περιβάλλοντα είναι η πλοήγηση του χρήστη και για την υλοποίηση του οποίου έχουν προταθεί διάφορες τεχνικές. Η πλοήγηση µπορεί να γίνει µε επιλογή σηµείου στο χώρο και αυτόµατη µετακίνηση σε αυτό (point-and-fly), µε µετακίνηση και περιστροφή του µατιού µέσα στη σκηνή (eyeball in hand) ή µε διατήρηση σταθερού οπτικού πεδίου και µετακίνηση ολόκληρου του σκηνικού (scene in hand). Πιο απλές τεχνικές χρησιµοποιώντας ένα κοινό ποντίκι είναι έναρξη / τερµατισµός της µετακίνησης µε ένα πλήκτρο και διεύθυνση της κίνησης µε βάση την κίνηση του ποντικιού ή χρήση διαφορετικών πλήκτρων του ποντικιού για κίνηση προς τα εµπρός, προς τα πίσω και για σταµάτηµα της κίνησης. Εναλλακτικά µπορεί να χρησιµοποιηθεί χειρονοµία πιασίµατος και τραβήγµατος του κόσµου, εικονικό χειριστήριο ή φυσικό βάδισµα πάνω στο σκηνικό. Το βάδισµα µπορεί να βελτιώσει την αίσθηση παρουσίας στο εικονικό περιβάλλον, αλλά οι τεχνικές επιλογής οποιουδήποτε σηµείου στο χώρο και µετάβασης σε αυτό µπορούν να οδηγήσουν σε ευκολότερη πλοήγηση. Το οπτικό πεδίο µπορεί επίσης να κλειδωθεί σε συγκεκριµένα αντικείµενα ή ενέργειες στο περιβάλλον, πράγµα που βοηθάει στη διατήρηση της εστίασης πάνω σε χώρους ενδιαφέροντος. Για παράδειγµα, σε ένα σύστηµα οπτικοποίησης του διαστήµατος µπορούν να υπάρχουν προεπιλεγµένα οπτικά πεδία σε αστέρια, στη γη ή να ακολουθείται η κίνηση του διαστηµικού σκάφους. Τα θέµατα που έχουν προκύψει κατά το σχεδιασµό της πλοήγησης είναι η ταχύτητα της και οι βαθµοί ελευθερίας της. Η τεχνική πλοήγησης µπορεί να περιλαµβάνει µέχρι και έξι βαθµούς ελευθερίας, αλλά ο έλεγχος και των έξι µπορεί να είναι προβληµατικός. Η πλοήγηση µπορεί να περιοριστεί σε δύο διαστάσεις, αποκλείοντας την ικανότητα πετάγµατος, ή µπορούν να χρησιµοποιηθούν διαφορετικοί τύποι κινήσεων, όπως µόνο µετακίνησης (όπου ο προσανατολισµός παραµένει σταθερός), µόνο προσανατολισµού και συνδυασµος αυτών. Για παράδειγµα, στο πρόγραµµα Berlin 2010 οι τύποι πλοήγησης περιλαµβάνουν ελεύθερο πέταγµα στο σκηνικό ή πεζή µετακίνηση ή µετακίνηση σε τρένο. Η ταχύτητα µετακίνησης θα πρέπει να είναι κατάλληλη για το µέγεθος του εκάστοτε σκηνικού. Οι ταχύτερες µετακινήσεις µειώνουν την προσπάθεια και επιτυγχάνουν γρηγορότερη άφιξη στο στόχο, αλλά και οι πιο αργές δίνουν µεγαλύτερη ακρίβεια στην προσέγγιση ενός στόχου. Η µετακίνηση µε σταθερή ταχύτητα µπορεί να οδηγήσει σε προβλήµατα, όπως η επιλογή της θέσης που πρέπει να σταµατήσει κάποιος. Αντίθετα, µε τη χρήση µεταβλητής ταχύτητας, ο τρόπος µετακίνησης γίνεται πιο φυσικός και δίνει στους χρήστες έλεγχο πάνω στην ταχύτητα της. Ο άλλος πολύ βασικός τύπος αλληλεπίδρασης στα εικονικά περιβάλλοντα είναι η αλληλεπίδραση µε τα αντικείµενα. Οι αλληλεπιδράσεις µε αντικείµενα µπορούν να επιτευχθούν χρησιµοποιώντας τεχνικές, όπως η αποστολή ακτινών (ray casting) για επιλογή αντικειµένων, ο άµεσος χειρισµός για τοποθέτηση αντικειµένων ή οι χειρονοµίες, δηλαδή η κίνηση των χεριών µε τρόπο όµοιο µε αυτόν που χρησιµοποιείται στην αλληλεπίδραση µε αντίστοιχο αντικείµενο του πραγµατικού κόσµου. Οι χειρονοµίες 40

41 41 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση είναι µια φυσική τεχνική αλληλεπίδρασης και είναι ιδιαίτερα αποδοτική, ειδικά εφόσον υπάρχουν κάποιοι περιορισµοί στις επιτρεπόµενες χειρονοµίες. Παρόλα αυτά, για την επιλογή ενός αντικειµένου το ποντίκι είναι συνήθως πιο γρήγορο και πιο ακριβές από το γάντι δεδοµένων. Μπορούν επίσης να χρησιµοποιηθούν και τα δύο χέρια για το χειρισµό αντικειµένων, για παράδειγµα µεγέθυνση και συρρίκνωση αντικειµένων µε δύο χέρια. Εναλλακτικά, µπορεί να χρησιµοποιηθεί η φωνή για αλληλεπίδραση. Αυτή µπορεί είτε να δίνει εντολές σε πράκτορες ή γενικά στο περιβάλλον, είτε να χρησιµοποιηθεί για διαλόγους µε αντικείµενα ενδιαφέροντος. Παρόλο που το λεξιλόγιο θα πρέπει να είναι περιορισµένο, η φωνή επιτρέπει την αποστολή εντολών χωρίς να απασχολεί τα χέρια και τα µάτια και έτσι µπορούν να εκτελούνται ακόµα και ενέργειες που αφορούν αντικείµενα που δεν είναι στο οπτικό πεδίο του χρήστη. Η χρήση συνδυασµού φωνής και χειρονοµιών είναι µια καλή τεχνική που µπορεί να αυξήσει την ικανότητα του συστήµατος να αναγνωρίζει τις ενέργειες του χρήστη. Οι αλληλεπιδράσεις µε τα αντικείµενα µπορούν να προγραµµατιστούν σε διαφορετικούς βαθµούς ρεαλισµού ως απλοποιηµένες ενέργειες του πραγµατικού κόσµου, ως πολύπλοκες ενέργειες που αναπαριστούν µε πιστότητα τον τρόπο αλληλεπίδραση ή και ως ενέργειες που δεν είναι δυνατόν να συµβούν στην πραγµατικότητα. Ο απαιτούµενος βαθµός ρεαλισµού εξαρτάται από το πεδίο εφαρµογής. Για παράδειγµα, σε περιπτώσεις εργονοµικής ανάλυσης το πιάσιµο των αντικειµένων µπορεί να χρειαστεί να µοντελοποιηθεί όσο το δυνατόν πιο κοντά στην πραγµατικότητα, ενώ σε άλλες περιπτώσεις µπορεί να είναι αρκετό το άγγιγµα του. Τέλος, σε περιβάλλοντα που δεν έχουν στενή σχέση µε τον πραγµατικό κόσµο, µπορούν να χρησιµοποιηθούν και µεταφορές οι οποίες µπορούν να βοηθήσουν σηµαντικά το χρήστη. Είναι παρόλα αυτά σηµαντικό οι µεταφορές αυτές να είναι σχεδιασµένες µε τέτοιο τρόπο, που να γίνονται εύκολα κατανοητές από το χρήστη. 41

42 42 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση ποµπός θέσης δέκτης θέσης κεφαλιού οθόνη προσαρµοσµένη στο κεφάλι ακουστικά µικρόφωνο γάντι δέκτης θέσης γαντιού σύστηµα αναγνώρισης θέσης αναγνώριση φωνής επεξεργαστής τρισδιάστατου ήχου επεξεργαστής γραφικών Εικονικό Περιβάλλον Υπολογιστής Λειτουργικό σύστηµα Σχεδιάγραμμα 5. Γενικό σύστημα εικονικού περιβάλλοντος και τα επιμέρους τμήματα του 42

43 43 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση 3. ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΕΣ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΥ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΕΙΚΟΝΙΚΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΩΝ «Μεθοδολογία σχεδίασης είναι µία οποιαδήποτε διαδικασία, τεχνική ή εργαλείο, που υποστηρίζει τη σχεδίαση.» [ αρζέντας & Παπαδόπουλος, 2007]. Καταρχήν, έννοια της σχεδίασης µπορεί να οριστεί ως µια διαδικασία, κατά τη διάρκεια της οποίας δηµιουργούνται σχέδια και πρότυπα, που καθοδηγείται από προγραµµατιζόµενες ενέργειες για την παραγωγή ενός επιθυµητού αποτελέσµατος. Επίσης, µπορεί να οριστεί και ως η πράξη της δηµιουργίας µιας µορφής, όπως για παράδειγµα ένα σκίτσο, ένα σχεδιάγραµµα ή ένα πρότυπο. Στη δηµιουργία εικονικών περιβαλλόντων αυτές οι δύο τάσεις θα πρέπει να εξελίσσονται ταυτόχρονα και αµφίδροµα. Ο σχεδιασµός και η ανάπτυξη εικονικών περιβαλλόντων είναι µια διαδικασία που απαιτεί µελέτη και συνδυασµό πολλών επιστηµονικών τοµέων. Λόγω της νεότητας και της δυναµικής φύσης του τοµέα δεν έχει αποσαφηνιστεί ακόµη ποια τµήµατα έρευνας θα χρησιµοποιηθούν στη σχεδίαση των εικονικών περιβαλλόντων. Ειδικά στην κατηγορία της επιτραπέζιας εικονικής πραγµατικότητας, έπειτα από εκτεταµένη µελέτη της βιβλιογραφίας, προέκυψε ότι δεν έχουν αναπτυχθεί αποτελεσµατικές µεθοδολογίες. Συνεπώς, η παρακάτω έρευνα πηγάζει από µεθοδολογίες και πρότυπα που έχουν εφαρµοστεί στο σχεδιασµό του ευρύτερου τοµέα των εικονικών περιβαλλόντων και παρέχουν οδηγίες τόσο για τη σχεδίαση ολόκληρης της εφαρµογής ή ενός τµήµατος της, όσο και για την αξιολόγηση της. 3.1 Μεθοδολογία κατά Kaur Η µεθοδολογία που προτείνεται από την Kaur K. [Fencott, 1999] αφορά τη σχεδίαση εικονικών περιβαλλόντων και αποτελείται από τα εξής πέντε στάδια : Στάδιο 1 ο ιαµόρφωση απαιτήσεων : Καθαρίζονται, αρχικά, οι κύριες απαιτήσεις της σχεδίασης, καθώς και ο στόχος που καλείται να εκπληρώσει το εικονικό περιβάλλον. Στάδιο 2 ο Εννοιολογική διαµόρφωση : Στην επόµενη φάση, συλλέγεται το απαραίτητο ερευνητικό υλικό που είναι απαραίτητο για τη σχεδίαση, ενώ παράλληλα είναι σηµαντικό στο στάδιο να γίνει η επιλογή της κατηγορίας του εικονικού περιβάλλοντος, ώστε να επιτύχει καλύτερα το στόχο, που ορίζεται στο στάδιο απαιτήσεων. Στάδιο 3 ο Αντιληπτική διαµόρφωση : ηµιουργείται ένα αντιληπτικό πρότυπο, το οποίο περιλαµβάνει όλες τις αλληλεξαρτήσεις των µερών του. Στο πρότυπο αυτό, γίνεται αποκωδικοποίηση των αντιληπτικών δοµών του χρήστη και προσπάθεια προσαρµογής του εικονικού περιβάλλοντος σε αυτές. Στάδιο 4 ο ιαµόρφωση δοµής : Εκτελούνται, στο στάδιο αυτό, δραστηριότητες που αφορούν τη διαµόρφωση του εικονικού περιβάλλοντος. Οι κατασκευές σχεδίων και 43

44 44 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση διαγραµµάτων, έχουν ως αποτέλεσµα ένα διάγραµµα γραφικών της σκηνής που περιέχει τη δοµή του κώδικα του εικονικού περιβάλλοντος και τις συµπεριφορές των στοιχείων του. Στάδιο 5 ο όµηση : Το τελικό στάδιο αφορά περισσότερο τη φάση κωδικοποίησης τεχνολογίας λογισµικού. Η δόµηση αναφέρεται στην άµεση κωδικοποίηση των γραφικών της σκηνής, στη χρήση κώδικα προγραµµατισµού, ή στη χρήση κάποιου εργαλείου για την ολοκληρωτική δόµηση του εικονικού περιβάλλοντος.[7] Requirements Modeling Conceptual Modeling Structural Modeling Perceptual Modeling Building Σχεδιάγραμμα 6. Τα στάδια της μεθοδολογίας που προτείνεται από την Kaur K. [Fencott, 1999] 3.2 Μεθοδολογίες κατά Pares και Pares. Οι µεθοδολογίες που προτείνονται [Pares και Pares, 2001] αφορούν την ανάπτυξη εφαρµογών εικονικής πραγµατικότητας. Η πρώτη µεθοδολογία που προτείνεται, από το περιεχόµενο (Content-Driven Strategy). Πρόκειται για µια µεθοδολογία από την κορυφή προς τα κάτω (top-down), µε την έννοια ότι η συνολική διεργασία οδηγεί τη σχεδίαση, η οποία αρχίζει από ένα υψηλό επίπεδο αφαίρεσης, που αναλύει το περιεχόµενο και το πλαίσιο της εφαρµογής και προχωράει στην εφαρµογή τους. Η ακολουθία των σταδίων της στρατηγικής, συµπεριλαµβανοµένης της εφαρµογής, της αξιολόγησης του προβλήµατος και των απαιτήσεων των χρηστών, είναι η ακόλουθη : 44

45 45 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Στάδιο 1 ο Καθορισµός του αντικειµένου ή του θέµατος της εφαρµογής, όπως για παράδειγµα εκπαίδευση για αεροσκάφη, εκπαίδευση για χειρουργικές επεµβάσεις κ.ά. Στάδιο 2 ο Καθορισµός του τύπου της εφαρµογής, δηλαδή εξερευνητικού τύπου, ή αλληλεπίδρασης. Στάδιο 3 ο Προσδιορισµός του τύπου των χρηστών, αν είναι δηλαδή εµπειρογνώµονες, ή άτοµα µε γνώση σε κάποιον τοµέα, ή το ευρύ κοινό κ.τ.λ. Στάδιο 4 ο Προσδιορισµός των απαραίτητων εικονικών αντικειµένων, δηλαδή το τοπίο και τα αντικείµενα (βλάστηση, κτίρια), εσωτερικά αντικείµενα κλπ. Στάδιο 5 ο Προσδιορισµός των εµπλεκοµένων στοιχείων, δηλαδή των δεδοµένων εισόδου, των τελικών αποτελεσµάτων και των τύπων των στοιχείων. Στάδιο 6 ο Προσδιορισµός των διαδικασιών, όπως οι αλγόριθµοι, οι υπολογισµοί, οι συµπεριφορές κ.ά Στάδιο 7 ο Προσδιορισµός των διεπαφών εισόδου, όπως οι διεπαφές χρήστη, οι συνδέσεις και οι χαρτογραφήσεις, οι οποίες αναφέρονται στον τρόπο που συνδέονται τα αισθητήρια κανάλια του χρήστη µε τις ενέργειες και την εµπειρία, που λαµβάνει σε ένα εικονικό περιβάλλον. Στάδιο 8 ο Προσδιορισµός των διεπαφών εξόδου, όπως η παρουσίαση των αποτελεσµάτων και ο τύπος των περιφερειακών µονάδων εξόδου. Στάδιο 9 ο Προσδιορισµός των εργαλείων διαµόρφωσης των αντικειµένων που απαιτούνται, για παράδειγµα για τη γεωµετρική διαµόρφωση, τα εργαλεία CAD κλπ. Στάδιο 10 ο Προσδιορισµός των εργαλείων ανάπτυξης της εφαρµογής, όπως οι βιβλιοθήκες προγραµµατισµού, η ανάπτυξη περιβαλλόντων GUI κλπ. Η δεύτερη µεθοδολογία ή στρατηγική, που προτείνεται, οδηγείται από την αλληλεπίδραση (Interaction Driven Strategy). Πρόκειται για µια µεθοδολογία από τη βάση προς τα πάνω (bottom up), µε την έννοια ότι η απόδοση οδηγεί τη σχεδίαση, που η ανάπτυξη αρχίζει µε τον προσδιορισµό των διεπαφών, των αισθητήρων και των χαρτογραφήσεων, και συγχρόνως των διαδικασιών και συµπεριφορών, αντί του καθορισµού πρώτα του θέµατος της εφαρµογής. Τα στάδια ανάπτυξης της στρατηγικής είναι τα εξής : Στάδιο 1 ο : Προσδιορισµός των διεπαφών εισόδου. 45

46 46 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Στάδιο 2 ο : Προσδιορισµός των διεπαφών εξόδου. Στάδιο 3 ο : Προσδιορισµός του τύπου του χρήστη. Στάδιο 4 ο : Καθορισµός του τύπου της εφαρµογής. Στάδιο 5 ο : Καθορισµός του αντικειµένου ή του θέµατος της εφαρµογής. Στάδιο 6 ο : Προσδιορισµός των διαδικασιών. Στάδιο 7 ο : Προσδιορισµός των απαραίτητων εικονικών αντικειµένων. Στάδιο 8 ο : Προσδιορισµός των εµπλεκοµένων στοιχείων. Στάδιο 9 ο : Προσδιορισµός των εργαλείων διαµόρφωσης των αντικειµένων. Στάδιο 10 ο : Προσδιορισµός των εργαλείων ανάπτυξης της εφαρµογής.[8] 3.3 Πρότυπο και µεθοδολογία κατά Tanriverdi και Jacob. Το πρότυπο VRID, που εισάγουν οι Tanriverdi και Jacob, [Tanriverdi και Jacob, 2001] αφορά τη σχεδίαση διεπαφών εικονικής πραγµατικότητας και οργανώνεται γύρω από µια αρχιτεκτονική που προσδιορίζει πέντε στοιχεία : το τµήµα γραφικών, συµπεριφοράς, αλληλεπίδρασης, επικοινωνίας και µεσολαβητών. 46

47 47 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Graphics Composite Behavior Mediator Physical Behavior Magical Behavior Interaction Communicator Data ` Σχεδιάγραμμα 7. το πρότυπο VRID [Tanriverdi και Jacob, 2001] Το τµήµα γραφικών καθορίζει τα γραφικά στοιχεία των αντικειµένων της διεπαφής. Θα πρέπει να καλύπτει τις προδιαγραφές των γραφικών προτύπων. Τα αντικείµενα, όταν περιλαµβάνουν σύνθετες συµπεριφορές, είναι σηµαντικό να συνδυάζονται µε τα γραφικά σε ένα υψηλό επίπεδο αφαίρεσης, ώστε να αντιπροσωπεύεται καλύτερα η λειτουργία τους. Το τµήµα συµπεριφοράς καθορίζει τους διάφορους τύπους συµπεριφορών του αντικειµένου. Υπάρχει µια ταξινόµηση των συµπεριφορών σε φυσικές και µαγικές. Η φυσική συµπεριφορά αναφέρεται σε εκείνες τις αλλαγές κατάστασης του αντικειµένου, οι οποίες είναι αισθητές στον πραγµατικό κόσµο. Ενώ, η µαγική συµπεριφορά αναφέρεται σε εκείνες τις αλλαγές, που είναι σπάνιες ή δεν υπάρχουν στον πραγµατικό κόσµο. Επιπλέον, τα αντικείµενα µπορούν να εκθέσουν και σύνθετες συµπεριφορές, που αποτελούνται από απλές, δηλαδή φυσικές και µαγικές συµπεριφορές. Οι σχεδιαστές µπορούν να συνδυάσουν απλές συµπεριφορές µε διαφορετικούς τρόπους και ακολουθίες για να παράγουν νέες, σύνθετες συµπεριφορές. Το τµήµα αλληλεπίδρασης καθορίζει από πού προέρχονται οι είσοδοι στο σύστηµα και πως αλλάζουν τη συµπεριφορά του αντικειµένου. Το τµήµα αλληλεπίδρασης λαµβάνει την είσοδο, ερµηνεύει τη σηµασία, αποφασίζει σχετικά µε την επίπτωση της εισόδου στη συµπεριφορά του αντικειµένου και επικοινωνεί µε τα συµπεριφοριστικά στοιχεία, για να πραγµατοποιηθεί η αλλαγή στη συµπεριφορά του. Οι διεπαφές εικονικής πραγµατικότητας θα πρέπει να υποστηρίζουν υπονοούµενο ύφος αλληλεπίδρασης. Το τµήµα επικοινωνίας αφορά τις εξωτερικές επικοινωνίες του αντικειµένου µε άλλα αντικείµενα ή πληροφορίες. Σε αυτό το τµήµα θα πρέπει να διευκρινιστούν οι πηγές των εισόδων, που επικοινωνούν µε το αντικείµενο και οι προορισµοί των εκροών από αυτό. 47

48 48 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Ουσιαστικά, γίνεται µια διάκριση µεταξύ των εσωτερικών και εξωτερικών επικοινωνιών των αντικειµένων και αναλύονται οι ανάγκες επικοινωνίας αυτών. Το τµήµα µεσολαβητών ελέγχει και προσανατολίζει όλες τις επικοινωνίες µέσα στο αντικείµενο. Όταν ένα στοιχείο πρέπει να επικοινωνήσει µε ένα άλλο, αυτό στέλνει το µήνυµα του στο µεσολαβητή και όχι στον άµεσο προορισµό. Στόχος είναι να αποφευχθούν έτσι οι συγκρούσεις σε συµπεριφορές του αντικειµένου και να επιτρέψουν τη χαλαρή σύζευξη µεταξύ των στοιχείων. Για την εφαρµογή του προτύπου VRID στη σχεδίαση διεπαφών εικονικής πραγµατικότητας, προτείνεται η µεθοδολογία VRID [Tanriverdi & Jacob, 2001]. Η σχεδίαση διεπαφών εικονικής πραγµατικότητας γίνεται αντιληπτή ως µια επαναληπτική διαδικασία, στην οποία οι σχεδιαστικές απαιτήσεις είναι µεταφρασµένες σε σχεδιαστικές προδιαγραφές, που µπορούν να εφαρµοστούν από τους υπεύθυνους για τη ανάπτυξη του λογισµικού. Η σχεδιαστική διαδικασία διαιρείται σε χαµηλού και υψηλού επιπέδουφάσεις σχεδίασης. Identifying data High Level Identifying objects High level specifications of graphics, behaviors, interactions, internal and external communications for Low Level Low level specifications of graphics, behaviors interactions, internal and external communications for each object. Σχεδιάγραμμα 8. Η μεθοδολογία VRID [Tanriverdi & Jacob, 2001] Στην υψηλού επιπέδου φάση σχεδίασης, ο στόχος είναι να διευκρινιστεί µια λύση σχεδίασης σε ένα υψηλό επίπεδο αφαίρεσης, που να χρησιµοποιεί την αρχιτεκτονική πολλών στοιχείων ως εννοιολογική καθοδήγηση. Η είσοδος στην υψηλού επιπέδου φάση σχεδίασης είναι µια λειτουργική περιγραφή της διεπαφής εικονικής 48

49 49 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση πραγµατικότητας. Η έξοδος είναι µια υψηλού επιπέδου αναπαράσταση των στοιχείων και των αντικειµένων της διεπαφής. Τα βήµατα από τα οποία αποτελείται είναι τα εξής : Στάδιο 1 ο Προσδιορισµός των στοιχείων : Στόχος εδώ είναι να προσδιοριστούν οι εισροές των στοιχείων, που µπαίνουν στη διεπαφή. Η διεπαφή µπορεί να λάβει στοιχεία από τους χρήστες, τις συσκευές εισόδου και άλλα συστήµατα εικονικής πραγµατικότητας. Στάδιο 2 ο Προσδιορισµός των αντικειµένων : Προσδιορίζονται τα αντικείµενα που έχουν καθοριστεί, οι ρόλοι και ταυτότητες τους στη διεπαφή. Στάδιο 3 ο ιαµόρφωση των αντικειµένων : Ο στόχος εδώ είναι να διαµορφωθούν τα εικονικά αντικείµενα που προσδιορίζονται στο προηγούµενο βήµα. Η διαµόρφωση των εικονικών αντικειµένων περιλαµβάνει τα εξής στάδια : Γραφικά : ιευκρινίζεται µια υψηλού επιπέδου περιγραφή των γραφικών των εικονικών αντικειµένων των ειδών γραφικών αναπαραστάσεων, που απαιτούνται για κάθε αντικείµενο και ενδεχοµένως τα µέρη του. Συµπεριφορές : Προσδιορίζονται οι συµπεριφορές των αντικειµένων, ταξινοµώντας αυτές σε απλές φυσικές, απλές µαγικές, ή σύνθετες κατηγορίες συµπεριφοράς. Αλληλεπιδράσεις : Ο στόχος σε αυτό το βήµα είναι να διευκρινιστεί από πού προέρχονται οι είσοδοι των αντικειµένων της διεπαφής και πως αλλάζουν τις συµπεριφορές. Εσωτερικές µεταβιβάσεις (µεσολαβητής) : ιευκρινίζονται οι ανάγκες ελέγχου και συντονισµού για τις εσωτερικές επικοινωνίες µεταξύ των στοιχείων των αντικειµένων, για να αποφευχθούν οι πιθανές συγκρούσεις στη συµπεριφορά αντικειµένου. Εξωτερικές επικοινωνίες : Στόχος εδώ είναι να διευκρινιστούν οι ανάγκες ελέγχου και συντονισµού για τις εξωτερικές επικοινωνίες των αντικειµένων. Στη χαµηλού επιπέδου φάση σχεδίασης, από την άλλη πλευρά, ο στόχος είναι να παρέχονται οι λεπτοµέρειες των αναπαραστάσεων υψηλού επιπέδου. Η έκβάση της φάσης αυτής είναι ένα σύνολο προδιαγραφών σχεδίασης. Η έξοδος της προηγούµενης φάσης γίνεται η είσοδος σε αυτήν και τα βήµατα που ακολουθούνται είναι τα εξής : Γραφικά: Ο στόχος είναι η σύνδεση των γραφικών προτύπων και των συµπεριφορών των αντικειµένων. 49

50 50 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Συµπεριφορές: Τυποποιούνται οι διαδικαστικές λεπτοµέρειες των συµπεριφορών, που έχουν διευκρινιστεί στην προηγούµενη φάση. Η επίσηµη αναπαράσταση των συµπεριφορών απαιτεί τη χρήση σχεδιαγραµµάτων µιας επιλεγµένης γλώσσας σχεδίασης. Αλληλεπιδράσεις: Τυποποιούνται οι πτυχές των αλληλεπιδράσεων, οι οποίες έχουν διευκρινιστεί στην προηγούµενη φάση. Η αναπαράσταση των αλληλεπιδράσεων απαιτεί επίσης την γνώση µίας γλώσσας σχεδίου. Εσωτερικές επικοινωνίες (µεσολαβητής): Ο στόχος εδώ είναι να διευκρινιστεί ο σχεδιασµός των µηχανισµών για την επικοινωνία των αιτηµάτων, που προσδιορίστηκαν σε προηγούµενη φάση. Εξωτερικές επικοινωνίες: ιευκρινίζονται τα µηνύµατα που περνάνε στους µηχανισµούς ελέγχου και συντονισµού των εξωτερικών επικοινωνιών των αντικειµένων. [9] 3.4 Μεθοδολογίες κατά Gabbard, Hix και Swan. Η επαναληπτική µεθοδολογία που προτείνεται από τους Gabbard, Hix και Swan [Gabbard et al, 1999] αφορά το χρηστοκεντρικό σχεδιασµό και την αξιολόγηση της αλληλεπίδρασης των χρηστών σε εικονικά περιβάλλοντα. Περιλαµβάνει τα εξής στάδια : 50

51 51 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση (1) Task descriptions, sequences and dependencies User Guidelines and heuristics Streamlined user interface designs Iteratively refined user interface designs (2) Expert Guidelines-based (3) Formative User-centered Representa- tive user task scenarios (4) Summative comparative Usable and useful user interface prototype Σχεδιάγραμμα 9. Μεθοδολογία για τη χρηστοκεντρική σχεδίαση και αξιολόγηση της αλληλεπίδρασης του χρήστη σε εικονικά περιβάλλοντα [Gabbard et al, 1999] 51

52 52 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Στάδιο 1 ο Ανάλυση στόχων χρήστη (User Task Analysis) : Πρόκειται για µια διαδικασία καθορισµού και πλήρους περιγραφής των στόχων, υποστόχων και µεθόδων, που απαιτούνται, για να χρησιµοποιηθεί ένα σύστηµα, όπως και άλλοι απαραίτητοι πόροι για το χρήστη και το σύστηµα. Η ανάλυση στόχων χρήστη παράγει σηµαντικές πληροφορίες, οι οποίες µπορούν να χρησιµοποιηθούν σε όλα τα στάδια της ανάπτυξης της εφαρµογής. Τα αποτελέσµατα περιλαµβάνουν όχι µόνο τον προσδιορισµό και την περιγραφή των στόχων αλλά και πληροφορίες σχετικά µε τη σειρά, τις σχέσεις, και τις αλληλεξαρτήσεις µεταξύ των στόχων του χρήστη. Στάδιο 2 ο Αξιολόγηση εµπειρογνωµόνων βάση οδηγιών (Expert Guidelines Based Evaluation) : Στόχος εδώ είναι να προσδιοριστούν τα προβλήµατα ευχρηστίας µε την αναλυτική αξιολόγηση από έναν εµπειρογνώµονα στη σχεδίαση της αλληλεπίδρασης χρηστών, ο οποίος αξιολογεί ένα συγκεκριµένο πρωτότυπο διεπαφής και καθορίζει τις σχεδιαστικές οδηγίες ευχρηστίας, που παραβιάζει και υποστηρίζει. Κατόπιν, βασισµένος σε αυτά τα συµπεράσµατα, ειδικά τις παραβιάσεις, ο εµπειρογνώµονας υποβάλλει συστάσεις για τη βελτίωση του σχεδίου. Ο αριθµός των τριών έως πέντε ειδικών αξιολόγησης είναι ικανός για ένα αποτέλεσµα. Κάθε εµπειρογνώµονας, αρχικά, λειτουργεί ανεξάρτητα από τους υπόλοιπους και έπειτα, τα αποτελέσµατα συνδυάζονται, τεκµηριώνονται και αξιολογούνται από όλους. Επιπλέον, προτείνονται δύο επαναλήψεις της ίδιας διαδικασίας από τους ειδικούς, για καλύτερα αποτελέσµατα αξιολόγησης. Η µέθοδος είναι προτιµότερο να εφαρµόζεται από τα πρώτα στάδια του κύκλου ανάπτυξης, έτσι ώστε τα προβλήµατα σχεδίασης να µπορούν να αντιµετωπιστούν ως τµήµα του επαναληπτικού σχεδιασµού και της διαδικασίας ανάπτυξης. Στάδιο 3 ο ιαµορφωτική, χρηστοκεντρική αξιολόγηση (Formative User-Centered Evaluation): Είναι µια εµπειρική µέθοδος αξιολόγησης που εξασφαλίζει την ευχρηστία σε αλληλεπιδραστικά συστήµατα συµπεριλαµβάνοντας τους χρήστες από την αρχή έως το τέλος της διαδικασίας ανάπτυξης της αλληλεπίδρασης χρηστών. Η µέθοδος στηρίζεται στο πλαίσιο της χρήσης, όπως για παράδειγµα, ο στόχος του χρήστη και το κίνητρο των χρηστών, καθώς επίσης και σε µια κατανόηση της αλληλεπίδρασης ανθρώπου υπολογιστή και ανθρώπου εικονικού περιβάλλοντος. Κατά την ανάπτυξη της διαδικασίας αξιολόγησης, οι πιο αντιπροσωπευτικοί χρήστες εκτελούν τα σενάρια των στόχων, που προέρχονται από τα αποτελέσµατα της ανάλυσης των στόχων χρηστών, ενώ οι εκτιµητές συλλέγουν τα στοιχεία. Αυτά τα στοιχεία αναλύονται στη συνέχεια για να προσδιορίσουν τα τµήµατα ή τα χαρακτηριστικά γνωρίσµατα αλληλεπίδρασης και να υποστηρίξουν ή να µειώσουν την απόδοση του στόχου των χρηστών. Τέλος, αυτές οι παρατηρήσεις χρησιµοποιούνται για να προτείνουν σχεδιαστικές αλλαγές στην αλληλεπίδραση καθώς και σενάρια διαµορφωτικής αξιολόγησης και παρατηρήσεις επανασχεδιασµού. Γενικά, η διαµορφωτική αξιολόγηση στοχεύει στην επαναληπτική και ποσοτική εκτίµηση, καθώς και στη βελτίωση του σχεδίου αλληλεπίδρασης χρηστών. 52

53 53 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Στάδιο 4 ο Αθροιστική, συγκριτική αξιολόγηση (Summative Comparative Evaluations): Πρόκειται για µια εµπειρική αξιολόγηση ενός σχεδίου αλληλεπίδρασης. Η αθροιστική αξιολόγηση εκτελείται µε τη χρήση τελικών εκδόσεων των σχεδίων αλληλεπίδρασης και παράγονται ποσοτικά αποτελέσµατα. Ο σκοπός της αθροιστικής συγκριτικής αξιολόγησης είναι να συγκρίνει στατιστικά την απόδοση χρηστών σύµφωνα µε διαφορετικά σχέδια αλληλεπίδρασης που καθορίζουν, για παράδειγµα, ποιο είναι το καλύτερο σχέδιο, όπου το καλύτερο καθορίζεται εκ των προτέρων. Όταν χρησιµοποιείται για να αξιολογήσει τη διεπαφή χρήστη, η αθροιστική αξιολόγηση µπορεί να θεωρηθεί ως πειραµατική αξιολόγηση µε τους χρήστες να συγκρίνουν δύο ή περισσότερες διαφορετικές διαµορφώσεις των τµηµάτων της διεπαφής χρήστη, της αλληλεπίδρασης, των συσκευών αλληλεπίδρασης και ούτω καθεξής. Η σύγκριση των συσκευών και των τεχνικών αλληλεπίδρασης απασχολούν ένα σύνολο σεναρίων στόχων χρήστη, που αναπτύσσονται κατά τη διάρκεια της διαµορφωτικής αξιολόγησης και καθορίζονται για την αθροιστική αξιολόγηση έχοντας ως αποτέλεσµα ποσοτικά αποτελέσµατα, που συγκρίνουν, µε βάση έναν στόχο, τη δυνατότητα των σχεδίων να υποστηρίξουν την απόδοση στόχου χρηστών. Επιπλέον, οι Gabbard, Hix και Swan, µαζί µε µια οµάδα άλλων ερευνητών, επισήµαναν τις πλέον κατάλληλες µεθοδολογίες αξιολόγησης ευχρηστίας για τα εικονικά περιβάλλοντα [Hix et al, 1999]. Αυτές περιλαµβάνουν την ευρετική αξιολόγηση εµπειρογνωµόνων, τη διαµορφωτική αξιολόγηση και την αθροιστική αξιολόγηση. Η ευρετική αξιολόγηση εµπειρογνωµόνων (Expert Heuristic Evaluation) είναι ένας τύπος αναλυτικής αξιολόγησης στην οποία ένας εµπειρογνώµονας στον τοµέα του σχεδιασµού αλληλεπίδρασης χρηστών αξιολογεί µια συγκεκριµένη διεπαφή χρήστη. Σύµφωνα µε την άποψη του εµπειρογνώµονα καθορίζονται οι σχεδιαστικές οδηγίες ευχρηστίας που παραβιάζει, αλλά και υποστηρίζει η συγκεκριµένη διεπαφή και υποβάλλονται συστάσεις για αλλαγές στο σχεδιασµό, ενώ οι χρήστες δεν εµπλέκονται στην αξιολόγηση. Αυτός ο τύπος αξιολόγησης ευχρηστίας είναι αποτελεσµατικότερος εάν οι εµπειρογνώµονες δεν είναι υπεύθυνοι για την ανάπτυξη της αλληλεπίδρασης χρηστών. Η διαµορφωτική αξιολόγηση (Formative Evaluation) είναι ένας τύπος εµπειρικής αξιολόγησης, στην οποία συµµετέχουν χρήστες από τις πρώιµες φάσεις σχεδίασης της αλληλεπίδρασης και συνεχίζεται σε όλο τον κύκλο ζωής της. Η διαµορφωτική αξιολόγηση παράγει ποιοτικά και ποσοτικά αποτελέσµατα. Τα ποιοτικά στοιχεία είναι χαρακτηριστικά, που συλλέγονται ενώ ένας χρήστης εκτελεί κάποιο σενάριο στόχου και είναι γεγονότα που έχουν µια σηµαντική επίδραση, θετική ή αρνητική, στην απόδοση ή την ικανοποίηση του σχετικά µε την διεπαφή. Το γεγονός µπορεί, για παράδειγµα, να αφορά ένα πρόβληµα που ο χρήστης αντιµετωπίζει. Ενώ, τα ποιοτικά στοιχεία προσδιορίζουν που εµφανίστηκε ένα πρόβληµα, τα ποσοτικά στοιχεία δείχνουν γενικά ότι ένα πρόβληµα υπάρχει, υπολογίζοντας χρονικά πλαίσια και αριθµό των λαθών στην εκτέλεση σεναρίων στόχου από τον χρήστη. Ο σκοπός της διαµορφωτικής αξιολόγησης 53

54 54 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση είναι η επαναληπτική, η ποσοτική εκτίµηση, αλλά και η βελτίωση της σχεδίασης αλληλεπίδρασης των χρηστών. Η αθροιστική αξιολόγηση (Summative Evaluation), αντίθετα, είναι µια εµπειρική αξιολόγηση από τους χρήστες. Ο σκοπός της αθροιστικής αξιολόγησης είναι να συγκρίνει στατιστικά την απόδοση χρηστών στα διαφορετικά σχέδια αλληλεπίδρασης, που έχουν δηµιουργηθεί. Πρόκειται για τελικές εκδόσεις των σχεδίων αλληλεπίδρασης µε τις οποίες αλληλεπιδρούν οι χρήστες και συµπεραίνουν ποιο είναι το καλύτερο, ανάλογα µε τις απαιτήσεις. [10] 3.5 Μεθοδολογίες κατά Sutcliffe και Kaur. Η µεθοδολογία από τους [Sutcliffe και Kaur,2001] αφορά την αξιολόγηση της ευχρηστίας των διεπαφών εικονικής πραγµατικότητας. Η µεθοδολογία ακολουθεί την cognitive walkthrough ή µέθοδος γνωστικής περιδιάβασης και αποτελεί επέκταση του προτύπου του Norman, ώστε να περιγραφούν οι διανοητικές και οι φυσικές ενέργειες του χρήστη στους τρισδιάστατους κόσµους. Η περιδιάβαση καθοδηγείται από τα πρότυπα αλληλεπίδρασης, που είναι γενικές περιγραφές της ροής της δράσης των χρηστών και χρησιµοποιούνται για να οδηγήσουν τις ερωτήσεις στους διαλόγους για την περιδιάβαση. Οι διάλογοι γίνονται µε τη βοήθεια αξιολογητών και θέτονται συγκεκριµένες ερωτήσεις για κάθε στάδιο του προτύπου, εστιάζοντας σε προβλήµατα ευχρηστίας. Οι Γενικές Ιδιότητες Σχεδίασης (GDPs Generic Design Properties) συνδέονται µε ερωτήσεις που βοηθούν στη διάγνωση των πιθανών προβληµάτων ευχρηστίας στο στάδιο των προτύπων αλληλεπίδρασης. Η αξιολόγηση µπορεί να πραγµατοποιηθεί από άτοµα που δεν είναι εµπειρογνώµονες της αλληλεπίδρασης ανθρώπου-υπολογιστή. Η µέθοδος εξετάζει τη διεπαφή πριν την πλήρη εφαρµογή της. Η διαδικασία της µεθοδολογίας είναι η ακόλουθη : Στάδιο 1 ο : Προετοιµασία των σεναρίων που αντιπροσωπεύουν τους στόχους του χρήστη, τη γενική εξερεύνηση, την πλοήγηση και την αντίδραση στις ενέργειες του συστήµατος. Στάδιο 2 ο : Περιδιάβαση µέσω κάθε σεναρίου χρησιµοποιώντας το κατάλληλο πρότυπο αλληλεπίδρασης, υποβάλλοντας µια σειρά από λεπτοµερείς ερωτήσεις. Στάδιο 3 ο : Κριτική επί του σχεδιασµού χρησιµοποιώντας ερωτήσεις και τις γενικές ιδιότητες σχεδίασης, καταγραφή των προβληµάτων από την άποψη των γενικών ιδιοτήτων σχεδίασης που εκλείπουν ή των χαρακτηριστικών σχεδιασµού του εικονικού περιβάλλοντος. Στάδιο 4 ο : Συνέχιση της περιδιάβασης ως το τέλος του σεναρίου και δοκιµή όλων των σεναρίων, αντιπαραβάλλοντας τα προβλήµατα που εντοπίστηκαν σε έναν κατάλογο γενικών ιδιοτήτων σχεδίασης, συνδεµένων µε τα χαρακτηριστικά σχεδιασµού του 54

55 55 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση εικονικού περιβάλλοντος, όπου είναι δυνατόν, και την υπόδειξη των εκλιπόντων χαρακτηριστικών γνωρισµάτων. Στάδιο 5 ο : Προτεραιότητα σε προβλήµατα που κατά την υποκειµενική κρίση του αξιολογητή είναι πιο σοβαρά. [11] Search target 1 find path pathway identified No search target 5 Record / memorise object interesting objects Continue exploration recognized location 2 Decide movement selected 4 3 Target Located Interpret change In location Move/ Σχεδιάγραμμα 10. Μοντέλο αλληλεπίδρασης για την εξερεύνηση και την πλοήγηση του χρήστη σε εικονικά περιβάλλοντα [Sutcliffe & Kaur, 2001] 3.6 Σχεδίαση από την κορυφή προς τα κάτω Αναφέρονται ορισµένες γενικές αρχές σχετικά µε τον τρόπο µε τον οποίο οι διεργασίες της εφαρµογής οδηγούν την «από την κορυφή προς τα κάτω» ( top down ) σχεδίαση µιας εφαρµογής εικονικής πραγµατικότητας. Οι λεπτοµέρειες, φυσικά, µε τις οποίες µια συγκεκριµένη εφαρµογή θα υλοποιηθεί από την κορυφή προς τα κάτω 55

56 56 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση διαφέρουν σηµαντικά από εφαρµογή σε εφαρµογή, και γενικότερα από περιοχή εφαρµογής σε περιοχή εφαρµογής. Υπάρχουν όµως κάποια γενικότερα ζητήµατα τα οποία εµφανίζονται σε όλες τις περιπτώσεις. Τα ζητήµατα αυτά συνοψίζονται στην ιδέα της «µεταφοράς» (metaphor) στο εικονικό περιβάλλον. Με τον όρο µεταφορά εννοείται ο τρόπος, µε τον οποίο ο χρήστης υποτίθεται ότι συσχετίζεται µε το εικονικό περιβάλλον. Οι µεταφορές εµφανίζονται συχνά στη θεωρία αλληλεπίδρασης ανθρώπου υπολογιστή. Η ιδέα είναι να επιτρέπεται στο χρήστη να σκέφτεται µε όρους αλληλεπίδρασης µε τα αντικείµενα, που σχετίζονται άµεσα µε τη διεργασία, παρά να σκέφτεται µε όρους αλληλεπίδρασης µε έναν υπολογιστή. Το πιο κοινό παράδειγµα είναι αυτό ενός παραθύρου στην επιφάνεια εργασίας που περιλαµβάνει φακέλους ως ένα µέσο οργάνωσης, αλληλεπίδρασης και πλοήγησης στις πληροφορίες, που είναι αποθηκευµένες στον υπολογιστή. Φυσικά αυτές οι έννοιες του παραθύρου, της επιφάνειας εργασίας και του φακέλου δεν σχετίζονται µε πραγµατικά παράθυρα, φακέλους και επιφάνειες εργασίας. Ένα παράθυρο στην οθόνη του υπολογιστή θα πρέπει να αντιµετωπίζεται ως µια άποψη ενός χώρου πληροφοριών, που µεταφορικά θυµίζει την ιδέα ενός πραγµατικού παραθύρου, µε το οποίο βλέπουµε ένα χώρο διαφορετικό από αυτόν στον οποίο βρισκόµαστε. Οµοίως, η επιφάνεια εργασίας στην οθόνη του υπολογιστή είναι µια µεταφορά για χώρο στον οποίο είναι τοποθετηµένοι φάκελοι, και ο φάκελος είναι µια µεταφορά για ένα αντικείµενο που περιλαµβάνει κατηγοριοποιηµένη πληροφορία. Στην εικονική πραγµατικότητα, ο χρήστης εισάγεται σε ένα περιβάλλον φτιαγµένο στον υπολογιστή µέσω της εµβύθισης σε τρεις διαστάσεις. Εδώ υπάρχει µια σαφής διαφορά µε την κατάσταση σε συµβατικά γραφικά οθόνης υπολογιστή, όπου ο χρήστης είναι σαφέστατα έξω από το περιβάλλον του υπολογιστή, µε συνέπεια η µεταφορά ενός παραθύρου στο περιβάλλον και έτσι οι µεταφορές από τα συµβατικά γραφικά υπολογιστών, όπως το γραφικό περιβάλλον διεπαφής (GUI), όπου τα χειριστήρια είναι έξω από το περιβάλλον σε ξεχωριστό παράθυρο, δεν είναι κατάλληλες. Κατά συνέπεια θα πρέπει να αναπτυχθούν νέες µεταφορές. ηµιουργείται λοιπόν το ερώτηµα : ποια είναι η µεταφορά για το εικονικό περιβάλλον. Σαφέστατα, η τοποθέτηση του χρήστη µέσα στο περιβάλλον, που έχει κατασκευαστεί από τον υπολογιστή είναι από µόνη της µια µεταφορά υψηλού επιπέδου, η οποία θα πρέπει σαφέστατα να είναι χρήσιµη στην εφαρµογή, έτσι ώστε να δικαιολογείται η χρήση της εικονικής πραγµατικότητας. Η απλοϊκή έκφραση θα εµβυθίσουµε το χρήστη στο περιβάλλον της εφαρµογής δε µας πληροφορεί σχετικά µε την εµφάνιση του περιβάλλοντος στο χρήστη, το είδος των αντικειµένων που θα περιέχει, ή το πως ο χρήστης θα αλληλεπιδρά µε το περιβάλλον. Η κατασκευή µιας καλής µεταφοράς για το εικονικό περιβάλλον σε µια εφαρµογή είναι µια κρίσιµη διεργασία, καθώς η µεταφορά αυτή θα καθορίσει την εµφάνιση και τη συµπεριφορά του περιβάλλοντος, καθώς και τον τρόπο µε τον οποίο θα αλληλεπιδράσει ο χρήστης µε το περιβάλλον αυτό. Μια καλή µεταφορά θα επιτρέψει στους χρήστες να εργαστούν άνετα και αποδοτικά στο εικονικό περιβάλλον και να εκτελέσουν τις προσδοκώµενες διεργασίες. Αντίθετα, µια κακή µεταφορά, θα εµποδίσει 56

57 57 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση την αποδοτικότητα του χρήστη, είτε παρουσιάζοντας ένα µπερδεµένο και αποπροσανατολιστικό περιβάλλον είτε κάνοντας δύσκολη την εκτέλεση αλληλεπιδράσεων µέσα στο περιβάλλον. Η σχεδίαση µεταφορών για µια εφαρµογή εικονικής πραγµατικότητας είναι µια δύσκολη διεργασία. Είναι πλέον σαφές ότι δεν υπάρχει προς το παρόν µια µοναδική µεταφορά, που να καλύπτει µε επιτυχία όλες τις εφαρµογές ή όλους τους χώρους εφαρµογής. Για το λόγο αυτό, οι µεταφορές για µια εφαρµογή εικονικής πραγµατικότητας θα πρέπει, σε αυτό τουλάχιστον το στάδιο ωρίµανσης του πεδίου, να κατασκευάζονται ανά περίπτωση. Παρακάτω θα αναφερθούν ορισµένα χρήσιµα σχόλια σχετικά µε τη στρατηγική σχεδίασης µεταφορών για εφαρµογές εικονικής πραγµατικότητας. Πρώτα από όλα, παρατηρείται ότι υπάρχουν διάφορα επίπεδα µεταφοράς σε ένα εικονικό περιβάλλον. Θα δοθεί έµφαση σε τρία επίπεδα µεταφορών, τα οποία εµφανίζονται στις περισσότερες εφαρµογές εικονικής πραγµατικότητας : Μεταφορά (ες) συνολικού περιβάλλοντος : η µεταφορά η οποία καθορίζει τη συνολική εµφάνιση του περιβάλλοντος περιλαµβάνοντας τους τύπους των αντικειµένων της εφαρµογής, που εµφανίζονται στο περιβάλλον. Η µεταφορά αυτή θα έχει αντίκτυπο και στους τύπους συµπεριφοράς στο περιβάλλον. Μεταφορά (ες) παρουσίασης πληροφορίας : η µεταφορά για το πως η πληροφορία σχετικά µε το περιβάλλον θα παρουσιάζεται στο χρήστη. Μεταφορά (ες) αλληλεπίδρασης : η µεταφορά για το πως αλληλεπιδρά ο χρήστης µε τον περιβάλλον και τα αντικείµενα του. Αυτό περιλαµβάνει τη συνολική µεταφορά αλληλεπίδρασης για κάθε ενεργό αντικείµενο. Θα πρέπει να σηµειωθεί ότι για κάθε επίπεδο µπορούν να υπάρχουν διάφορες µεταφορές. Για παράδειγµα, η µεταφορά για την παρουσίαση της πληροφορίας µπορεί να περιλαµβάνει το κείµενο, το οποίο εµφανίζεται στο περιβάλλον (πιθανόν σε ένα παράθυρο πληροφοριών), καθώς και την πληροφορία που µεταφέρεται µε το χρώµα των αντικειµένων. Η µεταφορά αλληλεπίδρασης µπορεί να περιλαµβάνει τον άµεσο χειρισµό των αντικειµένων, καθώς και τον έλεγχο µέσω επιλογών του µενού, στοιχείων ολίσθησης (sliders) και πλήκτρων. Οι µεταφορές ενός επιπέδου δεν είναι απαραίτητο να ταιριάζουν µε τις µεταφορές ενός άλλου. Η εµπειρία τόσο στα συµβατικά γραφικά όσο και στην εικονική πραγµατικότητα έχει δείξει ότι ο συνδυασµός µεταφορών µπορεί να ενισχύσει την ευχρηστία της εφαρµογής. Οι µεταφορές δε θα πρέπει να προέρχονται από τον πραγµατικό κόσµο, αλλά από τη συµβατική γλώσσα του χώρου εφαρµογής, στον οποίο στοχεύει το περιβάλλον. Για παράδειγµα, µια εφαρµογή που εκπαιδεύει σε µια διεργασία του πραγµατικού κόσµου, θα πρέπει να µιµείται το πραγµατικό περιβάλλον της διεργασίας όσο το δυνατόν πιο πιστά, ενώ ένα περιβάλλον οπτικοποίησης πληροφορίας θα πρέπει να χρησιµοποιεί τη γλώσσα του πεδίου από το οποίο προέρχονται οι πληροφορίες. 57

58 58 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Ένας χρήσιµος κανόνας για την επιλογή αποδοτικών µεταφορών για κάθε επίπεδο είναι η προσπάθεια απάντησης στην ερώτηση : Υπάρχει µεταφορά που είναι εγγενής στη διεργασία της εφαρµογής, ή µπορεί να επιλέγει ελεύθερα µια µεταφορά που θα βελτιστοποιήσει τη διεργασία. Παράδειγµα εφαρµογής µε σαφή µεταφορά συνολικού περιβάλλοντος είναι ένας περίπατος σε αρχιτεκτονικό σχέδιο, όπου το ζητούµενο είναι να δοθεί στο χρήστη η εµπειρία της ύπαρξης µέσα στο κτίριο. Κατά συνέπεια η απεικόνιση της εφαρµογής θα είναι προσανατολισµένη στην παρουσίαση του κτίριου από την άποψη του χρήστη. Παρόλα αυτά, αυτή η εφαρµογή δεν έχει εγγενή µεταφορά για το αλληλεπιδραστικό έργο της πλοήγησης µέσα στους χώρους του κτιρίου. Ενώ θα µπορούσε να προταθεί η µεταφορά βαδίσµατος, µπορεί να µην είναι η προτιµότερη, ειδικά αν το κτίριο είναι πολύ µεγάλο. Εναλλακτικές µεταφορές πλοήγησης θα µπορούσαν να περιλαµβάνουν πέταγµα µέσα από τοίχους, µετακίνηση σε σηµείο µέσω κατάδειξης πάνω σε ένα µικρό χάρτη (π.χ. κάτοψη του κτιρίου) και τηλεµεταφοράς εκεί, ή φωνητική εντολή για την επιθυµητή θέση, που θα ερµηνευθεί από ένα σύστηµα αναγνώρισης φωνής και θα προκαλέσει την αντίστοιχη τηλεµεταφορά. Η µεταφορά παρουσίασης πληροφορίας για παράδειγµα. τη θέση κάποιου µέσα στο κτίριο δεν µπορεί να προταθεί άµεσα από την εφαρµογή. Θα µπορούσε να χρησιµοποιηθεί ο χάρτης, που αναφέρθηκε παραπάνω, σήµατα ή διαφάνειες στους τοίχους, ώστε να προστεθούν επιπλέον ενδείξεις πλοήγησης κ.λ.π. Ένα παράδειγµα εφαρµογής όπου όλα τα επίπεδα µεταφορών µπορούν να είναι εγγενή είναι αυτό της εκπαίδευσης για µια ενέργεια του πραγµατικού κόσµου. Σε αυτή την περίπτωση όλες οι πτυχές του εικονικού περιβάλλοντος απαιτείται να µιµούνται όσο το δυνατόν πιο πιστά το περιβάλλον πραγµατικού κόσµου της διεργασίας, για την οποία εκπαιδεύεται ο χρήστης. Σε ορισµένες περιπτώσεις, παρόλα αυτά, θα µπορούσε να παρουσιάζεται επιπρόσθετη πληροφορία στον εκπαιδευόµενο µέσα στο εικονικό περιβάλλον κατά τη διάρκεια της εκπαίδευσης του. Στην περίπτωση αυτή µπορεί να υπάρχουν δυνατότητες για λιγότερο εγγενείς µεταφορές παρουσίασης πληροφορίας. Κάτι που έχει άµεση σχέση µε το θέµα των µεταφορών είναι το ζήτηµα των ανθρώπινων παραγόντων στην αλληλεπίδραση µε ένα εικονικό περιβάλλον. Παρόλο που υπάρχει πολλή σχετική πληροφορία στην επιστηµονική κοινότητα των ανθρώπινων παραγόντων, πολλή από αυτή την πληροφορία είναι άγνωστη στους σχεδιαστές περιβαλλόντων εικονικής πραγµατικότητας. Επειδή η εικονική πραγµατικότητα αυτή τη στιγµή λειτουργεί σε ένα όχι σαφώς καθορισµένο περιβάλλον χρήστη και αξιοποιεί σχεδόν όλες τις αισθήσεις του, και επιπλέον απαιτεί την αιχµή της τεχνολογίας (αν όχι παραπάνω) για να λειτουργήσει, η ανάπτυξη εφαρµογών εικονικής πραγµατικότητας είναι πολύ περισσότερο ευαίσθητη σε θέµατα ανθρωπίνων παραγόντων σε σχέση µε συµβατικά γραφικά υπολογιστή. Μια µεταφορά αλληλεπίδρασης στην εικονική πραγµατικότητα δε θα λειτουργήσει σωστά, αν δεν λάβει υπ όψιν καθόλου τη θεωρία ανθρωπίνων παραγόντων. Για το λόγο αυτό θα πρέπει ο σχεδιαστής εφαρµογών εικονικής πραγµατικότητας είτε να αποκτήσει γνώση του πεδίου είτε να συνεργαστεί µε κάποιον έµπειρο από το χώρο αυτό. [12] 58

59 59 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση 3.7 Σχεδίαση απο τη βάση προς τα πάνω : σχεδίαση για απόδοση. Όπως έχει τονιστεί σε προηγούµενες παραγράφους η σχεδίαση για τη διεργασία είναι µόνο ένα µέρος της διαδικασίας σχεδίασης µιας επιτυχηµένης εφαρµογής εικονικής πραγµατικότητας. Ένα πανέµορφο περιβάλλον ή µια πολύ καλή µεταφορά αλληλεπίδρασης, που τρέχουν σε δύο καρέ το δευτερόλεπτο, θα οδηγήσουν σε ένα µη εύχρηστο σύστηµα εικονικής πραγµατικότητας. Συνεπώς, ως ένα βασικό τµήµα και ενέργεια της εφαρµογής µε την ίδια προτεραιότητα όσο και µε το πως θα πρέπει να εκτελείται µια ενέργεια. Ορισµένες ενέργειες (όπως το φόρτωµα εκατοντάδων megabytes ή η απεικόνιση ορισµένων εκατοµµυρίων πολυγώνων ανά καρέ) απλά δεν είναι δυνατόν να εκτελεστούν µέσα στους περιορισµούς απόδοσης της εικονικής πραγµατικότητας, οπότε δεν θα µπορούν να στηριχθούν µεταφορές σε τέτοιες ενέργειες. Η σχεδίαση για απόδοση θα επηρεάζει αρκετές πτυχές του συστήµατος, συµπεριλαµβανοµένων των παρακάτω : Η επιλογή της πλατφόρµας υλικού του συστήµατος Η αρχιτεκτονική χρόνου εκτέλεσης του συστήµατος Η επιλογή αλγορίθµων, που θα χρησιµοποιηθούν στην υλοποίηση του συστήµατος Η επιλογή δοµών δεδοµένων / αναπαραστάσεων Το παρόν κείµενο επικεντρώνεται σε θέµατα σχεδίασης λογισµικού, παρά στην επιλογή της πλατφόρµας υλικού που θα υποστηρίξει το σύστηµα εικονικής πραγµατικότητας. Σε γενικές γραµµές υπάρχουν τρεις κατηγορίες διεργασιών που είναι παρούσες σε όλα τα συστήµατα εικονικής πραγµατικότητας : Παρουσίαση του περιβάλλοντος, συµπεριλαµβανοµένης της απεικόνισης των γραφικών Ανάγνωση των συσκευών διεπαφής για να ληφθεί η τρέχουσα κατάσταση του χρήστη Υπολογισµός της κατάστασης του περιβάλλοντος Παρόλο που οι βασικές αυτές διεργασίες σχετίζονται και επικοινωνούν µεταξύ τους, λειτουργικά είναι ανεξάρτητες. Καθώς θα πρέπει να σχεδιαστούν τα γραφικά από ένα συνεχώς κινούµενο σηµείο όρασης, η διαδικασία γραφικών θα πρέπει να αποσυνδεθεί από τη διαδικασία που υπολογίζει την τρέχουσα κατάσταση του περιβάλλοντος. Αυτό είναι ανάλογο µε τη συµβατική διαδικασία της σχεδίασης του δείκτη του ποντικιού από µια διεργασία, που είναι ανεξάρτητη από οποιαδήποτε άλλη 59

60 60 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση διεργασία της εφαρµογής, που µπορεί να τρέχει εκείνη τη στιγµή. Οµοίως, καθώς είναι ιδιαίτερα επιθυµητή για λόγους υψηλής ακρίβειας η ερµηνεία της κατάστασης του χρήστη, θα πρέπει να διαβάζονται οι τιµές από τις συσκευές διεπαφής όσο το δυνατόν συχνότερα. Κατά συνέπεια η διαδικασία ανάγνωσης των συσκευών διεπαφής θα πρέπει να είναι ανεξάρτητη από τις διαδικασίες γραφικών και υπολογισµού. Στα υπάρχοντα εµπορικά συστήµατα γραφικών, η κάθε µηχανή γραφικών µπορεί να προσπελαστεί µε µια µόνο διεργασία, συνεπώς το µόνο θέµα που θα πρέπει να ληφθεί υπ όψιν είναι το πως θα βελτιστοποιηθεί η απεικόνιση γραφικών. Με βάση όµως τα όσα αναφέρθηκαν παραπάνω, είναι σαφές ότι η συνολική δοµή χρόνου εκτέλεσης µιας εφαρµογής εικονικής πραγµατικότητας θα αξιοποιήσει τη δυνατότητα των λειτουργικών συστηµάτων να τρέχουν πολλές διεργασίες ταυτόχρονα. Θα υπάρχει τουλάχιστον µια διεργασία για τα γραφικά και µια διαφορετική διεργασία για τον υπολογισµό. Η διεργασία υπολογισµού µπορεί να υπολογίσει τη γεωµετρία που θα απεικονιστεί, συνεπώς µεγάλο µέρος δεδοµένων θα πρέπει να µεταφέρεται µεταξύ των δύο αυτών διεργασιών. Είναι σηµαντικό το λειτουργικό σύστηµα, πάνω στο οποίο θα τρέξει η εφαρµογή, να υποστηρίζει ελαφριές διεργασίες (νήµατα-threads), οι οποίες να µπορούν να επικοινωνήσουν µέσω κοινής µνήµης. Η αρχιτεκτονική χρόνου εκτέλεσης της διαδικασίας υπολογισµού είναι λιγότερο ξεκάθαρη. Υπάρχουν τρία βασικά µοντέλα που χρησιµοποιούνται σήµερα : Η αρχιτεκτονική βασισµένη στα συµβάντα (event-driven), στην οποία η διαδικασία υπολογισµού είναι ανενεργή µέχρι να λάβει χώρα κάποιο συµβάν του χρήστη, οπότε γίνονται οι υπολογισµοί. Η αρχιτεκτονική βρόχου προσοµοίωσης (simulation loop), στην οποία ένας βρόχος προγράµµατος εκτελεί επαναλαµβανόµενα υπολογισµούς όλων των καταστάσεων του συστήµατος. Η επεξεργασία εισόδου του χρήστη είναι µία από τις ενέργειες που εκτελούνται στο βρόχο. Η ταυτόχρονη(fully concurrent) αρχιτεκτονική, στην οποία κάθε αντικείµενο του περιβάλλοντος (συµπεριλαµβανοµένου και του χρήστη) έχει τις δικές του διεργασίες, οι οποίες εκτελούνται ασύγχρονα όσο γρήγορα µπορούν.[12] 3.8 Συνδυασµός των προσεγγίσεων από την κορυφή προς τα κάτω και από τη βάση προς τα πάνω. Είναι πλέον κατανοητό το πως σχεδιάζεται µια εφαρµογή είτε από την κορυφή προς τα κάτω, για συγκεκριµένες ενέργειες που θέλουµε να εκτελεί ο χρήστης είτε από τη βάση προς τα πάνω, για να επιτευχθεί η επιθυµητή απόδοση. Παρόλο που µερικές φορές µπορεί να είναι εφικτό να σχεδιάζουµε ταυτόχρονα και από τα δύο άκρα, στη γενική περίπτωση η παράλληλη υλοποίηση µιας επιτυχηµένης εφαρµογής από την κορυφή προς τα κάτω και από τη βάση προς τα πάνω δεν είναι εύκολη περίπτωση. Είναι αναµενόµενο, ότι θα υπάρχει ανάδραση που θα επηρεάσει τη σχεδίαση και από τα 60

61 61 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση δύο άκρα της διαδικασίας. Μπορεί να υλοποιηθούν µεταφορές και ενέργειες αλληλεπίδρασης, που δεν είναι ιδιαίτερα εύχρηστες ή που δεν έχουν ικανοποιητική απόδοση, ενώ ενέργειες που σχεδιάστηκαν µε βάση την απόδοση µπορεί να µην ταιριάζουν σε κάποια καλή µεταφορά. Συνεπώς, µια διαδικασία συνεχούς ανάδρασης και βελτίωσης θα πρέπει να λαµβάνει χώρα εξαρχής στη φάση του σχεδιασµού. Για να ελεγχθούν οι µεταφορές, ο έλεγχος από τους χρήστες θα πρέπει να είναι ένα βασικό τµήµα της διαδικασίας σχεδίασης και υλοποίησης. Η ανάδραση από την αναµενόµενη κοινότητα χρηστών θα πρέπει να αναζητηθεί τόσο ως εκτίµηση της προτεινόµενης σχεδίασης του συστήµατος όσο και ως εκτίµηση των πραγµατικών υλοποιήσεων του περιβάλλοντος και των αλληλεπιδράσεων του. Η διαδικασία αυτή θα ελέγξει και σε πρώιµο στάδιο τις συγκεκριµένες υλοποιήσεις των µεταφορών. Αν ο έλεγχος από τους χρήστες δείξει κακή σχεδίαση µεταφορών, θα πρέπει να σχεδιαστούν, υλοποιηθούν και ελεγχθούν καινούργιες. Μια πιθανή δυσκολία στο στάδιο αυτό είναι ότι µπορεί να είναι δύσκολο να υποστηρίξει κανείς αν µια κακή τεχνική αλληλεπίδρασης οφείλεται σε κακή µεταφορά από την άποψη των ανθρωπίνων παραγόντων ή αν οφείλεται σε χαµηλή απόδοση του συστήµατος. Για το λόγο αυτό είναι σηµαντικό να υλοποιείται κάθε µεταφορά µε τέτοιο τρόπο ώστε να είναι εγγυηµένη η υψηλή της απόδοση κατά τη διάρκεια ελέγχου από τους χρήστες. Εάν ανακαλυφθούν προβλήµατα απόδοσης, κάποιος θα προσπαθήσει φυσικά πρώτα να βελτιώσει τη σχεδίαση από τη βάση προς τα πάνω του συστήµατος, ώστε να αυξηθεί η απόδοση της συγκεκριµένης µεταφοράς. Εάν η επανασχεδίαση για απόδοση αποτύχει να φτάσει στην απαιτούµενη απόδοση, µπορεί να είναι απαραίτητο να τροποποιηθεί ή και να αφαιρεθεί εντελώς η συγκεκριµένη µεταφορά. Αυτό µπορεί να οδηγήσει ακόµα και στον επανακαθορισµό των ενεργειών, που θα παρέχονται στο χρήστη στη συγκεκριµένη εφαρµογή. Είναι σαφές ότι οι τελικοί χρήστες θα πρέπει οπωσδήποτε να εµπλακούν σε αυτό το επίπεδο σχεδίασης. Η διαδικασία σχεδίασης στα παραδοσιακά γραφικά υπολογιστών βασίζεται στο µοντέλο καταρράκτη, στο οποίο οι προδιαγραφές καταλήγουν σε σχεδίαση, η οποία µε τη σειρά της καταλήγει σε υλοποίηση. Σε κάθε βήµα, ο βασικός στόχος είναι να καλύπτονται οι προδιαγραφές. Η διαδικασία σχεδίασης ενός συστήµατος εικονικής πραγµατικότητας, που προκύπτει από αντίστοιχες προδιαγραφές είναι µια επαναληπτική διαδικασία σε πολλά επίπεδα, η οποία, για να αυξήσει τις πιθανότητες επιτυχίας, θα πρέπει να είναι εύκαµπτη και να επιτρέπει ακόµα και σηµαντικούς επανασχεδιασµούς που µπορεί να απαιτηθούν κατά τη διάρκεια της υλοποίησης. Για το λόγο αυτό, η ανάλυση απόδοσης, ο έλεγχος του συστήµατος και η δοκιµή από χρήστες θα πρέπει να είναι βασικά στοιχεία της διαδικασίας σχεδίασης. Η επιλογή των µεταφορών θα επηρεάσει την υλοποίηση και αντιστρόφως. Η εφαρµογή θα καθορίσει τις µεταφορές που θα επιλεγούν, αλλά οι µεταφορές σε σχέση µε τους περιορισµούς απόδοσης του συστήµατος µπορούν µε τη σειρά τους να αλλάξουν τις ενέργειες που τελικά θα υποστηρίζει η εφαρµογή. Κάθε µεγάλη προσπάθεια ανάπτυξης εφαρµογής εικονικής πραγµατικότητας θα πρέπει να ενσωµατώνει ευκαµψία, οποία απαιτείται για να υποστηριχθεί αυτού του είδους η επαναληπτική σχεδίαση.[12] [20] 61

62 62 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση 4. ΜΕΛΕΤΗ ΠΕΡΙΠΤΩΣΗΣ ΙΑ ΡΑΣΤΙΚΗΣ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗΣ ΠΕΡΙΗΓΗΣΗΣ ΣΤΗΝ ΑΡΧΑΙΑ ΑΓΟΡΑ ΤΩΝ ΑΘΗΝΩΝ Ι ΡΥΜΑ ΜΕΙΖΟΝΟΣ ΕΛΛΗΝΙΣΜΟΥ Σχήμα 8 Εξωτερική άποψη Ι.Μ.Ε Το Ίδρυµα Μείζονος Ελληνισµού (ΙΜΕ), το οποίο εµπνεύστηκε, δηµιούργησε και χρηµατοδότησε η οικογένεια Λαζάρου Εφραίµογλου, είναι Νοµικό Πρόσωπο Ιδιωτικού ικαίου µε κοινωφελή, πολιτιστικό, µη κερδοσκοπικό χαρακτήρα και έδρα την Αθήνα. Η ίδρυσή του κυρώθηκε το 1993 µε νόµο της Βουλής των Ελλήνων. Βασικός σκοπός του Ιδρύµατος είναι να διατηρήσει ζωντανή την ιστορική µνήµη και την ελληνική παράδοση, να κάνει συνειδητή την οικουµενική διάσταση του Ελληνισµού, να προβάλει τη συµβολή του στην εξέλιξη του πολιτισµού, έτσι ώστε το παρελθόν να αποτελέσει σηµείο αναφοράς για τη διαµόρφωση του παρόντος και του µέλλοντος και να εµπνευστεί και πάλι η σύγχρονη σκέψη από το ελληνικό πνεύµα. Η 62

63 63 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση διάδοση του ελληνικού πολιτισµού και της ελληνικής ιστορίας, µε οποιοδήποτε τρόπο και µέσο προσφέρεται, είναι ο πρωταρχικός στόχος, µέσω του οποίου θα επιτευχθεί ο σκοπός της δηµιουργίας του Ιδρύµατος. Ο πρωτοποριακός χαρακτήρας του Ιδρύµατος διαφαίνεται ήδη από τις καταστατικές επιταγές, µία εκ των οποίων προβλέπει η υλοποίηση των στόχων να στηρίζεται στις δυνατότητες που παρέχει η νέα τεχνολογία. Έτσι πολύ νωρίς, και παράλληλα µε τις προσπάθειες εξεύρεσης χώρου για τη δηµιουργία του Κέντρου Πολιτισµού, η διοίκηση του Ιδρύµατος προχώρησε στην αξιοποίηση του ιαδικτύου και παρουσίασε στην ελληνική και τη διεθνή κοινότητα τους πρώτους ελληνικούς κόµβους ιστορικού περιεχοµένου. Ταυτόχρονα, δηµιούργησε πρωτοποριακό εργαστήριο τρισδιάστατων αναπαραστάσεων, η πρώτη εργασία των οποίων, ενταγµένη σε ένα ντοκιµαντέρ, απέσπασε το 1ο Βραβείο Αρχαιολογικού ντοκιµαντέρ στην Αµιένη. Αυτά δεν ήταν παρά µόνο η αρχή σε µια σειρά προγραµµάτων, που εµπλουτίστηκαν ή εκπονήθηκαν στη συνέχεια, στους δύο νέους ιδιόκτητους χώρους που απέκτησε το Ίδρυµα. 63

64 64 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Σχήμα 9 Εσωτερική άποψη Ι.Μ.Ε Ο «Ελληνικός Κόσµος», το Κέντρο Πολιτισµού του Ιδρύµατος, εγκαινιάστηκε το 1998 και καταλάµβανε αρχικά έκταση 16 στρεµµάτων. Στεγάστηκε σε παλαιό βιοµηχανικό κτίριο, το οποίο, αν και διατήρησε σηµαντικά στοιχεία της αρχικής του χρήσης, µετασκευάστηκε σε ένα υπερσύγχρονο, ζωντανό µουσείο που επιδιώκει να γίνει πηγή µάθησης και να ανταποκριθεί στις ανάγκες της σύγχρονης «κοινωνίας της γνώσης». Βρίσκεται στην οδό Πειραιώς 254, στον παλιό βιοµηχανικό άξονα Αθήνας- Πειραιά, εκεί όπου η µνήµη συναντά τη νεότερη ταυτότητα της πόλης. Σήµερα ο «Ελληνικός Κόσµος» καταλαµβάνει έκταση 65 στρεµµάτων. Ο χώρος αναδιαµορφώνεται διαρκώς για να καλύψει τις διαρκώς αυξανόµενες ανάγκες του Πολιτιστικού Κέντρου. Έτσι λοιπόν, το Κτίριο 7, το οποίο εγκαινιάστηκε το 2004 και λειτουργεί ως ένας πολυχώρος πολιτισµού, που έχει φιλοξενήσει ποικίλες εκδηλώσεις, από εκθέσεις και εκπαιδευτικά προγράµµατα έως συνέδρια και σεµινάρια, θα δώσει τη θέση του σε ένα νέο κτίριο το οποίο θα είναι έτοιµο το Μάρτιο του 2009, βελτιωµένο τόσο αισθητικά όσο και λειτουργικά. Το Μάρτιο του 2007 ολοκληρώθηκε το κτίριο που στεγάζει το τελειότερο, αυτή τη στιγµή, σύστηµα Εικονικής Πραγµατικότητας, τη «Θόλο», χωρητικότητας 130 ατόµων. Στις 20 Μαρτίου 2008 εγκαινιάστηκε το «Θέατρον», ένα κτίριο πολλαπλών χρήσεων, χωρητικότητας ατόµων, που στεγάζει ποικίλες καλλιτεχνικές εκδηλώσεις, από θεατρικές παραστάσεις έως θεατρικές παραστάσεις, εκθέσεις αλλά και συνέδρια. Στα χρόνια λειτουργίας του ο «Ελληνικός Κόσµος» έχει να επιδείξει ένα πλούσιο πρόγραµµα δραστηριοτήτων, οι οποίες περιλαµβάνουν εκθέσεις, εκπαιδευτικά προγράµµατα, προγράµµατα Εικονικής Πραγµατικότητας και προβολές ντοκιµαντέρ παραγωγής του ΙΜΕ. Στο πωλητήριο του κέντρου ο επισκέπτης βρίσκει ποικιλία προϊόντων παραγωγής του Ιδρύµατος, όπως βιβλία, ψηφιακούς δίσκους και ντοκιµαντέρ. Στην Εστία Κυβερνοχώρου, µεγάλοι και µικροί έχουν τη δυνατότητα να περιηγηθούν στους κόµβους του ΙΜΕ, οι οποίοι περιλαµβάνουν ιστορικές πληροφορίες αλλά και έξυπνα παιχνίδια ιστορικού και εκπαιδευτικού περιεχοµένου. 64

65 65 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Οι παραγωγές του Ιδρύµατος διαµορφώνονται και υλοποιούνται σχεδόν αποκλειστικά από οµάδα µόνιµων συνεργατών, οι οποίοι, στην πλειοψηφία τους, στεγάζονται, µαζί µε τις διοικητικές υπηρεσίες, στην περιοχή του Θησείου. Το προσωπικό αποτελείται από: αρχαιολόγους, ιστορικούς, µεταφραστές, επιµελητές κειµένων, αρχιτέκτονες, µουσειολόγους, µουσειοπαιδαγωγούς, µηχανικούς πληροφορικής, γραφίστες, παραγωγούς οπτικοακουστικών µέσων και δηµιουργούς τρισδιάστατων ψηφιακών αναπαραστάσεων, πολλοί εκ των οποίων είναι κάτοχοι µεταπτυχιακού ή διδακτορικού τίτλου. Οι γνώσεις, η δηµιουργικότητα και ο σωστός προγραµµατισµός έχουν συµβάλει στην ολοκλήρωση προγραµµάτων, το περιεχόµενο των οποίων βοηθά στην επίτευξη των στόχων του ΙΜΕ. Αναλύοντας τις µέχρι τώρα δραστηριότητες του Ιδρύµατος γίνεται αντιληπτό πώς η διοίκηση χτίζει επάνω στην αρχική ιδέα. [13] Σκοπός του Ιδρύµατος Σκοπός του Ιδρύµατος Μείζονος Ελληνισµού είναι να διατηρήσει ζωντανή την ιστορική µνήµη και την ελληνική παράδοση, να κάνει συνειδητή την οικουµενική διάσταση του Ελληνισµού και να προβάλει τη συµβολή του στην εξέλιξη του πολιτισµού, έτσι ώστε το παρελθόν να αποτελέσει σηµείο αναφοράς για τη διαµόρφωση του παρόντος και του µέλλοντος και να εµπνευστεί και πάλι η σύγχρονη σκέψη από το ελληνικό πνεύµα. Προκειµένου να επιτευχθεί ο σκοπός αυτός, το Ίδρυµα ασχολείται µε τη διάδοση του ελληνικού πολιτισµού και της ελληνικής ιστορίας, µε ιδιαίτερη έµφαση στο Μείζονα Ελληνισµό. Η πραγµάτωση του σκοπού αυτού επιτυγχάνεται µε: Tην οργάνωση Ιστορικού και Πολιτιστικού Κέντρου µε θέµα το Μείζονα Ελληνισµό, η προβολή των εκθεµάτων του οποίου βασίζεται στην αξιοποίηση της σύγχρονης τεχνολογίας. Τη διοργάνωση συνεδρίων, σεµιναρίων και προβολών και την παραγωγή έντυπων εκδόσεων και υλικού σε ηχητικές, οπτικές ή άλλες αποτυπώσεις της σύγχρονης τεχνολογίας, µε περιεχόµενο επιστηµονικό ή εκπαιδευτικό, που σχετίζεται µε τους σκοπούς τους Ιδρύµατος. τη διαχείριση της ιστορικής και πολιτιστικής πληροφορίας µέσα από την έρευνα, τη συγγραφή και επιµέλεια κειµένων, τη συλλογή υλικού τεκµηρίωσης, τη λειτουργία Φωτοθήκης, Βιβλιοθήκης, Τµήµατος Γενεαλογίας κ.ά. Την οργάνωση ερευνητικών προγραµµάτων και οµάδων εργασίας σε σχέση µε το αντικείµενο αυτό. Την οργάνωση και υποστήριξη µαθηµάτων, εκπαιδευτικών προγραµµάτων και µεταπτυχιακών σπουδών για το Μείζονα Ελληνισµό για Έλληνες και ξένους. Τη θεσµοθέτηση, προκήρυξη και χορήγηση οικονοµικών ενισχύσεων για την προώθηση ερευνών και µελετών που σχετίζονται µε τους σκοπούς του Ιδρύµατος. 65

66 66 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Κύριο αντικείµενο του τµήµατος αλλά όχι µόνο, είναι η ψηφιακή οπτικοποίηση και αναπαράσταση αρχαιολογικών χώρων και µνηµείων, όπως αυτά υπήρξαν την εποχή της ακµής τους. Με τον τρόπο αυτό δίνεται η δυνατότητα στο κοινό, να επισκεφτεί «εικονικά» χώρους οι οποίοι δεν υπάρχουν πια ή είναι δυσκολα προσβάσιµοι. Μια τέτοια µονάδα παραγωγής, εκτός από την συνεχή αναβάθµιση του τεχνολογικού εξοπλισµού της, που υπαγορεύει η εξέλιξη της τεχνολογίας, πρέπει να είναι απαραίτητα επανδρωµένη, φυσικά µε σχεδιαστές τρισδιάστατων γραφικών, αρχιτέκτονες µε µεγάλη ανασκαφική εµπειρία, προγραµµατιστές ψηφιακών γραφικών και γραφίστες. Άξιο αναφοράς είναι το στοιχείο της επιβεβληµένης στενής συνεργασίας όλων των προαναφερθέντων ειδικοτήτων καθ όλη την διάρκεια ενός έργου. Περαιτέρω συνεργασίες µε αρχαιολόγους, σκηνοθέτες, σεναριογράφους, ζωγράφους και κατασκευαστές ιστοριοπινάκων λαµβάνουν χώρα ανάλογα µε τις ανάγκες του εκάστοτε έργου. σε : Τα έργα που παράγοντα από µία τέτοια µονάδα, µπορούν να κατηγοριοποιηθούν Τρισδιάστατα γραφικά φωτορεαλιστικής απόδοσης. Τρισδιάστατα γραφικά για χρήση σε θέατρα εικονικής πραγµατικότητας(virtual Reality). Τρισδιάστατα γραφικά σε µορφή VRML (Virtual Reality Modeling Languages). Τρισδιάστατα γραφικά για χρήση σε θέατρα εικονικής πραγµατικότητας(virtual Reality). Παρόλο που το επίπεδο λεπτοµέρειας τους είναι χαµηλό είναι η πιο εντυπωσιακή και πολλά υποσχόµενη εφαρµογή της ψηφιακής τεχνολογίας. Μέσω αυτών, παρέχεται στον θεατή η ψευδαίσθηση της αντίληψης των τριών διαστάσεων δηλαδή του χώρου και όχι µόνο. Η πρόσθετη αξία της εµβύθισης του επισκέπτη στο µέσον και η διαδρστικότητα του µε αυτό σε πραγµατικό χρόνο, του επιτρέπουν να µετατραπεί από έναν απλό θεατή σε έναν ενεργητικό χρήστη. [14] 66

67 67 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση 4.1 Προµήθεια ειδικού εξοπλισµού «ΘΟΛΟΣ» Εξωτερική άποψη της αίθουσας της στο Ίδρυµα Μείζονος Ελληνισµού. Λήψη κατά τη διάρκεια της ηµέρας. Εξωτερική άποψη της αίθουσας της στο Ίδρυµα Μείζονος Ελληνισµού. Λήψη κατά τη διάρκεια της νύχτας. 4.2 Τεχνική περιγραφή Συναρµολόγηση και πλήρης εγκατάσταση µιας οθόνης Θόλου για προβολές πολυµέσων, διαµέτρου 14,14 µέτρων (152,66µοιρών). Η επιφάνεια προβολής θα αποτελείται από διάτρητα φύλλα αλουµινίου (πάνελς) µε αρχική εργοστασιακή επίστρωση ασταριού, και τελική βαφή πούδρας που θα εφαρµοστεί επί τόπου µετά την εγκατάσταση. Ο φέρων οργανισµός η δοµή της οθόνης φέρει βάσεις για ηχεία (έως 23) και κλίµακες πρόσβασης. 67

68 68 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Στην εσωτερική περίµετρο της οθόνης είναι εγκατεστηµένο κανάλι ειδικού φωτισµού. Ο Θόλος έχει σχεδιαστεί και κατασκευαστεί σε απόλυτη συµφωνία µε τις προδιαγραφές του Ιδρύµατος Μείζονος Ελληνισµού και λαµβάνοντας υπόψη τα Ελληνικά, Ευρωπαϊκά και ιεθνή πρότυπα που διέπουν τέτοιες εφαρµογές. Θα αποτελεί δε πιστή υλοποίηση των σχεδίων της µελέτης εφαρµογής. Σχήμα 10 Μακέτα κατασκευής Θόλος 68

69 69 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση 4.3 Οθόνη Θόλου Σχήμα 11 Τομή κτιρίου της Θόλος 1. Η προσφερόµενη οθόνη έχει εσωτερική διάµετρο 14,14µ., εξασφαλίζει κατακόρυφη κάλυψη µοιρών και οριζόντια κάλυψη 360 µοιρών. Θα είναι κατασκευασµένη έτσι ώστε να εγκατασταθεί σε κεκλιµένο επίπεδο 23 µοιρών. 2. Η ανακλαστικότητα της επιφάνειας προβολής µπορεί να είναι µεταξύ 0,3 έως 0,6. Ο συντελεστής ανακλαστικότητας της επιφάνειας προβολής θα επιλεγεί από το Ίδρυµα Μείζονος Ελληνισµού. 3. Η επιφάνεια προβολής αποτελείται από 101 διάτρητα φύλλα (πάνελς) κράµατος αλουµινίου πάχους 0,040 (1mm) τύπου 5052-Η32, που φέρουν οπές η κάθε µια διαµέτρου 1,6mm ανοιγµένες σε απόσταση 3,2mm από κέντρο σε κέντρο. Το συνολικό ποσοστό διάτρησης, πριν την τελική βαφή, είναι περίπου 22%,ενώ µετά την βαφή θα είναι περίπου 20%. 4. Ο συντελεστής ανακλαστικότητας της επιφάνειας προβολής θα επιλεγεί από το Ίδρυµα. 69

70 70 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση 5. Ο φέρων οργανισµός δοµή της οθόνης φέρει κλίµακες πρόσβασης για καθαρισµό και συντήρηση, καθώς και έναν αριθµό από σηµεία στήριξης για ηχεία µικρού µεγέθους βάρους 12 κιλών. 6. Στην πίσω πλευρά των πάνελς της επιφανείας προβολής θα τοποθετηθεί για συσκότιση ένα µονωτικό υλικό µαύρου χρώµατος ακουστικά αόρατο. Παρατήρηση: για το συγκεκριµένο υλικό συσκότισης, το οποίο προσφέρουµε όπως και ζητείται, διατηρούµε τις επιφυλάξεις µας και σας επισηµαίνουµε ότι η εγκατάσταση οποιουδήποτε µονωτικού υλικού πίσω από την οθόνη είναι πιθανον να επηρεάσει αρνητικά τη δόκιµη λειτουργία του συστήµατος κλιµατισµού του χώρου, και να προκαλέσει τυχόν προβλήµατα στην εύρυθµη λειτουργία και συντήρηση του ίδιου του θόλου. Επίσης µε την εγκατάσταση υλικού εφαπτόµενου στην πίσω επιφάνεια των πάνελς, θα χαθεί η πολύ ενδιαφέρουσα δυνατότητα σκηνογραφικού φωτισµού των µηχανολογικών εγκαταστάσεων πίσω από το θόλο. Σε κάθε περίπτωση, για την τελική επιλογή του προιόντος αυτού θα πρέπει να υπάρξει έγκριση των µελετητών ακουστικής και κλιµατισµού. 7. Στην περίµετρο της οθόνης (360 µοιρών) και σε τελική θέση που θα προκύψει µετά από συνεννόηση µε τον αρχιτέκτονα του έργου, θα τοποθετηθεί ένα κανάλι για την εγκατάσταση του ειδικού φωτισµού οθόνης (cove light). 4.4 Τεχνικές προδιαγραφές Ο θόλος προβολής θα είναι αυτοαναφερόµενος και ικανός να διατηρεί το ηµισφαιρικό του σχήµα, αφού βασίζεται στην ανάπτυξη ενός άκαµπτου φέροντος οργανισµού. Ο φέρων οργανισµός δοµή αποτελείται από ένα πλαίσιο, που απαρτίζεται από σαράντα (40) κατάλληλα διαµορφωµένους µεσηµβρινούς από αλουµίνιο προφίλ Τ, βάθους περίπου 9, εδρασµένους σε ίσα τµήµατα στον περιµετρικό στρωτήρα δακτύλιο. Οι µεσηµβρινοί συνδέονται µε έναν ικανό αριθµό από αντιανέµια χιαστί και παράλληλες δοκίδες. Η εσωτερική διάµετρος της οθόνης δε θα αποκλίνει περισσότερο +/-12,7mm από την ονοµαστική ακτίνα. Οι µεσηµβρινοί θα διαµορφωθούν ακριβώς και θα ενισχυθούν σύµφωνα µε τα σχέδια του κατασκευαστή. Θα κατασκευαστούν από το κράµα αλουµινίου Τ6 και 6063-Τ5. Ένα σύστηµα από αντιανέµια χιαστί και δοκίδες θα αναλάβει να διατηρήσει την απόσταση µεταξύ των µεσηµβρινών. Ο φέρων οργανισµός είναι στιβαρός και άκαµπτος έτσι ώστε να διατηρεί το σχήµα του µετά την συναρµογή του µε το δοµικό υπόβαθρο του κτιρίου και να αποφευχθούν τυχόν παραµορφώσεις των πάνελ της επιφάνειας προβολής. Οι άνω άκρες των µεσηµβρινών θα δεθούν στο σηµείο zenith µε την τοποθέτηση ενός δακτυλίου κατασκευασµένου από κράµα αλουµινίου τύπου 6061-Τ6. Την βάση του ηµισφαιρικού θόλου θα αποτελεί ένας περιµετρικός στρωτήρας δακτύλιος πάνω στον οποίο θα συνδεθούν οι µεσηµβρινοί. Ο περιµετρικός 70

71 71 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση στρωτήρας θα φέρει τα σηµεία σύνδεσης των µεσηµβρινών και θα είναι κατασκευασµένος από κράµα αλουµινίου 6061-Τ6. Η επιφάνεια προβολής αποτελείται από 101 διάτρητα πάνελ κράµατος αλουµινίου τύπου 5052-Η32 πάχους 0,040(1mm), που φέρουν οπές η κάθε µια διαµέτρου 1.6mm ανοιγµένες σε απόσταση 3.2 mm από κέντρο σε κέντρο. Το συνολικό ποσοστό διάτρησης πριν την τελική βαφή θα είναι περίπου 22%, ενώ µετά την βαφή θα είναι περίπου 20%. Τα πάνελ είναι κατάλληλα µορφοποιηµένα στο εργοστάσιο σε σύνθετο καµπυλωτό καλούπι, έτσι ώστε κατά την εγκατάσταση τους να ενταθούν και να πάρουν αµέσως το σχήµα του αντίστοιχου τµήµατος του θόλου. Τα παρακείµενα πάνελ θα συρράβονται µε τη µέθοδο της µερικής επικάλυψης. Η επικάλυψη δεν θα ξεπερνά τα 29mm. Στα σηµεία της επικάλυψης τα πάνελ φέρουν παρένθετο ένα, κατοχυρωµένο µε δίπλωµα ευρεσιτεχνίας, αδιαφανές µαύρο υλικό ελάχιστου πάχους. Η αρµολόγηση των πάνελ γίνεται µε την εφαρµογή γυρωτικών ήλων, που θα είναι σχεδόν αόρατες. Στα σηµεία πίσω από τα πάνελ, που δεν υπάρχουν δοµικά στοιχεία, οι κατακόρυφες και οριζόντιες ενώσεις µεταξύ των πάνελ, δε είναι αόρατες. Κατά την τεχνική που θα χρησιµοποιηθεί για την συρραφή των πάνελ, η µέθοδος της οριζόντιας αρµολόγησης είναι διαφορετική από την µέθοδο της κατακόρυφης αρµολόγησης. Με αυτό τον τρόπο η επικάλυψη µεταξύ των πάνελ είναι σχεδόν αόρατη. Η µέθοδος συνίσταται στο πλισάρισµα του πάνελ που τοποθετείται από πάνω. Έτσι τα πάνελ αρµολογούνται σε ισόπεδες ακµές. Η µέθοδος αυτή επιδεικνύεται στο δείγµα που σας υποβάλλουµε, όπου τέσσερα πάνελ αρµολογούνται σε ισόπεδες ακµές. [15] 4.5 Τεχνική έκθεση Μελέτη καθισµάτων Επιλέχθηκε το κάθισµα από τη σειρά SYNTHIA µε ειδικό προσκέφαλο (µαξιλάρι) όπως φαίνεται στην επισυναπτόµενη φωτογραφία. Κυτίο ιαδραστικών Συσκευών (Υ Σ). ύο προτάσεις: 1. Προτείνουµε την κατασκευή της ειδικής θήκης ιαδραστικών Συσκευών (Υ Σ) από ντουραλουµίνιο και όχι από A.B.S. Ο λόγος της πρότασης µας αυτής είναι ότι το συγκεκριµένο υλικό (ντουραλουµίνιο) επιδέχεται και εκ των υστέρων επεξεργασία καθώς και βαφή σε αντίθεση µε το πλαστικό (A.B.S.) το οποίο είναι στάνταρντ. 2. Κατασκευή από χυτοκαλουπωτή πολυουραθάνη, η οποία εσωτερικά έχει µεταλλικό ή ξύλινο σκελετό. Με αυτό τον τρόπο είναι κατασκευασµένα πολλά ταµπλό και τιµόνια αυτοκινήτων. το πίσω µέρος της πλάτης του καθίσµατος θα κατασκευαστεί από ειδικό χυτοπρεσαριστό πολυπροπυλένιο στην ανατοµία του σώµατος και όχι υφασµάτινο. Και αυτό γιατί σύµφωνα µε την εµπειρία µε την 71

72 72 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση καθηµερινή χρήση τα πόδια των χρηστών κάθε πίσω σειράς καταστρέφουν τα υφασµάτινα µέρη όταν µπορούν να έρθουν σε επαφή µε αυτά. Για την επιλογή καθίσµατος µε σταθερή κλίση της πλάτης ή µε ανακλινόµενη (κατά βούληση) πλάτη (µε τη χρήση ειδικών αµορτισέρ, των οποίων επισυνάπτονται οι τεχνικές προδιαγραφές) είναι να χρησιµοποιηθεί κάθισµα σταθερής πλάτης. Τα καθίσµατα σταθερής πλάτης έχουν το πλεονέκτηµα της εξαρχής προεπιλεγµένης σωστής κλίσης για την καλύτερη θέαση των χρηστών σε αντίθεση µε τον άλλο τύπο καθισµάτων, στα οποία θα πρέπει ο χρήστης να βρει την κατάλληλη κλίση, πράγµα, που είναι ακόµα δυσκολότερο για τους χρήστες µικρής ηλικίας. Εδώ έρχεται να προστεθεί και η άσχηµη αισθητικά εµφάνιση της αίθουσας, µετά την χρήση της, µε τις πλάτες των καθισµάτων «παρατηµένες» σε διάφορες κλίσεις. Εξάλλου η ανάγκη ύπαρξης καθίσµατος µε ρυθµιζόµενης κλίσης πλάτη είναι αναγκαία στις περιπτώσεις που ο χρήστης θα χρειαστεί να ξεκουραστεί π.χ στα λεωφορεία, αεροπλάνα κλπ. Σχήμα 12 Κάθισμα SYNTHIA Το µοντέλο SYNTHIA είναι κάθισµα υψηλής τεχνολογίας για χώρους όπου απαιτείται υψηλή αισθητική και λειτουργικότητα. Ο Σκελετός Έδρας-Πλάτης είναι δύο ξεχωριστά τµήµατα κατασκευασµένα από βραδύκαυστη, οµογενοποιηµένη, αφρώδη πολυουρεθάνη (πάχους τουλάχιστον 7cm για την πλάτη και 11cm για την έδρα) τοποθετηµένη µέσα σε χυτοκαλουπωτά κελύφη από πολυπροπυλένιο (Copolimer Polypropylene), ώστε να προστατεύονται τα άκρα της επένδυσης. Η έδρα είναι αυτόµατα ανακλινόµενη βασισµένη σε ειδικό σύστηµα που λειτουργεί µε διπλό ελατήριο τοποθετηµένο εσωτερικά σε ειδική υποδοχή. 72

73 73 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Η πλάτη του καθίσµατος κατασκευάζεται σταθερή µε την απαιτούµενη κλίση, ανάλογα µε το χώρο, στον οποίο θα τοποθετηθεί και τη χρήση που θα έχει (15, 20 και 25 µοίρες για το θόλο του ιδρύµατος Μείζονος Ελληνισµού ). Στην πλάτη τοποθετείται ειδικό προσκέφαλο (µαξιλάρι) για την απαραίτητη στήριξη του αυχένα του χρήστη. Το προσκέφαλο κατασκευάζεται από µεταλλικό σκελετό ο οποίος ντύνεται µε αφρολέξ και επενδύεται µε ύφασµα. Τα µπράτσα κατασκευάζονται από µαύρη οµογενοποιηµένη πολυουρεθάνη ή από ξύλο ή υπενδεδυµένα µε ύφασµα. Το µπράτσο διαθέτει ειδική υποδοχή στο άκρο του, στην οποία προσαρµόζεται (κουµπώνει) η ειδική θήκη (Υποδοχή ιαδραστικών Συσκευών Υ Σ) κατασκευασµένη σύµφωνα µε τις προδιαγραφές της διακήρυξης, µέσα στην οποία θα τοποθετεί η ιαδραστική Συσκευή. Στις περιπτώσεις που δε θα τοποθετηθεί ιαδραστική Συσκευή προτείνουµε την ύπαρξη της θήκης κενής. Στα µπράτσα στα οποία, µελλοντικά, υπάρχει περίπτωση να αφαιρεθεί η ιαδραστική Συσκευή και η ειδική θήκη, µπαίνει ειδική πλακέτα- καλύπτρα η οποία καλύπτει το κενό στην άκρη του µπράτσου. Ο µεταλλικός σκελετός του καθίσµατος αποτελείται από δύο κολώνες ορθογωνικής µορφής διαστάσεων 80*40*2 οι οποίες απολήγουν σε διαµορφωµένο πλέγµα. (Ο τρόπος πάκτωσης εξασφαλίζει εξαιρετική σταθερότητα.) Τα πόδια του καθίσµατος είναι κατασκευασµένα έτσι ώστε να µπορούν να προσαρµοστούν σύµφωνα µε τις διαφορετικές κλίσεις της κάθε αίθουσας (ο τρόπος πάκτωσης εξασφαλίζει εξαιρετική σταθερότητα.). Όλα τα µεταλλικά µέρη είναι βαµµένα µε ηλεκτροστατική βαφή πούδρας. Η επένδυση των καθισµάτων είναι της επιλογής σας σύµφωνα µε τη διακήρυξη του διαγωνισµού. ιαθέτει αρίθµηση θέσεων και σειρών και πλευρική συσκευή φωτισµού. Το κάθισµα είναι κατασκευασµένο ώστε να µπορεί να δεχτεί εσωτερικά, σύστηµα καλωδίωσης. Το σύστηµα καλωδίωσης µπορεί να φτάσει ως την άκρη του µπράτσου.[19] Τα καθίσµατα που δε θα πακτωθούν στο πάτωµα, ώστε να µπορούν να αφαιρεθούν και τη θέση τους να καταλάβουν αναπηρικά αµαξίδια, θα είναι συνδεδεµένα µεταξύ τους ανά δύο µε πρόσθετη µεταλλική βάση η οποία φαίνεται στα επισυναπτόµενα σχέδια. Κατά την αφαίρεσή τους δε θα παραµένει τίποτα στο χώρο ώστε να µην εµποδίζεται η προσέλευση των αµαξιδίων. Από τη µελέτη τοποθέτησης των καθισµάτων στο χώρο προκύπτει η δυνατότητα εγκατάστασης συνολικά 130 καθισµάτων, συµπεριλαµβανοµένων και των κινητών καθισµάτων. Ο µέγιστος αριθµός καθισµάτων ανά σειρά δεν υπερβαίνει τα 22 καθίσµατα, πράγµα σύµφωνο µε τον κανονισµό πυροπροστασίας, αφού η ελεύθερη επιφάνεια µεταξύ των σειρών υπερβαίνει τα 35cm και τα καθίσµατα βρίσκονται µεταξύ δύο πλαϊνών διαδρόµων µε επαρκές πλάτος.[16] 73

74 74 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση 74

75 75 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Σχήμα 13 Τα σχέδια της αίθουσας με τα καθίσματα εγκατεστημένα 75

76 76 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση 4.6 Ειδικός φωτισµός Ο ειδικός φωτισµός θα είναι εγκατεστηµένος στο κανάλι, που θα βρίσκεται στην βάση της επιφάνειας προβολής, γύρω από την εσωτερική περίµετρο της οθόνης θόλου. Κάθε µονάδα φωτισµού (ράβδος) φωτοδιόδιων LED περιέχει συστοιχίες των τριών βασικών χρωµάτων και του λευκού. Κάθε συστοιχία περιλαµβάνει µια κόκκινη, µια πράσινη, µια µπλε και µια λευκή φωτοδίοδο (LED RGBW). Η κάθε συστοιχία ελέγχεται µέσω συνεχούς τάσεως 0 10V. Στην µονάδα κεντρικού ελέγχου θα αποθηκεύονται τα σενάρια ελέγχου του ειδικού φωτισµού και η επικοινωνία µε τα φωτιστικά LED θα γίνεται µε πρωτόκολλο DMX. Η κεντρική µονάδα θα συνδέεται µε άλλες εξωτερικές συσκευές µε το πρωτόκολλο RS232 Για την εξυπηρέτηση των 40 φωτιστικών LED, θα εγκατασταθούν τέσσερις (4) ρυθµιστές της έντασης φωτεινότητας (LVD) χαµηλής. Κάθε µονάδα θα παρέχει 48 ξεχωριστά κανάλια ρύθµισης. Ο συνολικός αριθµός ρυθµιστών φωτεινότητας είναι 192. Κάθε σειρά από τους ρυθµιστές φωτεινότητας συνδέεται µε καλώδιο στις συσκευές φωτισµού, προκειµένου να δηµιουργηθεί ένα ευέλικτο σύστηµα φωτισµού, µε ικανότητες αναπαραγωγής 16 εκατοµµυρίων χρωµάτων ανά συσκευή φωτισµού. Οι ρυθµιστές φωτεινότητας θα πρέπει να εγκατασταθούν στον περιµετρικό τεχνικό χώρο πίσω από την οθόνη, για την ευκολία της καλωδίωσης και της γενικής συντήρησης. Ο έλεγχος των ρυθµιστών φωτεινότητας θα πραγµατοποιείται µέσω USITT DMX 512. Οι ρυθµιστές θα καλωδιωθούν σε ανάπτυξη τύπου daisy-chain και κάθε ρυθµιστής λαµβάνει µια «προσωπική» διεύθυνση. Η προτεινόµενη κεντρική µονάδα ελέγχου του φωτισµού θα είναι ειδικά σχεδιασµένη για τον έλεγχο και την αυτοµατοποίηση φωτιστικών σωµάτων, όπως οι µονάδες LED. Η κεντρική µονάδα θα προγραµµατίζεται κατά τέτοιον τρόπο ούτως ώστε οι µονάδες LED να αναπαράγουν τις αποχρώσεις της ανατολής, του ηλιοβασιλέµατος, του ουράνιου τόξου, κ.α. Το σύστηµα παρέχει τη δυνατότητα του προγραµµατισµού, αποθήκευσης και ανάκλησης, περισσοτέρων από 500 διαφορετικά σενάρια φωτισµού. Θέση φωτιστικών. Αυτά θα εγκατασταθούν σε ειδικό κανάλι (κρύπτη) διαστάσεων βάθους περίπου 300mm. και ύψους 200mm. Η κρύπτη θα διατρέχει την εσωτερική περιφέρεια του θόλου και οι εσωτερικές της επιφάνειες είναι από λευκή λαµαρίνα ή φύλλα κράµατος αλουµινίου υψηλής ανακλαστικότητας. Η κάθε ράβδος (µήκος 900mm) τοποθετείται ακριβώς µετά την προηγούµενη. [15] 76

77 77 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Σχήμα 14 Σύστημα από αντιανέμια χιαστί και δοκίδες, παρουσιάζεται η απόσταση μεταξύ των μεσημβρινών 4.7 Λειτουργία Μονοσκοπικής προβολής, «βασική απαίτηση». Η διάταξη θα σχεδιαστεί προσεκτικά ώστε να βελτιστοποιεί τη συνολική λύση και το Navigator θα παράσχει κυµατοµορφή δοκιµών (test pattern), ανεξάρτητη από IG ή προβολικά συστήµατα, στο οποίο θα προβληθούν τα πέντε περιφερειακά κανάλια µε ένα κανάλι κορυφής. Η καθηµερινή µεθοδολογία γεωµετρίας και ευθυγράµµισης θα συµπληρώνονται από το νέο Σύστηµα Αυτόµατης Ευθυγράµµισης (automatic system alignment) βάσει κάµερας της SEOS. Το στοιχείο αυτό παρέχει εύκολη αυτόµατη ευθυγράµµιση του συστήµατος µε µία κίνηση, όπως απαιτείται. Με το σύστηµα Mercator θα πραγµατοποιείται ο χειρισµός εικόνων στα οπτικά σήµατα, ώστε να εξασφαλιστεί ότι η προβαλλόµενη εικόνα έχει τη σωστή γεωµετρία. Επίσης, το Mercator επιτρέπει προσαρµογές στο χρώµα και τη γκάµα (gamma) των οπτικών σηµάτων για συνοχή της προβολής σε ολόκληρη την επιφάνεια του θόλου. Η χρήση του Mercator, µιας τεχνολογίας ανεξάρτητης από τα προβολικά συστήµατα, διευκολύνει το Ίδρυµα στην πραγµατοποίηση µελλοντικών αναβαθµίσεων, ώστε να επωφελείται από νέες τεχνολογίες προβολής. Η κατοχυρωµένη τεχνολογία Optiblend της SEOS θα χρησιµοποιηθεί για παροχή βέλτιστης απόδοσης εντός των περιοχών ανάµιξης. Θα δηµιουργηθούν µοναδικές «µάσκες», οι οποίες να ταιριάζουν µε τη διαµόρφωση του συστήµατος και να εξαλείφουν τις παραµένουσες στάθµες µαύρου στις περιοχές ανάµιξης των σταθερών προβολικών συστηµάτων µήτρας (fixed matrix projectors). 77

78 78 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Οι λύσεις της SEOS θα σχεδιαστούν ώστε να προσφέρουν φωτεινότητα συστήµατος άνω του 1ft Lambert µε λόγο αντίθεσης 5:1. Η SEOS είναι πρόθυµη να πραγµατοποιήσει παρουσίαση τόσο αυτής όσο και άλλων τεχνολογιών σε υφιστάµενη εγκατάσταση. Η προτεινόµενη λύση καταργεί την απαίτηση για µνήµες προς ανάκλαση κάθε πηγής, καθώς όλες οι συσκευές δροµολογούνται µέσω Cobra/Chameleon της SEOS, παρέχοντας συνεχώς µια µεµονωµένη σταθερή πηγή. Όπως περιγράφεται, το Navigator θα αποτελέσει σταθερή λύση εντός της θόλου. Ωστόσο, ο εξοπλισµός της SEOS περιλαµβάνει εσωτερικές σχηµατοµορφές δοκιµών (internal test patterns) και θα αποτελέσουν µέρος της λύσης. Η SEOS προσφέρει µια ολοκληρωµένη λύση µε συµβατότητα µεταξύ των συστατικών της στοιχείων. Το σύστηµα ευθυγράµµισης (alignment system) έχει σχεδιαστεί ώστε να συµπληρώνει τις τεχνολογίες που χρησιµοποιούνται και να απλουστεύει τη διαδικασία µέσω αυτοµατισµού. Αυτή η συνεκτική προσέγγιση επιτρέπει τη λειτουργικότητα µέσω συσκευών και συστηµάτων ελέγχου τρίτων µερών. Η SEOS συνεργάστηκε στενά µε την τεχνική οµάδα στο Ίδρυµα για τον σχεδιασµό της βέλτιστης διαµόρφωσης σύµφωνα µε τις προκλήσεις του έργου, ωστόσο χωρίς να ληφθεί υπόψη το οριζόντιο επίπεδο ή τη µετατόπιση frustum (της προβολής λογικών επιπέδων «κόλουρου κώνου») για διατήρηση του στερεοσκοπικού διαχωρισµού. Ακολουθούν ενδεικτικά στοιχεία Επιπέδου Λογικής Προβολής. 4.8 Λειτουργία Στερεοσκοπικής προβολής Όπως αναφέρθηκε, η πρόταση της SEOS ενσωµατώνει µια ικανή λύση στερεοσκοπικής προβολής πλήρους θόλου. Καθένα από τα έξι κανάλια προβολής θα διαθέτει αντίστοιχο στερεοσκοπικό ζεύγος, που θα επιτρέπει τη στερεοσκοπική προβολή Infitec(TM) σε ολόκληρη την επιφάνεια της θόλου, και όχι σε ένα µικρό τµήµα. 78

79 79 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Τα σχεδιαγράµµατα Aitoff ιαµόρφωσης Περιοχής Προβολής που ακολουθούν βοηθούν στην παρουσίαση του οπτικών πλεονεκτηµάτων που θα έχει το κοινό. Παρέχοντας τη δυνατότητα στερεοσκοπικής προβολής σε ολόκληρη τη θόλο, το κοινό δε θα υφίσταται τον ανεπιθύµητο αντίκτυπο, που προκαλείται από τη µετάβαση περιεχοµένου µεταξύ στερεοσκοπικών και µη στερεοσκοπικών περιοχών. Τα γυαλιά Infitec(TM) προσφέρουν πλεονεκτήµατα, που σχετίζονται µε πολωµένη στερεοσκοπική προβολή, έτσι δεν απαιτούνται µπαταρίες για τη λειτουργία τους, ωστόσο δεν βασίζονται σε ειδικές επιστρώσεις οθόνης για διατήρηση της πόλωσης ούτε και επηρεάζονται από διπλά είδωλα. Τα γυαλιά που παρέχονται µπορούν να χρησιµοποιηθούν επάνω από τα κανονικά γυαλιά, είναι ελαφριά και επιτρέπουν ελευθερία κινήσεων. Τα φίλτρα στα γυαλιά είναι ανθεκτικά και µπορούν να πλυθούν, καθώς το υλικό του φίλτρου είναι από γυαλί χαλαζία µε σκληρή επίστρωση στη µια πλευρά (συγκρίσιµη µε τη συνήθη αντιανακλαστική επίστρωση). 79

80 80 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Σχήμα 15 Στερεοσκοπικά γυαλιά Η στερεοσκοπική προβολή ενεργοποιείται µέσω του Συστήµατος Κεντρικού Ελέγχου που θα παράσχουν άλλοι προµηθευτές, ο ιακοµιστής Μέσων της SEOS παρέχει τη δυνατότητα λειτουργίας καναλιών αριστερού και δεξιού µατιού από έναν µόνο κόµβο, απλουστεύοντας τις απαιτήσεις. Αναµένεται ότι τα γυαλιά θα φυλάσσονται σε κεντρικό σηµείο και θα διανέµονται στο κοινό προς χρήση κατά τη διάρκεια τρισδιάστατων στερεοσκοπικών προβολών από αρµόδιο πρόσωπο, το οποίο θα πραγµατοποιεί και σύντοµη ενηµέρωση για τη χρήση και φροντίδα τους. Η SEOS προτείνει στο Ίδρυµα την εξέταση πολλαπλών σεναρίων και, ενόσω τα γυαλιά Premium παρέχουν ανώτερη απόδοση συστήµατος για τον θεατή, τα τυποποιηµένα σετ είναι πιο οικονοµικά. 80

81 81 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Σχήμα 16 Αρχιτεκτονικό σχέδιο Τομή Θόλου 81

82 82 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση 4.9 Πίνακας Εναλλαγής & ιακοµιστής Αναπαραγωγής Μέσων Αναµένεται ότι όλες οι πηγές εικόνας πλήρους θόλου θα διαθέτουν DVI. Η διάταξη, που παρουσιάζεται παραπάνω, παρέχει τη δυνατότητα διάταξης προβολής ψηφιακού θόλου µε τη χρήση αναλογικών πινάκων εναλλαγής (matrix switching), προβάλλοντας οποιαδήποτε τέσσερα κανάλια στις οθόνες του Κέντρου Ελέγχου. Μπορούν να χρησιµοποιηθούν για επεξεργασία, προεπισκόπηση ή αντιγραφή. Η SEOS θα προµηθεύσει το σύνολο της σχετικής καλωδίωσης, διακοπτών και ενισχυτών σήµατος στη διάταξη αυτή, σύµφωνα µε τις προδιαγραφές του διαγωνισµού. Οι κατασκευαστές προµηθεύουν τα προβολικά συστήµατα µε κατοχυρωµένη αρχιτεκτονική DuArc(TM), περιλαµβάνοντας δύο λυχνίες υψηλής απόδοσης 300W UHP(TM) µε δυνατότητα πρόσβασης από το πλαϊνό µέρος του προβολικού συστήµατος. Το γεγονός αυτό επιτρέπει εύκολη αντικατάσταση µεµονωµένης λυχνίας, µετά την εγκατάσταση και κατά τη διάρκεια της λειτουργίας, και µειώνει τον χρόνο διακοπής λειτουργίας, για παράδειγµα, στη διάρκεια επιθεωρήσεων επισκευών. Κάθε προβολικό σύστηµα διαθέτει δύο λυχνίες 300W UHP(TM) µε χρόνο ζωής από τον κατασκευαστή έως 800 ώρες. Καθώς τα προβολικά συστήµατα διαθέτουν πολλές καταστάσεις λειτουργίας, η SEOS θα συνεργαστεί µε το Ίδρυµα προκειµένου να χρησιµοποιηθεί η βέλτιστη µεταξύ απόδοσης συστήµατος και απόδοσης λυχνιών. 82

83 83 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Ενώ το σύστηµα θα βρίσκεται σε λειτουργία 10 ώρες την ηµέρα, η SEOS θα λάβει υπ όψιν και το χρόνο εκκίνησης και τερµατισµού, συνεπώς υπολογίζονται 2520 ώρες λειτουργίας για το πρώτο έτος λειτουργίας του ιακοµιστής Αναπαραγωγής Μέσων Ο ιακοµιστής Αναπαραγωγής Μέσων θα είναι SEOS MEDIA SERVER. Η συστοιχία πολλαπλών κόµβων γραφικών πρόκειται να χρησιµοποιηθεί για την απόδοση ψηφιακού περιεχοµένου υψηλής ανάλυσης σε µορφή προηχογραφηµένης ταινίας ή από εφαρµογές πραγµατικού χρόνου. Η συστοιχία χρησιµοποιεί αξιόπιστα συστατικά στοιχεία προϊόντων για υψηλή απόδοση µε χαµηλό κόστος, ενώ η ανοιχτή αρχιτεκτονική επιτρέπει την αξιοποίηση της σύγχρονης τεχνολογίας για την αναβάθµιση του συστήµατος, ώστε να ανταποκρίνεται στην απαιτούµενη ανάλυση της Θόλου και τη βελτιστοποίηση της διάταξης προβολής, επιτρέποντας την προβολή εικόνων αριστερού και δεξιού µατιού από ένα µόνο κόµβο. Το SEOS MEDIA DIRECTOR αποτελεί εφαρµογή δηµιουργίας προβολής, η οποία επιτρέπει τη γρήγορη δηµιουργία περιεχοµένου υψηλής ανάλυσης, από οποιαδήποτε σχεδόν πηγή. Η οικεία διασύνδεση γραµµής χρόνου (timeline) είναι απλή στη χρήση- ακόµη και για αρχάριους- και υποστηρίζει πολλαπλά επίπεδα σε σύνθετους πολλαπλούς τύπους µέσων σε ένα συναφές πλαίσιο πολλαπλού καµβά «κόλουρου κώνου» (coherent multi-frustum canvas). Σχήμα 17 Φόρμα SEOS 83

84 84 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Το SEOS MEDIA PLAYER αποτελεί εφαρµογή αναπαραγωγής προβολής (show playback application), η οποία αναπαράγει προ-κατατµηµένο περιεχόµενο (pre-sliced content), συνήθως από το SEOS MEDIA DIRECTOR σε αναλύσεις πλήρους οθόνης ανά κόµβο του συµπλέγµατος. Επίσης διαθέτει τις ίδιες δυνατότητες δηµιουργίας περιεχοµένου ως Director, αλλά µε απεικόνιση επίπεδης επιφάνειας αντι της κατάστασης «κόλουρου κώνου». Το λογισµικό ολοκληρώνεται απολύτως οµαλά στην πλατφόρµα του SEOS MEDIA SERVER και µπορεί να δηµιουργήσει µια αξιόλογη εµπειρία για το κοινό, µε ευκολία στη λειτουργία και τη συντήρηση Εφαρµογές ιακοµιστή Μέσων Ενσωµατώνοντας τον ιακοµιστή Μέσων της SEOS στο Σύστηµα Προβολής της SEOS το Ίδρυµα έχει τη δυνατότητα πρόσβασης και αξιοποίησης µοναδικών λειτουργιών και άλλων προνοµίων της τεχνολογίας. Κύριο πλεονέκτηµα που προσφέρει το σύστηµα είναι η δυνατότητα δηµιουργίας «επιπέδων» από τα προγράµµατα δηµιουργίας πολλαπλών εικόνων. Τα επίπεδα αυτά µπορούν στη συνέχεια να αποκαλυφθούν είτε µέσω µεταγωγής είτε µέσω µετάβασης (fading). Σχήμα 18 Επίπεδα - layers 84

85 85 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Μετάβαση (fading) Η εξασθένηση µπορεί να χρησιµοποιηθεί σε κάποια προβολή, µε «µετάβαση» µεταξύ εναλλακτικών συσκευών που παρουσιάζουν σενάρια «πριν και µετά». Α. Υπάρχει η δυνατότητα χρήσης τεχνικών απεικόνισης πανοραµικών εικόνων υψηλού δυναµικού εύρους (high dynamic range) σε σηµείο, που µπορεί να αποτελεί υπάρχουσα τοποθεσία ιστορικού ενδιαφέροντος ή ακόµη ένα σύγχρονο αστικό περιβάλλον, που έχει αναπτυχθεί για την αποτύπωση της ακριβούς εικόνας ενός σκηνικού. Στη συνέχεια οι εικόνες µπορούν να συρραφτούν, δηµιουργώντας ενιαία εικόνα πλήρους θόλου. Β. Μπορούν να δηµιουργηθούν µοντέλα απόδοσης από ιστορικά περιβάλλοντα. Αυτά µπορεί να τοποθετηθούν στη διάρκεια κατασκευής τους ή σε σηµαντικές περιόδους ιστορικού ενδιαφέροντος. Α & Β Ενώ άλλες λύσεις µπορούν να προβάλουν ένα από τα παραπάνω σενάρια µεµονωµένα, η λύση της SEOS επιτρέπει την εξασθένηση µεταξύ των Α & Β, επιτρέποντας στο κοινό να παρακολουθήσει ιστορικά στοιχεία και να βιώσει το σύγχρονο περιβάλλον, αποκτώντας την αίσθηση της κατεύθυνσης από το ένα στο άλλο. Η παρακάτω εικόνα απεικονίζει το είδος του εφέ Ενισχυµένης Πραγµατικότητας (Augmented Reality), που µπορεί να παραχθεί µε την εξασθένηση επιπέδων ενός «εικονικού µοντέλου» και φωτογραφικής τεκµηρίωσης. 85

86 86 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Σχήμα 19 Αρχαία Αγορά Ο ιακοµιστής Μέσων της SEOS επιτρέπει επίσης την ενσωµάτωση άλλων πηγών εκτός θόλου, όπως DVD, φορητός υπολογιστής και webcam. Στη συνέχεια οι πηγές αυτές µπορούν να τοποθετηθούν σε «επίπεδα» στην επιφάνεια της Θόλου, µε τρόπο παρόµοιο µε αυτόν που περιγράφεται παραπάνω. Οι πηγές αυτές µπορούν να χρησιµοποιηθούν για την υποστήριξη πληροφοριών στην κύρια προβολή. Για παράδειγµα : Το κοινό βρίσκεται σε περιοχή ιστορικού ενδιαφέροντος, που έχει δηµιουργηθεί ως εικονικό µοντέλο. Είτε ως τµήµα της προβολής είτε δυναµικά, η εικόνα που προβάλλεται στη Θόλο µπορεί να υποστεί εξασθένηση/µετάβαση φτάνοντας στην καθηµερινή ζωή, επιτρέποντας στο κοινό να κατανοήσει την ιστορική κατεύθύνση, ενώ πρόσθετες πηγές µπορούν να χρησιµοποιηθούν στη συνέχεια για περαιτέρω τεκµηρίωση ή πληροφόρηση σχετικά µε συγκεκριµένα στοιχεία, π.χ. αρχιτεκτονική, τέχνη, κλπ. Ο ιακοµιστής Μέσων της SEOS αποτελεί ένα ευέλικτο εργαλείο και πλεονέκτηµα για το Ίδρυµα, καθώς το προτεινόµενο σύστηµα θα διαθέτει δυνατότητες πολλαπλών λειτουργιών. ιακοµιστής Μέσων. Όπως προαναφέρθηκε, το σύστηµα θα εκτελεί την κύρια εργασία του ως διακοµιστή µέσων για τη διευκόλυνση αναπαραγωγής περιεχοµένου θόλου ή άλλου περιεχοµένου εντός της Θόλου. Επεξεργασία Μέσων. 86

87 87 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Το σύστηµα ιακοµιστή Μέσων θα περιλαµβάνει εγκατάσταση σταθµού Επεξεργασίας ως µη συνδεδεµένο µεταπαραγωγικό εργαλείο για τη δηµιουργία προβολών και περιεχοµένου, κατάλληλου για το περιβάλλον της Θόλου. Εργαλείο Παρουσίασης εκτός Θόλου. Η SEOS προβλέπει τη δηµιουργία επιπέδων από άλλες πηγές όπως Η/Υ, webcam ή DVD. Το γεγονός αυτό επιτρέπει στο Ίδρυµα τη συµπλήρωση προβολών και τη διάθεση πρόσθετων πληροφοριών στο περιβάλλον της Θόλου. Τµήµα συµπλέγµατος για Εργασίες Απόδοσης(Render Farm). Καθώς η λύση της SEOS αποτελεί σύστηµα βάσει συστοιχιών, το στοιχείο (asset) µπορεί να υποβληθεί σε επαναπρογραµµατισµό εργασιών στη διάρκεια περιόδων αδράνειας, όπως τις νυχτερινές ώρες. Οι εργασίες αυτές µπορούν να έχουν τη µορφή εκτέλεσης Εργασιών Απόδοσης σε προβολές που δηµιουργούνται για τη Θόλο ή άλλα συστήµατα του ιδρύµατος Σύστηµα ελέγχου παραστάσεων Το Σύστηµα Ελέγχου Παραστάσεων αποτελείται από µία κεντρική µονάδα ελέγχου (εργοστασιακού τύπου ηλεκτρονικός υπολογιστή), ειδικά σχεδιασµένη να τρέχει ειδικό λογισµικό ελέγχου παραστάσεων. Η κεντρική µονάδα διαθέτει µεγάλη επεξεργαστική ισχύ (επεξεργαστής Intel P4 3,2GHz και µνήµη 512Mb DDRam), παρέχει δε πέντε εισόδους τύπου PCI, καθώς και θύρες τύπου USB, στις οποίες συνδέονται ειδικές κάρτες και εξοπλισµός επικοινωνίας. Οι κάρτες και ο εξοπλισµός, παρέχουν επικοινωνία µέσω αριθµού πρωτοκόλλων όπως RS-232,422,485,Time Code,DMX,SMPTE κτλ. Επίσης, ο ηλεκτρονικός υπολογιστής παρέχει θύρες Ethernet και Midi. Όπως αναφέρεται παραπάνω, η κεντρική µονάδα στεγάζεται σε ειδικά σχεδιασµένη, εργοστασιακού τύπου, θήκη, µε αποτέλεσµα να προσφέρει την απαραίτητη ασφάλεια στις εσωτερικές κάρτες, ενώ τα δύο τροφοδοτικά που περιέχει (400Watt το καθένα), διασφαλίζουν την οµαλή και αδιάλειπτη λειτουργία του. Τα δύο τροφοδοτικά είναι προεγκατεστηµένα µέσα στη θήκη. Σε κανονικές συνθήκες, µόνο το ένα τροφοδοτικό λειτουργεί. Σε περίπτωση βλάβης, αναλαµβάνει το δεύτερο τροφοδοτικό για να κρατήσει το σύστηµα σε πλήρη λειτουργία. Μαζί µε τη µονάδα του Συστήµατος Ελέγχου Παραστάσεων, παρέχονται δύο σκληροί δίσκοι, χωρητικότητας 80Gb έκαστος. Οι σκληροί δίσκοι είναι εγκατεστηµένοι σε ειδική µετακινούµενη θήκη, ώστε να είναι εύκολη η µετακίνηση και αντικατάσταση τους. Ο ένας δίσκος είναι ο βασικός δίσκος του συστήµατος και βρίσκεται προεγκατεστηµένος στην κεντρική µονάδα, ενώ ο δεύτερος χρησιµοποιείται σαν back up σε περίπτωση βλάβης του πρώτου. Τέλος, η µονάδα φέρει κάρτα γραφικών δύο εξόδων τύπου VGA. Αυτό δίνει τη δυνατότητα είτε τοπικού και αποµακρυσµένου ελέγχου (χρησιµοποιώντας µια οθόνη 87

88 88 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση αφής εγκατεστηµένη στην Αίθουσα Ηλεκτρονικού Εξοπλισµού και µία δεύτερη, σε οποιοδήποτε άλλο σηµείο του χώρου) είτε τοπικού ελέγχου µε τη δεύτερη οθόνη να χρησιµοποιείται για τον προγραµµατισµό Σύστηµα ελέγχου προβολής / ιακοµιστή µέσων Σχήμα 20 Χειριστήριο AMX Ενώ άλλοι προµηθευτές διαθέτουν κεντρικό Σύστηµα Ελέγχου Θεάτρου, η SEOS δηµιουργεί ολοκληρωµένο σύστηµα για Έλεγχο ιαχείρισης Προβολής και ιακοµιστή µέσων. Το σύστηµα επιτρέπει τον έλεγχο ιεραρχίας στα προβολικά συστήµατα και το διακοµιστή µέσων, απλουστεύοντας τη λειτουργία είτε µεµονωµένα είτε εντός του Κεντρικού Συστήµατος Ελέγχου. Το απλό Σετ Χειρός Χρήστη επικοινωνεί µε τα στοιχεία εντός του συστήµατος για εύκολη λειτουργία, π.χ. Μονοσκοπική Λειτουργία - Μονή εναπόθεση (single stack), Μονοσκοπική λειτουργία- ιπλή απόθεση/ υψηλή φωτεινότητα, Στερεοσκοπική Προβολή Πλήρους Θόλου, έλεγχος ιακοµιστή Μέσων, εµφάνιση παραθύρου Η/Υ, DVD ή webcam, κλπ Πληροφορίες κατάρτισης για το θέατρο ΕΠ Η SEOS προσφέρει προγράµµατα κατάρτισης, κατάλληλα για το περιβάλλον και την εµπειρία των οργανισµών. 88

89 89 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Καθώς το Ίδρυµα διαθέτει έµπειρους χρήστες Εικονικής Πραγµατικότητας (ΕΠ) και τρισδιάστατων εφαρµογών, αναµένεται ότι κάποιοι τοµείς απαιτούν λιγότερη υποστήριξη. Προβλέπεται ότι ο κύκλος κατάρτισης στις εγκαταστάσεις θα διαρκέσει για διάστηµα τριών ηµερών εντός του Θεάτρου ΕΠ, ωστόσο η SEOS προβλέπει ότι θα υπάρξει συµµετοχή ατόµων κατά την κατασκευή και τις δοµές της SEOS, και η οργάνωση για τις συναντήσεις αυτές θεωρείται ανεξάρτητη του διαγωνισµού. Τα χρονοδιαγράµµατα και προγράµµατα κατάρτισης θα προσαρµοστούν ώστε να καλύπτουν τις ιδιαίτερες απαιτήσεις, ωστόσο προβλέπεται να περιλαµβάνουν τα εξής: Κανάλια προβολής &IG Ζώνες Ανάµιξης και Επιπλοκές Σχέδια Λογικής Προβολής(LogicalDisplay) Απεικόνιση Σφαιρικής έναντι Επίπεδης Προβολής Συνήθη προβλήµατα Απαιτήσεις προβολής DLP Σχηµατοµορφές δοκιµών (test patterns) ιαµόρφωση(configuration) Ολίσθηση και Ευθυγράµµιση Επισκόπιση Ευθυγράµµισης Chameleon/Mercator/Quest/Corba Μηχανική Ευθυγράµµιση Ψηφιακή και Οπτική Ευθυγράµµιση Γεωµετρία Χρωµατική Ισορροπία Ανάµιξη ιάγνωση Ανασκόπηση Πλήρων ιγραµµάτων Πρόγραµµα καλωδίωσης ιαδικασία ιάγνωσης 4.14 Τεχνική µεθοδολογία έργου Οι πληροφορίες, που παρέχει η παρούσα ενότητα, παρουσιάζουν ενδεικτικά τις διαδικασίες που ακολουθεί η SEOS, όχι µόνο ως απάντηση στον ιαγωνισµό, αλλά και προκειµένου να υποβάλει την τελική κατάλληλη λύση. Η τεκµηρίωση υποβάλλεται σε αναθεώρηση από πολλές οµάδες εντός του οργανισµού. Οι οµάδες αυτές αξιολογούν τις τεχνικές και εµπορικές πτυχές της τεκµηρίωσης, ώστε η SEOS να προσφέρει την καλύτερη λύση. Για το συγκεκριµένο έργο, η τεχνική οµάδα απαρτίζεται από τους Geoff 89

90 90 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Blackham, Γενικός ιευθυντής Τεχνικών Ζητηµάτων της SEOS, Tony Scott και Martin Howe, οι οποίοι διαθέτουν εκτενή εµπειρία στην παράδοση καινοτόµων λύσεων, συµπεριλαµβανοµένου του κέντρου επιστηµών Chabot Science Center, του κέντρου Center for Life, του πλανηταρίου Hayden Planetarium, του πλανηταρίου Gates Planitarium, του Futuroscope, αναρίθµητων εγκαταστάσεων εξοµοίωσης και πολλών ευρεσιτεχνιών. Όπως περιγράφεται αναλυτικά στην αναθεωρητική ενότητα της εταιρίας "Αρχείο δικαιολογητικών συµµετοχής", η SEOS αποτελεί οργανισµό που έχει διαπιστευθεί µε ISO και διατηρεί πολιτικές και διαδικασίες, συµπεριλαµβάνοντας εξοπλισµό µε σήµανση CE, χρήση αποκλειστικών δροµολογήσεων καλωδίωσης και χρήση καλωδίωσης χαµηλής τοξικότητας ή καπνού Προδιαγραφές Συστήµατος Καθώς έχουν παρασχεθεί οι εσωτερικές προδιαγραφές του εξοπλισµού για µεµονωµένα στοιχεία, η SEOS είναι σε θέση να επιτρέψει στο Ίδρυµα να επιλέξει τα κριτήρια, που θα ανταποκρίνονται καλύτερα στις συγκεκριµένες απαιτήσεις του. Ακολουθούν ενδεικτικά οι πιθανές επιλογές: Α. Συµµόρφωση απαίτησης µε αναµενόµενη απολαβή Οθόνης Θόλου (gain) :0,5 Φωτεινότητα 3000 lumens ανά προβολικό σύστηµα ως εκτιµόµενη µέση τιµή. 1,38ft-L στο Κέντρο Περιφερειακού Καναλιού (κατώτατη τιµή συστήµατος) Προβλεπόµενη αντίθεση: 7.4:1 Ανάλυση : Μέση ανάλυση γαι ολόκληρο τον θόλο= 3089 x 3089 εικονοστοιχεία (pixels) Β. Υψηλότερη φωτεινότητα, χαµηλότερος λόγος αντίθεσης Η SEOS είναι ανοιχτή σε συζήτηση επί της προδιαγραφής αυτής µε το Ίδρυµα. Αν και µπορεί να διατυπωθεί προδιαγραφή απολαβής οθόνης, γνώµη της εταιρίας είναι ότι περαιτέρω συζήτηση θα αποφέρει οφέλη στο Ίδρυµα ιάταξη Προβολικού Συστήµατος Αν και υπάρχουν εναλλακτικές διατάξεις, αυτή τη στιγµή προβλέπεται η εγκατάσταση ζεύγους προβολικών συστηµάτων στερεοσκοπικής προβολής στο τοίχωµα στήριξης του θόλου σε κατά παράταξη διάταξη. Η SEOS έχει αναθεωρήσει την παραδοσιακή διάταξη ζεύγους σε 'εναπόθεση' ωστόσο εκφράζει κάποιες ανησυχίες σχετικά µε την απαίτηση χώρου, που είναι απαραίτητος ως προς τον χώρο µεταξύ της οθόνης του θόλου και του τοιχώµατος. 90

91 91 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Προς βελτιστοποίηση της προβολής, πρόκειται να σχεδιαστούν και να κατασκευαστούν βραχίονες ιασύνδεσης Προβολικού Συστήµατος για υποστήριξη των προβολικών συστηµάτων και παροχή προσαρµογών στη διάταξη. Σχήμα 21 Προβολικά συστήματα 4.17 ιάταξη Προβολικού Συστήµατος Τα σχέδια που παρουσιάζονται παρακάτω δίνουν τις προκαταρκτικές θέσεις προβολικών συστηµάτων γύρω από το θόλο και τα κανάλια προβολής. 91

92 92 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Σχήμα 22 Προκαταρκτικές θέσεις προβολικών συστημάτων γύρω από το θόλο 92

93 93 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση 4.18 Λογική Τεχνικού Συστήµατος Η προτεινόµενη λύση της SEOS αφορά τη διατήρηση της οµοιοµορφίας και σταθερότητας των εικόνων πολλαπλής προβολής. Η SEOS συνιστά ως την καλύτερη διαθέσιµη λύση στερεοσκοπικής προβολής για το συγκεκριµένο έργο το Infitec. Η λύση Infitec δεν απαιτεί ειδική επίστρωση οθόνης. Συνεπώς η SEOS µπορεί να προτείνει κατάλληλο µέγεθος απολαβής επίστρωσης προς ενίσχυση της απόδοσης συστήµατος Στερεοσκοπική Προβολή Τµήµατος Θόλου Κατά την εξέταση της λύσης συστήµατος η SEOS εκφράζει προβληµατισµό σε σχέση µε τη διαθεσιµότητα µόνο των εµπρόσθιων καναλιών στερεοσκοπικής προβολής (λαµβάνονται υπ' όψιν τρία κανάλια). Οι κύριοι λόγοι προβληµατισµού είναι δύο: Αναδηµιουργία Βίντεο Τα φίλτρα που χρησιµοποιούνται εσωτερικά στα προβολικά συστήµατα απαιτούν αναδηµιουργία βίντεο για την αναπαραγωγή των χρωµάτων σε κατάλληλη θερµοκρασία χρώµατος. Η διαδικασία αυτή µπορεί να εξαχθεί µόνο στα τρία εµπρόσθια κανάλια (6 προβολικά συστήµατα), δηµιουργώντας ενδεχοµένως χρωµατική αναντιστοιχία µεταξύ της εικόνας από τα κανάλια αυτά και της προβαλλόµενης εικόνας στην υπόλοιπη επιφάνεια του Θόλου. Αυτή η χρωµατική αναντιστοιχία σε συνδυασµό µε τα ειδικά γυαλιά, που θα χρησιµοποιούνται από το κοινό, είναι πιθανό να προκαλέσει χρωµατικές διαφορές στη συνολική επιφάνεια του θόλου. Εµβύθιση Στερεοσκοπικής Προβολής Αν παρασχεθεί η δυνατότητα στερεοσκοπικής προβολής µόνο στο εµπρόσθιο τµήµα του θόλου, τι βαθµό χρησιµότητας και εµβάθυνση θα παρουσιάζει η στερεοσκοπική προβολή συγκριτικά µε τον υπόλοιπο θόλο. Εκτιµάται ότι η ωφέλιµη περιοχή στερεοσκοπικής προβολής του θόλου θα αντιστοιχεί µόνο σε 170x50 µοίρες περίπου (εκτός των περιοχών Οπτικής Ανάµιξης). 93

94 94 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Σχήμα 23 - Εμπρόσθιο τμήμα Προβολής Απ' ό,τι καταλαβαίνουµε, το Ίδρυµα επιθυµεί σε ιδανικές συνθήκες την προβολή µεγάλων αρχιτεκτονικών αντικειµένων σε στερεοσκοπική προβολή, προκειµένου να επιτυγχάνεται εµβύθιση των θεατών, γεγονός δύσκολο να επιτευχθεί σε τέτοια διαµόρφωση. Σχήμα 24 - Προσδοκώμενη κάλυψη με στερεοσκοπική προβολή τμήματος του θόλου Οι παραπάνω εικόνες παρουσιάζουν την προσδοκώµενη κάλυψη µε στερεοσκοπική προβολή τµήµατος του θόλου, ενώ η εικόνα δεξιά εµφανίζει την πιθανή περιοχή προβολής, που απαιτείται για µεγάλες κατασκευαστικές κολώνες. Η περιοχή που απεικονίζεται στο πλέγµα αντιστοιχεί περίπου στην κάλυψη των τριών εµπρόσθιων καναλιών. Η SEOS εκφράζει τις αµφιβολίες της σχετικά µε το αν θα επιτευχθεί εµβύθιση του κοινού, λόγω έλλειψης ολικής περιοχής στερεοσκοπικής προβολής στο Θόλο. Σε περίπτωση µεγέθυνσης και µετακίνησης ενός αντικειµένου, ώστε να προβάλλεται εκτός 94

95 95 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση περιοχής στερεοσκοπικής προβολής, δεν είναι γνωστός ο τρόπος λειτουργίας των µατιών και του εγκεφάλου, ώστε να πραγµατοποιηθεί η µετάβαση από στερεοσκοπική σε µονοσκοπική εικόνα. Αν υπήρχε η δυνατότητα, θα ήταν αµφίβολο το χρονικό διάστηµα, κατά το οποίο θα µπορούσε να πραγµατοποιείται τέτοια διαδικασία, χωρίς οφθαλµική καταπόνηση ή και πονοκεφάλους Στερεοσκοπική Προβολή Πλήρους Θόλου Προκειµένου να εξασφαλισθούν τα ζητήµατα περιορισµών στερεοσκοπικής προβολής και να διατηρηθεί η θεωρία της οµοιοµορφίας σε ολόκληρο το θόλο, η SEOS προτείνει την αξιοποίηση των δυνατοτήτων της στερεοσκοπικής προβολής παντού στο θόλο, µε την τοποθέτηση των προβολικών συστηµάτων ανά κανάλι. Τα πλεονεκτήµατα αυτής της λύσης είναι πολλά. Οµοιοµορφία Με τη λύση της SEOS, και τα 12 κανάλια προβολικών συστηµάτων διαθέτουν την ίδια ανατύπωση βίντεο και συνεπώς διατηρούν τη συνέπεια µεταξύ παρακείµενων καναλιών. Προηγούµενες εµπειρίες µας υποδεικνύουν, ότι οι προβαλλόµενες εικόνες από πολλαπλά προβολικά συστήµατα πρέπει να διαθέτουν ακριβή αντιστοιχία κύριου χρώµατος. Καθώς η εστίαση του µατιού αποσπάται εύκολα όταν υπάρχει ανοµοιοµορφία εξασφάλιση αντιστοίχισης χρώµατος σε όλα τα κανάλια προβολής είναι µείζονος σηµασίας. υνατότητα στερεοσκοπικής προβολής Όταν υπάρχει δυνατότητα τοποθέτησης αντικειµένων στερεοσκοπικής προβολής παντού, µεγάλα αντικείµενα σε στερεοσκοπική προβολή επιτρέπουν βύθιση, µε τη χρήση της στερεοσκοπικής απεικόνισης. 95

96 96 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Σχήμα 25 - Πλήρης θόλος σε στερεοσκοπική προβολή Η παραπάνω εικόνα παρουσιάζει τον πλήρη θόλο σε στερεοσκοπική προβολή, ενώ είναι άµεσα ορατά τα πλεονεκτήµατα του ζενίθ και των οπίσθιων καναλιών. Τα πλεονεκτήµατα στερεοσκοπικής προβολής στο ζενίθ και στα οπίσθια κανάλια είναι εµφανέστατα Μονοσκοπική προβολή διπλής φωτεινότητας Κάθε προβολικό σύστηµα διαθέτει προδιαγραφή κατασκευαστή περί φωτεινότητας που ξεπερνά τα 6000 lumens και φτάνει αντίθεση 7500:1. Η χρήση µονοσκοπικών εφαρµογών επιτρέπει και στα δύο σύνολα προβολικών συστηµάτων να χρησιµοποιούνται για διπλάσιο µέγεθος φωτεινότητας στο θόλο. Ουσιαστικά το στοιχείο αυτό παρέχει απόδοση φωτεινότητας, που αντιστοιχεί σε προβολικά συστήµατα lumens, µόνο που η αντίθεση είναι καλύτερη. Η λειτουργία µονοσκοπικής προβολής διπλής φωτεινότητας είναι εφικτή, λόγω δυνατότητας µεταγωγής των φίλτρων Infitec εντός και εκτός στη διαδροµή οπτικών µέσων, που βρίσκεται στο προβολικό σύστηµα. Εφεδρεία Στην περίπτωση βλάβης στην ακολουθία βίντεο ή σε προβολικό σύστηµα, είναι δυνατή η συνέχιση παραστάσεων σε πλήρη θόλο. Μπορεί να απενεργοποιηθεί το ένα σύνολο προβολικών συστηµάτων και η παράσταση να συνεχιστεί µε µονοσκοπική προβολή. Η λειτουργία αυτή είναι εφικτή, λόγω δυνατότητας µεταγωγής των φίλτρων Infitec εντός και εκτός στη διαδροµή οπτικών µέσων, που βρίσκεται στο προβολικό σύστηµα. 96

97 97 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση 4.22 Λοιπά Ζητήµατα Θόλων Στερεοσκοπικής Προβολής Οι στερεοσκοπικές εικόνες επιτυγχάνονται µε τη δηµιουργία µίας αίσθησης βάθους από δύο εικόνες. Η ψευδαίσθηση αυτή δηµιουργείται µε το ήπιο φιλτράρισµα διαφορετικών εικόνων του ίδιου αντικειµένου σε κάθε µάτι, προβάλλοντάς αυτές σε οθόνη κατά τρόπο, που τα µάτια να εστιάζουν σε ένα σηµείο είτε µπροστά είτε πίσω από την οθόνη. Κάθε κανάλι στο Θόλο θα προβάλλει ένα τµήµα ευρυγώνιας εικόνας (fish-eye image). Για εφαρµογές πραγµατικού χρόνου, το λογισµικό ορίζει το κέντρο του καναλιού και ποιό τµήµα του "περιεχοµένου" θα πρέπει να αποσταλεί σε κάθε προβολικό σύστηµα προς προβολή στην οθόνη. Το στοιχείο αυτό είναι γνωστό ως "κόλουρος κώνος" ή Επίπεδο Λογικής Προβολής (LDP). Αυτές είναι συνήθως εναλλασσόµενες σε ένα αρχείο διαµόρφωσης, ενώ δυνατότητα διαµόρφωσης υπάρχει και για την διοφθαλµική απόσταση IOD (Interocular distance), διαχωρισµός δεξιού/ αριστερού µατιού) σε στερεοσκοπικές εφαρµογές. Ένας Θόλος στερεοσκοπικής προβολής παρουσιάζει προκλήσεις λόγω του µεγάλου αριθµού θεατών, που παρακολουθούν τις ίδιες εικόνες από τελείως διαφορετικές οπτικές γωνίες. Γνωρίζουµε, ότι το µάτι πρέπει να δει δύο ελαφρώς διαφορετικές εικόνες, ώστε να επιτρέπεται στον εγκέφαλο ο συνδυασµός των δύο εικόνων µε αποτέλεσµα να υπάρχει η αίσθηση του βάθους, ωστόσο η διαδικασία δεν είναι και τόσο απλή ιοφθαλµική Απόσταση Η διοφθαλµική απόσταση (IOD) ορίζεται στο κέντρο κάθε καναλιού προβολής. Συνεπώς, η οφθαλµική απόκλιση µειώνεται, όταν βλέπουµε πιο κοντά στο άκρο κάθε κόλουρου κώνου καθορισµένου καναλιού, όπως φαίνεται παρακάτω. 97

98 98 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Σχήμα 26 - Διοφθαλμική Απόσταση Η παραπάνω εικόνα παρουσιάζει τον ορισµό της κάλυψης ενός µεµονωµένου καναλιού. Η απόσταση από το DEP ως το κέντρο του καναλιού είναι µικρότερη από την απόσταση από το DEP ως το άκρο ενός κοινού καθορισµένου κόλουρου κώνου σε ένα θόλο (h). Το αποτέλεσµα που προκύπτει είναι ότι όσο πιο µακριά κοιτάζουµε προς το άκρο του καναλιού, τόσο µεγαλύτερη είναι η απόσταση στην οποία συνθέτει ο εγκέφαλος τις δύο ξεχωριστές εικόνες, άρα πιο κοντά στην οθόνη και σε µικρότερη βύθιση. Κατά δεύτερον, το µεγάλο οπτικό πεδίο (FOV) και η πιθανή θέση DEP σε ένα Θόλο υποδεικνύει, ότι το κοινό µάλλον θα βλέπει τα αντικείµενα πίσω µας. Και πάλι, επειδή κάθε κανάλι χρειάζεται ορισµό του κόλουρου κώνου, θα υπάρχουν κανάλια στο θόλο που θα πραγµατοποιούν αντιστροφή δεξιού/ αριστερού µατιού, ανάλογα µε τη θέση στο Θόλο και την κατεύθυνση στην οποία κοιτάζουµε. 98

99 99 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Σχήμα 27- Προτεινόμενη διάταξη των LDP Τα παραπάνω σχέδια παρουσιάζουν την προτεινόµενη διάταξη των LDP. Στη διάταξη αυτή όταν ο θεατής γυρίζει το κεφάλι του από το DEP παράλληλα µε το επίπεδο κατασκευής του θόλου ( δεξιόστροφη ή αριστερόστροφη κίνηση κεφαλιού), διατηρείται η σωστή διεύθυνση αριστερά / δεξιά µία σχετικά σταθερή IOD. Αν ο θεατής κλίνει το κεφάλι προς τα πίσω, για να κοιτάξει το πίσω µέρος του Θόλου, η σωστή διεύθυνση διατηρείται, µε εξαίρεση µίας µικρής περιοχής στο άνω πίσω µέρος του θόλου, όπου συνιστάται µείωση ή αποφυγή σηµάτων στερεοσκοπικού βάθους. Αν είναι δυνατόν θα πρέπει να υπάρχει δυνατότητα συντονισµού της IOD ανά κανάλι µέσω αρχείων διάταξης, ώστε να βελτιστοποιείται η απόδοσης στερεοσκοπικής προβολής σε ολόκληρο το Θόλο Σηµείο Εστίασης Σχεδιασµού Σε ένα Θόλο, είναι δεδοµένο ότι δεν υπάρχει κανείς θεατής που να κάθεται στο τέλειο σηµείο εστίασης, το σηµείο εστίασης σχεδιασµού (DEP). Πρόκειται για το σηµείο στο Θόλο, στο οποίο έχει σχεδιαστεί το περιεχόµενο και στο οποίο η απεικόνιση παρουσιάζεται µε γεωµετρική ακρίβεια. Σε γενικές γραµµές, το DEP ταυτίζεται ή προσεγγίζει το Κέντρο Καµπυλότητας. Υπάρχει η άποψη ότι παρόλο που κανείς δεν 99

100 100 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση κάθεται ουσιαστικά στο DEP, υπάρχει µία αρκετά µεγάλη επιθυµητή περιοχή γύρω από το σηµείο αυτό, όπου η παρακολούθηση είναι η βέλτιστη δυνατή Ορισµός Κόλουρου Κώνου Σχήμα 28 - Κόλουρος Κώνος Υπάρχουν δύο τρόποι περαιτέρω βελτιστοποίησης της στερεοσκοπικής απόδοσης του συστήµατος. Πρώτον, µέσω κλίσης του ορίζοντα, η ανύψωση της γραµµής µηδενικού αζιµούθιου στο Θόλο προσφέρει µεγαλύτερο εµπρόσθιο οπτικό πεδίο. Η κλίση µπορεί να οριστεί από τη γωνία του καθίσµατος και συνεπώς τη φυσιολογική κεντρική γραµµή παρακολούθησης του θεατή στο κέντρο του θόλου. Προφανώς η διαχείριση της κλίσης θα πρέπει να γίνει πολύ προσεκτικά, ώστε να εξασφαλιστεί, ότι το κοινό δεν αισθάνεται αν βρίσκεται κάτω από τη γραµµή του ορίζοντα, εξασφαλίζοντας, επίσης, ότι τα σήµατα βάθους διατηρούνται, καθώς τα αντικείµενα τοποθετούνται στην περιφέρεια του Θόλου. Οι εικόνες παρουσιάζουν κλίση 10 µοιρών από το φυσιολογικό επίπεδο. Αυτή η κλίση µπορεί να αυξηθεί περισσότερο, αλλά αυτό εξαρτάται από το είδος του περιεχοµένου, που πρόκειται να προβληθεί. 100

101 101 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Σχήμα 29 - Κόλουρος Κώνος Κατά δεύτερον, µετακινώντας το DPI ελαφρώς προς το πίσω µέρος του Θόλου, επίσης αυξάνοντας το εµπρόσθιο οπτικό πεδίο. Ουσιαστικά έτσι µετακινείται η επιθυµητή περιοχή παρακολούθησης γύρω από το σηµείο αυτό, σε αντίθεση µε το µέσο του Θόλου. Σχήμα 30 - Κόλουρος Κώνος Το πιθανότερο είναι η σωστή απάντηση να προκύψει µε συνδυασµό αυτών των δύο ιδεών, αλλά ο προσεκτικός συντονισµός µπορεί να πραγµατοποιηθεί ουσιαστικά στο Θόλο µε πραγµατικό περιεχόµενο. 101

102 102 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Σχήμα 31 - Κόλουρος Κώνος Η SEOS διαθέτει προηγούµενη εµπειρία σε περιβάλλοντα Θόλου όπου πραγµατοποιείται µετακίνηση του DEP. Το πλανητάριο Hayden Planetarium διαθέτει DEP, το οποίο δε βρίσκεται στο Κέντρο Καµπυλότητας, που όρισε η SEOS. Επίσης πολλές εφαρµογές Θόλου για εξοµοιωτές διαθέτουν πολλαπλά σηµεία εστίασης, ανάλογα µε τη λειτουργία εκπαίδευσης που απαιτείται, για παράδειγµα σηµείο εστίασης κυβερνήτη και σηµείο εστίασης συγκυβερνήτη. Η εµπειρία αυτή έχει προσφέρει στη SEOS χρήσιµες γνώσεις και τεχνογνωσία, ώστε να είναι σε θέση να παρουσιάσει µία καλή λύση για το σχεδιασµό του συγκεκριµένου συστήµατος Περιστροφή (Rolling) κόλουρων κώνων Υπάρχει η δυνατότητα "περιστροφής" των κόλουρων κώνων των πλευρικών καναλιών σε κάποιο βαθµό, ώστε να επιτυγχάνεται επίπεδο IOD στον επίπεδο άξονα. Το γεγονός αυτό θα πρέπει να εξεταστεί, αν οι θεατές δεν περιστρέφουν το κεφάλι τους, όταν κοιτάζουν το Θόλο. Η περιστροφή του κόλουρου κώνου για τα πλευρικά κανάλια επιτρέπει την ενδεχόµενη βελτίωση της IOD για την προβολή δεδοµένων στα πλευρικά κανάλια. Το µέγεθος περιστροφής, που προστίθεται, πρέπει να εξεταστεί µε προσοχή, καθώς επηρεάζει τη διόρθωση γεωµετρίας του συστήµατος. [17] 102

103 103 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση 4.23 Μεθοδολογία περάτωσης έργου προκειµένου να προβληθεί στο σύστηµα της ΘΟΛΟΥ Το Ίδρυµα Μείζονος Ελληνισµού κατά την διαδικασία εκπόνησης ενός έργου-και κατ επέκταση την περάτωση αυτού- λειτουργεί σύµφωνα µε µία συγκεκριµένη µεθοδολογία αποτελούµενη από διαδοχικά βήµατα, τα οποία παρουσιάζονται αναλυτικά παρακάτω. Εφόσον οριστεί το έργο, αναλαµβάνει δράση µία οµάδα που απαρτίζεται από αρχαιολόγους, ιστορικούς, τοπογράφους, σκηνοθέτες, ζωγράφους και ένα πλήθος θεωρητικών επιστηµόνων, των οποίων προΐσταται και συντονίζει ο υπεύθυνος αρχιτέκτονας. Μέσω της συνεργασίας της παραπάνω οµάδας επιτυγχάνεται η παραγωγή και η συλλογή της απαιτούµενης πληροφορίας. Η πληροφορία που συλλέγεται εµπεριέχει σχέδια και τοπογραφικές µελέτες της περιοχής του περιβάλλοντα χώρου και των κτιρίων, αρχιτεκτονικά σχέδια, φωτογραφίες, ιστορικά ντοκουµέντα κ.λπ. Σε αυτό το σηµείο ο αρχιτέκτονας αναλαµβάνει να µετατρέψει την πληροφορία, που έχει συλλέξει, σε υλικό, έτσι ώστε αυτό να µπορεί να χρησιµοποιηθεί από την οµάδα που εργάζεται στο Τµήµα Τρισδιάστατων Γραφικών και Κίνησης του Ιδρύµατος. Οι υπεύθυνοι του Τµήµατος Τρισδιάστατων Γραφικών και Κίνησης µε τη σειρά τους, έχοντας λάβει την απαραίτητη και επαρκή πληροφόρηση, ξεκινούν τον σχεδιασµό τρισδιάστατων µοντέλων µε τη βοήθεια του λογισµικού Softimage, σύµφωνα πάντα µε την ληφθείσα πληροφορία, η οποία συχνά εµπλουτίζεται από προϋπάρχοντα σχεδιαστικά αρχεία (CAD) που έχουν δηµιουργηθεί στο παρελθόν σε αντίστοιχες µελέτες. Έτσι διευκολύνεται σηµαντικά η συνολική διαδικασία. Επόµενο βήµα, είναι η επένδυση των επιφανειών των κτιρίων και των περιβαλλόντων χώρων µε τις κατάλληλες υφές (Textures), που πραγµατοποιείται από µια οµάδα γραφιστών, οι οποίοι συνεργάζονται µε τον υπεύθυνο αρχιτέκτονα. Εφόσον έχει ολοκληρωθεί η παραπάνω διαδικασία για όλες τις επιφάνειες που πρόκειται να προβληθούν, ξεκινάει το κοµµάτι της φωτορεαλιστικής απόδοσης (Rendering) από τους εργαζόµενους στο Τµήµα Τρισδιάστατων Γραφικών και Κίνησης. Μετά το τέλος της διαδικασίας του Rendering σειρά έχει η τοποθέτηση πηγών φωτός στο συνολικό εικονικό περιβάλλον, που πρόκειται να προβληθεί. Ο φωτισµός πραγµατοποιείται λαµβάνοντας υπ όψιν τις κάµερες που πρόκειται να τοποθετηθούν σύµφωνα µε την κίνηση - περιήγηση που πρόκειται να πραγµατοποιηθεί στο εικονικό περιβάλλον και στον τρισδιάστατο χώρο. Στη συνέχεια έχουµε την τοποθέτηση των καµερών από τους υπευθύνους του Τµήµατος Τρισδιάστατων Γραφικών και Κίνησης, οι οποίες ανάλογα µε το έργο που 103

104 104 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση έχουν αναλάβει είτε έχουν κίνηση είτε παραµένουν σταθερές στο χώρο. Στη συγκεκριµένη εφαρµογή έχουµε κάµερες µε κίνηση. Στο επόµενο βήµα µελετάται η κίνηση γύρω απ όλα τα κτίρια και τους εξωτερικούς, αλλά και τους εσωτερικούς χώρους, µε βάση την οπτική γωνία των καµερών κατά την περιήγηση. Η όλη διαδικασία γίνεται µε ανάλυση της διαδροµής καρέ-καρέ. Το αποτέλεσµα όλων των παραπάνω σταδίων επεξεργασίας συντελεί στον σχηµατισµό του συνολικού υλικού. Τα δεδοµένα εισέρχονται στο λογισµικό της SEOS, µε το οποίο έχει προµηθεύσει το Ίδρυµα η εταιρία Global. Το λογισµικό αυτό είναι υπεύθυνο για τον σωστό διαχωρισµό «κόψιµο» των αρχείων, µε τέτοιο τρόπο, ώστε το αρχείο να χωριστεί και να αναπαραχθεί σωστά από τους έξι προβολείς (projectors) που λειτουργούν µέσα στη Θόλο. Τέλος σειρά έχει η άµεση αναπαραγωγή του από τα προβολικά συστήµατα και η εµβύθιση και ξενάγηση των θεατών µέσα στο εικονικό περιβάλλον, που έχει δηµιουργηθεί. [18] 104

105 105 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Πίνακας Μεθοδολογίας κατά την οποία λειτουργεί το Ίδρυµα (Μείζονος Ελληνισµού), προκειµένου να περατωθεί ένα έργο το οποίο πρόκειται να προβληθεί στο θόλο. Ορίζεται το έργο Κάτω από την εποπτεία του αρχιτέκτονα, αρχαιολόγοι, ιστορικοί, τοπογράφοι, θεωρητικοί συλλέγουν Πληροφορία σχετική µε το έργο. Ο αρχιτέκτονας είναι υπεύθυνος να µετατρέψει την πληροφορία, που έχει συλλέξει σε υλικό, το οποίο να µπορεί να επεξεργαστεί το Τµήµα Τρισδιάστατων Γραφικών και Κίνησης. Οι υπεύθυνοι του τµήµατος Τρισδιάστατων Γραφικών και Κίνησης ξεκινούν να δηµιουργούν τρισδιάστατα αντικείµενα για το εικονικό περιβάλλον, κτίρια κ.λ.π. Οι γραφίστες µε τον αρχιτέκτονα αναλαµβάνουν να περάσουν υφές επάνω σε όλα τα τρισδιάστατα αντικείµενα Εφόσον δηµιουργηθούν οι υφές (textures) ξεκινάει η διαδικασία του φωτορεαλισµού (Rendering) για κάθε αντικείµενο του χώρου. Τοποθετείται ο κατάλληλος φωτισµός µέσω του λογισµικού Softimage για το κάθε αντικείµενο Τοποθετούνται οι κάµερες, οι οποίες ανάλογα το έργο είναι οι κινητές ή σταθερές. 105

106 106 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Γίνεται µελέτη της κίνησης στο χώρο και στα κτίρια καρέ καρέ Το υλικό που έχει ετοιµαστεί περνάται στο λογισµικό SEOS της εταιρίας Global, το οποίο «κόβει» τα αρχεία µε τέτοιο τρόπο, ώστε να χωριστούν σωστά προκειµένου να αναπαραχθούν από τους έξι προβολείς (projectors). Αναπαράγεται το εικονικό περιβάλλον και δηµιουργείται άµεσα µέσα στη θόλο, ενώ ταυτόχρονα γίνεται η εικονική ξενάγηση των χρηστών µέσα σε αυτό. Σχεδιάγραμμα 11 Πίνακας Μεθοδολογίας κατά την οποία λειτουργεί το Ίδρυμα (Μείζονος Ελληνισμού) 106

107 107 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση 4.24 Φωτορεαλιστικές εικόνες από τα κτίρια της Αρχαίας Αγοράς των Αθηνών Σχήμα 32 Ο ναός του Δία 107

108 108 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Σχήμα 33 - Το Ηφαιστείο 108

109 109 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Σχήμα 34 Το παλιό βουλευτήριο Σχήμα 35 - Η ρωμαική αγορά 109

110 110 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Σχήμα 36 - Η στοά του Αττάλου 110

111 111 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση 5. Συµπεράσµατα Η θεαµατικότητα της εφαρµογής που υλοποιήθηκε από το Ίδρυµα Μείζονος Ελληνισµού µας επιτρέπει να κατανοήσουµε πόσο εξελίχθηκε η τεχνολογία της εικονικής πραγµατικότητας, η οποία είχε αναπτυχθεί αρχικά για τεχνικές βιοµηχανικές εφαρµογές. Η θεαµατική πλευρά όµως υποστηρίζεται από τα κλασικά µοντέλα εννοιών και µεθοδολογιών που αναλύθηκαν στην παρούσα εργασία, όπου η δοσολογία των συστατικών µεταβάλλεται για να καλύψει τις νέες ψυχαγωγικές ανάγκες. Από τα εικονικά µοντέλα που έχουν αναπτυχθεί, στο µοντέλο G.Burdea ( υνητική πραγµατικότητα και οι τρεις θεµέλιες πτυχές της), η Εικονική Πραγµατικότητα περιγράφεται µε τα τρία I: Immersion (εµβύθιση) Interaction (αλληλεπίδραση) Imagination (φαντασία) Το Εικονικό Περιβάλλον θεωρείται ως ένα υπολογιστικό σύστηµα, η βασική διάκριση του ωστόσο από οποιοδήποτε άλλο συµβατικό υπολογιστικό σύστηµα έγκειται στο ότι θέτει τον άνθρωπο στο κέντρο και οργανώνεται γύρω από τις αισθήσεις του. Στο µοντέλο αυτό, η εµβύθιση που προσφέρεται στην εφαρµογή της Θόλου στηρίζεται στα τρισδιάστατα γραφικά, την στερεοσκοπία και την προτροπή χρήσης της περιφερειακής όρασης από τον θεατή. Η αλληλεπίδραση περιορίζεται στην ξενάγηση από τον πλοηγό του συστήµατος µέσα στο εικονικό περιβάλλον ενώ η φαντασία ενισχύεται από σεναριακά και σκηνοθετικά ευρήµατα, όπως η σκηνή του εξοστρακισµού (η ψηφοφορία του κοινού είναι ένα άλλο παράδειγµα αλληλεπίδρασης) ή η σταδιακή κατασκευή των κτιρίων µπροστά στα µάτια του θεατή σε παραγµατικό χρόνο. Αντίστοιχες αναλογίες µπορούµε να επιχειρήσουµε στο µοντέλο ταξινόµησης κατά Zeltzer. Ο Zeltzer έχει προτείνει µια τρισδιάστατη ταξινόµηση των εικονικών περιβαλλόντων, γνωστή ως κύβος Αυτονοµίας Αλληλεπίδρασης Παρουσίας (Autonomy Interaction Presence, AIP cube). Τα επίπεδα µετρώνται ως εξής : Αυτονοµία : η ικανότητα των αντικειµένων του εικονικού περιβάλλοντος να δρουν από µόνα τους. Τα αντικείµενα µπορούν να λειτουργούν ξεχωριστά υπό τον έλεγχο ενός προγράµµατος υπολογιστή είτε ακολουθώντας κάποιο προκαθορισµένο σενάριο, είτε παρουσιάζοντας προσαρµοστική συµπεριφορά. Τέτοιου τύπου αυτονοµία παρουσιάζεται στην εφαρµογή της Θόλου στους διάφορους χαρακτήρες που κινούνται αυτόνοµα αναπαριστώντας δραστηριότητες πολιτών ή τεχνιτών στην Αρχαία Αγορά. Αλληλεπίδραση : το ποσοστό στο οποίο το σύστηµα παρέχει έλεγχο των αντικειµένων του εικονικού περιβάλλοντος σε πραγµατικό χρόνο και µε 111

112 112 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση αληθοφανή τρόπο. Στη Θόλο, ο υπολογισµός της διαδροµής σε πραγµατικό χρόνο απαιτεί επιδεξιότητα εκ µέρους του πλοηγού, ώστε να επιβραδύνεται η κίνηση της κάµερας προς αποφυγή φαινοµένων ναυτίας στο θεατή. Παρουσία : το εύρος και η πιστότητα των αισθητηρίων καναλιών του χρήστη που ελέγχει το περιβάλλον. Αν εξαιρέσει κανείς τον πλοηγό, ο απλός θεατής, που ξεναγείται στην Αρχαία Αγορά, αισθάνεται παρών χάρη στη διευρυµένη στερεοσκοπία που απολαµβάνει. Η ξενάγηση γίνεται συνήθως από ψηλά, έτσι ώστε να φαίνεται ότι υπερίπταται του χώρου. Η δηµιουργία των παραπάνω µοντέλων, αλλά και η κατανόηση τους, είναι αποτέλεσµα µελέτης χρόνων, πειραµάτων αλλά και εφαρµογής τους επάνω σε πολλές περιπτώσεις δηµιουργίας εικονικών περιβαλλόντων. Αν θέλαµε να τα συγκρίνουµε, η κύρια διαφορά που παρατηρούµε είναι ότι το Μοντέλο G.Burdea θέτει τον άνθρωπο στο κέντρο, δηλαδή είναι ανθρωποκεντρικό, ενώ η Ταξινόµηση κατά Zeltzer αφορά περισσότερο τις ιδιότητες του εικονικού περιβάλλοντος αλλά και τις δυνατότητες του εκάστοτε συστήµατος. Πάνω στα µοντέλα αυτά είναι δυνατόν να εφαρµοσθούν οι µεθοδολογίες σχεδιασµού και αξιολόγησης εικονικών περιβαλλόντων που αναφέραµε: Μεθοδολογία κατά Kaur Μεθοδολογίες κατά Pares και Pares Πρότυπο και µεθοδολογία κατά Tanriverdi και Jacob Μεθοδολογίες κατά Gabbard, Hix και Swan Μεθοδολογίες κατά Sutcliffe και Kaur Σχεδίαση από την κορυφή προς τα κάτω Σχεδίαση απο τη βάση προς τα πάνω, σχεδίαση για απόδοση Συνδυασµός των προσεγγίσεων από την κορυφή προς τα κάτω και από τη βάση προς τα πάνω Από τις παραπάνω µεθοδολογίες σχεδιασµού και αξιολόγησης εικονικών περιβαλλόντων αυτή που µπορούµε να πούµε ότι πλησιάζει περισσότερο απ όλες την µεθοδολογία σύµφωνα µε την οποία εργάστηκαν οι άνθρωποι του Ιδρύµατος Μείζονος Ελληνισµού, ώστε να δηµιουργήσουν την Θόλος αλλά και να φέρουν σε πέρας την εφαρµογή της εικονικής περιήγησης στην αρχαία αγορά των Αθηνών, είναι η Μεθοδολογία κατά Kaur. Ακολουθείται δηλαδή µια διαδικασία µε την οποία αρχικά έχουµε την διαµόρφωση των απαιτήσεων αλλά και του στόχου που έχουµε να υλοποιήσουµε για το εικονικό περιβάλλον. Σαν δεύτερο στάδιο έχουµε τη συλλογή του απαραίτητου ερευνητικού υλικού, που είναι απαραίτητο για την σχεδίαση καθώς επιλέγουµε και την κατηγορία του εικονικού περιβάλλοντος σε αυτό το στάδιο, ώστε να επιτύχει καλύτερα 112

113 113 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση το στόχο που ορίζεται στο στάδιο απαιτήσεων. ηµιουργείται ένα αντιληπτικό πρότυπο, το οποίο περιλαµβάνει όλες τις αλληλεξαρτήσεις των µερών του. Στο πρότυπο αυτό, γίνεται αποκωδικοποίηση των αντιληπτικών δοµών του χρήστη και προσπάθεια προσαρµογής του εικονικού περιβάλλοντος σε αυτές. Στη συνέχεια έχουµε τη διαµόρφωση της δοµής. Εκτελούνται, στο στάδιο αυτό, δραστηριότητες που αφορούν τη διαµόρφωση του εικονικού περιβάλλοντος. Οι κατασκευές σχεδίων και διαγραµµάτων, έχουν ως αποτέλεσµα ένα διάγραµµα γραφικών της σκηνής που περιέχει τη δοµή του κώδικα του εικονικού περιβάλλοντος και τις συµπεριφορές των στοιχείων του. Στο τελικό στάδιο έχουµε τη δόµηση όπου το στάδιο αυτό αφορά περισσότερο τη φάση κωδικοποίησης τεχνολογίας λογισµικού. Η δόµηση αναφέρεται στην άµεση κωδικοποίηση των γραφικών της σκηνής, στη χρήση κώδικα προγραµµατισµού, ή στη χρήση κάποιου εργαλείου για την ολοκληρωτική δόµηση του εικονικού περιβάλλοντος. Η συνοπτική παρουσίαση της µεθοδολογίας που ακολουθήθηκε για την εφαρµογη του Ιδρύµατος Μείζονος Ελληνισµού στη Θόλος καταδεικνύει τη συσχέτιση µε τη µεθοδολογία σχεδίασης εικονικών περιβαλλόντων κατά Kaur: Ορίζεται το έργο και οι αρχικές προδιαγραφές Κάτω από την εποπτεία του αρχιτέκτονα, αρχαιολόγοι, ιστορικοί, τοπογράφοι, θεωρητικοί συλλέγουν πληροφορίες σχετικές µε το έργο Ο αρχιτέκτονας είναι υπεύθυνος να µετατρέψει την πληροφορία, που έχει συλλέξει σε υλικό, το οποίο να µπορεί να επεξεργαστεί το Τµήµα Τρισδιάστατων Γραφικών και Κίνησης Οι υπεύθυνοι του τµήµατος Τρισδιάστατων Γραφικών και Κίνησης δηµιουργούν τρισδιάστατα αντικείµενα για το εικονικό περιβάλλον, κτίρια κ.λ.π Οι γραφίστες µε τον αρχιτέκτονα αναλαµβάνουν να εφαρµόσουν υφές σε όλα τα τρισδιάστατα αντικείµενα Εφόσον δηµιουργηθούν οι υφές (textures) ακολουθεί η διαδικασία του φωτορεαλισµού (Rendering) για κάθε αντικείµενο του χώρου Τοποθετείται ο κατάλληλος φωτισµός µέσω του λογισµικού Softimage για κάθε αντικείµενο και κάθε σκηνή Τοποθετούνται οι κάµερες, οι οποίες µπορεί να είναι κινούµενες ή σταθερές Γίνεται µελέτη της κίνησης στο χώρο και στα κτίρια καρέ καρέ Το υλικό που έχει υλοποιηθεί µεταφέρεται στο λογισµικό SEOS της εταιρίας Global, το οποίο τεµαχίζει τα αρχεία κατά τρόπο ώστε να χωριστούν σωστά, προκειµένου να αναπαραχθούν από τους έξι προβολείς (projectors) 113

114 114 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Αναπαράγεται το εικονικό περιβάλλον και δηµιουργείται άµεσα, µέσα στη Θόλο, ενώ ταυτόχρονα γίνεται η εικονική ξενάγηση των χρηστών µέσα σε αυτό. Στη συγκεκριµένη ειδική εφαρµογή χρησιµοποιείται σαν εικονικό σύστηµα η Θόλος και για την δηµιουργία του εικονικού περιβάλλοντος χρησιµοποιήθηκε η µεθοδολογία σχεδίασης κατά Kaur. Συµπερασµατικά, µπορούµε να πούµε ότι δηµιουργήθηκε από την αρχή ένα εικονικό σύστηµα και σχεδιάστηκε ένα εικονικό περιβάλλον που θα λειτουργεί «µέσα σε αυτό». Παρόµοιες εφαρµογές βρίσκουν πρόσφορο έδαφος και σε άλλους χώρους, ώστε να προωθήσουν για παράδειγµα πολιτισµικά δρώµενα. Στην περίπτωση που οποιοδήποτε ίδρυµα, µουσείο, σχολείο θα επιθυµούσε να χρησιµοποιήσει µια αντίστοιχη εφαρµογή εικονικής πραγµατικότητας, µπορούµε να διακρίνουµε δύο µεθοδολογίες δηµιουργίας εικονικού συστήµατος και περιβάλλοντος. 1. Την περίπτωση όπου η τεχνολογία του συστήµατος είναι ήδη εγκατεστηµένη και αποµένει να δηµιουργηθεί το εικονικό περιβάλλον κατά τις απαιτήσεις του συστήµατος αλλά και τις προδιαγραφές που θα θέσει ο δηµιουργός. 2. Την περίπτωση όπου πρέπει να γίνει µελέτη εγκατάστασης της συγκεκριµένης τεχνολογίας και στην συνέχεια ο σχεδιασµός του εικονικού περιβάλλοντος. Η συγκεκριµένη περίπτωση είναι πολύ ενδιαφέρουσα καθώς ο δηµιουργός του εικονικού περιβάλοντος δεν περιορίζεται. Εξ αρχής υλοποιεί το σύστηµα στα µέτρα του και στις δικές του απαιτήσεις και στη συνέχεια δηµιουργεί το εικονικό περιβάλλον που επιθυµεί. Σε αντίθεση µε την πρώτη περίπτωση, όπου οι περιορισµοί είναι πάρα πολλοί και το σύστηµα είναι αυτό που καθοδηγεί προκειµένου να επιλέξουµε την κατηγορία του εικονικού περιβάλλοντος και στη συνέχεια να σχεδιάσουµε γι αυτό. Στην Ελλάδα νέοι πολιτιστικοί οργανισµοί, όπως η Στέγη Γραµµάτων και Τεχνών του Κοινωφελούς Ιδρύµατος «Αλέξανδρος Ωνάσης» ή το Νέο Μουσείο της Ακρόπολης, ετοιµάζουν αίθουσες εικονικής πραγµατικότητας. Οι αίθουσες αυτές προστίθενται στις υφιστάµενες στο Ίδρυµα Μείζονος Ελληνισµού, µε τις πολυάριθµες εφαρµογές του επάνω σε περιηγήσεις εικονικής πραγµατικότητας, στο Ευγενίδειο Πλανητάριο ή στο Τεχνικό Μουσείο Θεσσαλονίκης. Όλες αυτές οι εγκαταστάσεις απευθύνονται στο ευρύ κοινό και απαιτούν από το σχεδιαστή των εφαρµογών εικονικών περιβαλλόντων να µελετήσει προσεκτικά την εισαγωγή του θεαµατικού στοιχείου, το οποίο επιβάλλουν οι γιγαντιαίες διαστάσεις των οθονών, σε ένα περιεχόµενο που είναι κατά βάση εκπαιδευτικό µε πολιτιστικό περιεχόµενο. Ελπίζουµε ότι µε την παρούσα 114

115 115 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση εργασία συµβάλλουµε στην κατανόηση των βασικών παραµέτρων σχεδίασης εικονικών περιβαλλόντων για τέτοιου τύπου εφαρµογές.. 115

116 116 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση Βιβλιογραφία [1] Εικονική Πραγµατικότητα, Εγκυκλοπαίδεια «Πάπυρος Λαρούς Μπριτάννικα» τόµος 12 Grande Encyclopedie Larousse, Encyclopaedia Britannica, Εκδοτικός Οργανισµός Πάπυρος, 1981 [2] Frederick P.Brooks, What s Real about Virtual Reality, Jr. University of North Carolina at Chapel Hill (διαθέσιµο στην ιστοσελίδα [3] Εικονική Πραγµατικότητα - Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια ( [4] Βοσινάκης Σπυρίδων, Σχεδίαση και Υλοποίηση Εφαρµογών Εικονικής Πραγµατικότητας, Πανεπιστήµιο Αιγαίου (το παρόν κείµενο έχει βασιστεί στο άρθρο του Steve Bryson : Approaches to the Successful Design and Implementation of VR Applications ) [5] ηµήτρης Παπαδόπουλος, Σχεδιασµός Χώρος Πολιτισµός. Ιεραρχικές δοµές και Παραµετρικός σχεδιασµός, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Αρχιτεκτόνων Μηχανικών, 2007 [6] Εταιρεία Pineappleware [7] Fencott C., Towards a Design Methodology for Virtual Environments, Workshop on User Centered Design and Implementation of Virtual Environments, 1999, University of Teeside [8] Pares N. and Pares R., Interaction-Driven Virtual Reality Application Design A Particular Case: El Ball del Fanalet or Lightpools, In Presence Teleoperators, 2001 [9] Tanriverdi V. and Jacob R. J. K., VRID: A Design Model and Methodology for Developing Virtual Reality Interfaces, Proceedings of the ACM symposium on Virtual Reality software and technology, 2001 [10] [Gabbard et al, 1999]: Gabbard J. L., Hix D. and Swan J.E., 1999, User-centered design and evaluation of virtual environments, Computer Graphics and Applications, IEEE [Hix et al, 1999]: Hix D., Swan J. E., Gabbard J. L., McGee M., Durbin J. and King T., (1999), User-Centered Design and Evaluation of a Real-Time Battlefield Visualization Virtual Environment, Proceedings of the IEEE Virtual Reality [11] Sutcliffe A.G. and Kaur, K., Evaluating the usability of virtual reality user interfaces, Behaviour and Information Technology, 2001 [12] Βοσινάκης Σπυρίδων, Σχεδίαση και Υλοποίηση Εφαρµογών Εικονικής Πραγµατικότητας (το παρόν κείµενο έχει βασιστεί στο άρθρο του Steve Bryson: Approaches to the Succesful Design and Implementation of VR Applications ), Πανεπιστήµιο Αιγαίου Τµήµα Μηχανικών Σχεδίασης Προιόντων και Συστηµάτων [13] [14] Πληροφορίες Ιδρύµατος Μείζονος Ελληνισµού [15] Πληροφορίες από την Εταιρία Telmaco Πρωτοπόρος Τεχνική Εταιρεία στην Ελλάδα στους τοµείς της τεχνολογίας που σχετίζονται µε Εικόνα και Ήχο [16] BiRO (ΣΥΓΧΡΟΝΟ ΓΡΑΦΕΙΟ ΕΠΕ) 116

117 117 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση [17] SEOS προµηθεύτρια εταιρία λύσεων οπτικής επίδειξης, που προσφέρουν πλήρη σχέδιο, ανάπτυξη, παραγωγή, εγκατάσταση και την υπηρεσία υποστήριξης. Τα προϊόντα της χρησιµοποιούνται παγκοσµίως στους προσοµοιωτές για τη στρατιωτική και εµπορική πτήση, τον έλεγχο εναέριας κυκλοφορίας, το ναυτικό, τη µεταφορά επιφάνειας και τις ψηφιακές immersive εφαρµογές θεάτρων. [18] Αβραάµ Ωνασιάδης του τµήµατος Τρισδιάστατων Γραφικών και Κίνησης του Ιδρύµατος Μείζονος Ελληνισµού [19] Παναγιώτης Κυριακουλάκος, ΘΕΜΑΤΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΙΝΗΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑΣ Σειρά Κινηµατογράφος, Αθήνα, Εκδόσεις Καστανιώτη, 2007 [20] Σχεδίαση αλληλεπίδρασης και παρουσίασης πληροφοριών σε εφαρµογές αρχιτεκτονικής περιήγησης επιτραπέζιων συστηµάτων εικονικής πραγµατικότητας. ήµητρα Χασανίδου, Ηµεροµηνία: 27/2/2008 ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΙΕΥΘΥΝΣΕΙΣ (the role of virtual reality in education )

118 118 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ A Γενική Επισκόπηση Πεδίων εφαρµογής Εικονικών Περιβαλλόντων Σχέδια (Planning) Τα εικονικά κτίρια παράγονται είτε από γραφήµατα τα οποία έχουν γίνει σε απλό χαρτί, είτε από γραφήµατα τα οποία είναι αποτέλεσµα ειδικού software (CAD), άλλα και στις δυο περιπτώσεις η κατασκευή είναι 100% ακριβής και στη σωστή κλίµακα. Αυτό έχει ως αποτέλεσµα την αποφυγή λαθών και παραβλέψεων στα συγκεκριµένα πλάνα, όσον άφορα τουλάχιστον την φυσική κατασκευή, µε απώτερο σκοπό την αποφυγή σηµαντικά υψηλών κονδυλίων. Μετατροπές στην κατασκευή και στον σχεδιασµό µπορούν να γίνουν σε πραγµατικό χρόνο, δίνοντας την δυνατότητα της τελειότητας των σχεδίων µε ένα µοναδικό τρόπο, αφού είναι δυνατόν να τα βλέπουµε µπροστά µας. Γραφήματα εικονικών κτιρίων Visualization Η µέθοδος κατασκευής κτιρίων, ουσιαστικά σηµαίνει την χρησιµοποίηση σχεδίου σε Gant Chart Format. Αυτή η µέθοδος δεν αποτελεί και την καλύτερη όσον άφορα την καλή επικοινωνία µεταξύ των διάφορων συµβαλλόµενων µερών. Στις µέρες µας είναι απαραίτητο να χτίζεται η εµπιστοσύνη µεταξύ των διάφορων µερών και να δίνεται η δυνατότητα στους ιδιοκτήτες και στους χρήστες να έχουν µια συµβατή οδό επικοινωνίας σχετικά µε την εξέλιξη της κατασκευής. Ο κύριος λόγος ύπαρξης προβληµάτων είναι ότι οι περισσότεροι δεν έχουν πλήρη αντίληψη της πραγµατικότητας. Για την κατασκευή πολυώροφων κτιρίων κάποιος χρειάζεται να κατέχει γνώσεις και αντίληψη της τρισδιάστατης πραγµατικότητας ώστε να καταφέρει επιτυχώς να ολοκληρώσει τα σχέδια. 118

119 119 Τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας - Εφαρμογές στην αρχιτεκτονική παρουσίαση 119