ΕΙΚΟΝΙΚΗ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ (VIRTUAL REALITY)

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΓΡΑΦΙΚΕΣ ΤΕΧΝΕΣ - ΠΟΛΥΜΕΣΑ ΓΤΠ61 ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΠΟΛΥΜΕΣΑ ΕΙΚΟΝΙΚΗ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ (VIRTUAL REALITY) Κόνιαρης Γεώργιος Καθηγήτρια-Σύµβουλος: ρ. άφνη Οικονόµου Θεσσαλονίκη, Μάιος 2007

οµή της Παρουσίασης 1. Εισαγωγή 2. Η έννοια της εικονικής πραγµατικότητας 3. Κατηγορίες εικονικών περιβαλλόντων 4. Γλώσσα µοντελοποίησης εικονικής πραγµατικότητας (Virtual Reality Modeling Language VRML) 5. Εφαρµογές της Εικονικής Πραγµατικότητας 6. Η εικονική πραγµατικότητα στην Ελλάδα 7. Συµπεράσµατα-Παρατηρήσεις 2

Εισαγωγή Η εικονική πραγµατικότητα δεν είναι παρά µια ακόµα µορφή διασύνδεσης του ανθρώπου µε τον υπολογιστή. Οόροςεικονικήπραγµατικότητα αναφέρεται σε ένα ιδεατό περιβάλλον, κατασκευασµένο µε ηλεκτρονικό υπολογιστή, µέσα στο οποίο ένα ή περισσότερα άτοµα βιώνουν ένα συνθετικό τρισδιάστατο χώρο έχοντας την αίσθηση ότι βρίσκονται µέσα σε αυτόν. 3

ΗΈννοιατηςΕικονικής Πραγµατικότητας Ορισµοί (1/4) Ο πατέρας του όρου Jaron Lanier, έδωσε τον εξής ορισµό το1989: «Ένα αλληλεπιδραστικό, τρισδιάστατο περιβάλλον, φτιαγµένο από υπολογιστή, στο οποίο µπορεί κάποιος να εµβυθιστεί» 4

ΗΈννοιατηςΕικονικής Πραγµατικότητας Ορισµοί (2/4) Οι πιο δηµοφιλείς απόπειρες ορισµού της εικονικής πραγµατικότητας αναφέρονται: α) στην τεχνολογία που χρησιµοποιείται: η εικονική πραγµατικότητα είναι µια τεχνολογία βασισµένη σε ηλεκτρονικό υπολογιστή που ενσωµατώνει εξειδικευµένες µονάδες εισόδου (γάντια δεδοµένων ή απτικά γάντια data gloves, τρισδιάστατο ποντίκι -3D mouse) και εξόδου (στερεοσκοπικά κιάλια goggles ή head-mounted displays) που επιτρέπουν στο χρήστη να αλληλεπιδράσει µε ένα συνθετικό περιβάλλον σαν να αλληλεπιδρούσε στον «πραγµατικό κόσµο» (real world). 5

ΗΈννοιατηςΕικονικής Πραγµατικότητας Ορισµοί (3/4) β) στις ιδιότητές της: η εικονική πραγµατικότητα είναι ένα τρισδιάστατο συνθετικό περιβάλλον που αναπαράγεται αναδραστικά στις ενέργειες του χρήστη σε «πραγµατικό χρόνο» (real time). 6

ΗΈννοιατηςΕικονικής Πραγµατικότητας Ορισµοί (4/4) Αναφέρεται και ως: «Εικονικά Περιβάλλοντα», «συστήµατα εικονικών περιβαλλόντων» ή «εικονικοί κόσµοι» Kalawsky (1994): «ένα εικονικό περιβάλλον είναι µία συνθετική αισθητήρια εµπειρία που µεταδίδει φυσικά και αφηρηµένα στοιχεία στο άτοµο (δηλαδή στον χρήστη του συστήµατος) που τη βιώνει. Αυτήηαισθητήριαεµπειρία γεννιέται από ένα υπολογιστικό σύστηµα µέσω της παρουσίασης, στα ανθρώπινα αισθητήρια συστήµατα, µιας διεπαφής ανθρώπου υπολογιστή που προσεγγίζει διάφορες ιδιότητες του πραγµατικού κόσµου. Αυτή η διεπαφή έχει τη µορφή τρισδιάστατου απεικονιστικού περιβάλλοντος το οποίο συνίστανται σε αντικείµενα και φαινόµενα» 7

ΗΚαινοτοµία της Εικονικής Πραγµατικότητας επέτρεψε στον άνθρωπο να ξεπεράσει τον κλασικό τρόπο διάδρασης µε τον ηλεκτρονικό υπολογιστή, µέσω των στατικών µέσων διεπαφής όπως το ποντίκι και το πληκτρολόγιο, και να µπει και να πλοηγηθεί σε ένα τρισδιάστατο τεχνητό κόσµο. Η εικονική πραγµατικότητα έχει αναφερθεί ως «το εισιτήριο σε έναν άλλο κόσµο» ήως«ένας ανοικτός κόσµος όπου το µυαλό του ανθρώπου είναι ο µόνος περιορισµός» 8

Θεµελιώδη οµικά Στοιχεία 1. Περιεχόµενο: τα αντικείµενα που περιέχονται σε ένα εικονικό περιβάλλον 2. Γεωµετρία: η περιγραφή του περιβάλλοντος µέσα στο οποίο τοποθετείται το περιεχόµενο 3. υναµική: οι κανόνες που διέπουν την αλληλεπίδραση µεταξύ του περιεχοµένου των περιβαλλόντων 9

Θεµελιώδεις έννοιες εικονικών περιβαλλόντων (1/2) Εµβύθιση (immersion): ψευδαίσθηση της ύπαρξης του χρήστη µέσα σε ένα εικονικό περιβάλλον Αλληλεπίδραση (interaction): ηδυνητική αναπαραγωγή του εικονικού περιβάλλοντος σε «πραγµατικό χρόνο» ανάλογα µε τιςενέργειεςτου χρήστη Πλοήγηση: η πλοήγηση σε περιβάλλοντα εικονικής πραγµατικότητας γίνεται µε διαισθητικό και φυσικό τρόπο 10

Θεµελιώδεις έννοιες εικονικών περιβαλλόντων (2/2) Οτιδήποτε αναπαρίσταται στην εικονική πραγµατικότητα δεν υπάρχει απαραίτητα στην πραγµατικότητα, αλλά απαιτεί την ικανότητα του χρηστή να φανταστεί (imagine) πράγµατα που δεν υπάρχουν Immersion Interaction Ι 3 Imagination το τρίγωνο των τριών Ι του εικονικού περιβάλλοντος όπως παρουσιάζεται από τους Burdea & Coiffet 11

Υλικό συσκευές χειρός (hand-held devices) όπως joystick, space ball ή 3D mouse, γάντια δεδοµένων (data gloves), ιχνηλάτες θέσης (position trackers) ή επεξεργαστές βίντεο στερεοσκοπικά κράνη (head-mounted displays HMD) συστήµατα προβολής απτικές συσκευές ή συσκευές ανάδρασης συσκευές τρισδιάστατου ήχου 12

Κατηγορίες Εικονικών Περιβαλλόντων (1/2) 1. Περιβάλλοντα εµβύθισης (αποµόνωση από τον πραγµατικό κόσµο µε τη χρήση κράνους) 2. Περιβάλλοντα µη βύθισης ή γραφείου (αναπαράσταση σε οθόνη υπολογιστή) 3. Προβαλλόµενα περιβάλλοντα (προβολή του εικονικού περιβάλλοντος σε ένα φυσικό χώρο) (video) 4. Περιβάλλοντα επαυξηµένης πραγµατικότητας (τα εικονικά αντικείµενα προβάλλονται πάνω στον πραγµατικό κόσµο) (video) 13

Κατηγορίες Εικονικών Περιβαλλόντων (2/2) Συνεργατικά περιβάλλοντα εικονικής πραγµατικότητας (ΣΠΕΠ) επεκτείνουν τον ορισµό των εικονικών περιβαλλόντων µιλώντας για εικονικά περιβάλλοντα που παρέχουν την κατάλληλη υποδοµή για την υποστήριξη συνεργασίας. Πρόκειται για λογισµικό που υποστηρίζει τους χρήστες στη διαχείριση των πολλαπλών µέσων επικοινωνίας που παρέχονται µέσω διαδικτύου. Στους συµµετέχοντες παρέχονται γραφικές αναπαραστάσεις του εαυτού τους, αποκαλούµενες εικονικοί εκπρόσωποι (avatars) 14

Γλώσσα Μοντελοποίησης Εικονικής Πραγµατικότητας (Virtual Reality Modeling Language - VRML) γλώσσα γενικής εφαρµογής για την περιγραφή αλληλεπιδρώντων τρισδιάστατων αντικειµένων που διανέµονται µέσω του διαδικτύου. ένας συγκεκριµένος τύπου αρχείου, ο οποίος περιέχει µια ASCII περιγραφή τρισδιάστατων σκηνών γιαναδούµε ένααρχείοvrml (πχ test.wrl), χρειάζεται ένα αντίστοιχο πρόγραµµα θέασης (viewer) ή πρόσβασης (browser) στο διαδίκτυο. 15

Εφαρµογές της Εικονικής Πραγµατικότητας (1/2) Τέχνες και διασκέδαση Μάρκετινγκ Τηλεχειρισµός Τηλεπαρουσία-συνεργατικά περιβάλλοντα Εφαρµογές σχεδιασµού και αξιολόγησης Εκπαίδευση Εξάσκηση (προσοµοιωτές πτήσης) Εφαρµογές για ανθρώπους µε ειδικές ανάγκες 16

Εφαρµογές της Εικονικής Πραγµατικότητας (2/2) Επιστήµες - φυσική - χηµεία - βιολογία - ιατρική (τοµέας διάγνωσης & θεραπείας) 17

Η εικονική πραγµατικότητα στην Ελλάδα Ίδρυµα Μείζονος Ελληνισµού -κιβωτός -µαγική οθόνη -εικονικός κινηµατογράφος µεταφέρουν µικρούς και µεγάλους σε µαγικούς κόσµους της πολιτιστικής µας κληρονοµιάς Ίδρυµα Ευγενίδου λειτουργεί ένα υπερσύγχρονο πλανητάριο 18

Συµπεράσµατα (1/3) µια τεχνολογία που αναπτύσσεται µε ραγδαίους ρυθµούς τα τελευταία χρόνια και προβλέπεται να καθιερωθεί στα επόµενα χρόνια ως το νέο περιβάλλον εργασίας σε πολλούς τοµείς σε αντίθεση µε το παρελθόν, όπου οι τεχνολογίες και οι συνθήκες που επικρατούσαν δεν ήταν αρκετά ώριµες, γιαναδεχτούντηνεικονικήπραγµατικότητα, το µέλλον υπόσχεται µια συνεχή ανάπτυξή της σε πιο στέρεες βάσεις 19

Συµπεράσµατα (2/3) τελευταία γίνονται προσπάθειες να συγκεντρωθεί όλη η γνώση που έχει συσσωρευτεί διάσπαρτη σε ερευνητικά ιδρύµατα και εταιρείες που ασχολούνται µε την Εικονική Πραγµατικότητα, µε σκοπό τόσο την κατανόηση των αναγκών όσο και την ανάπτυξη οδηγιών για τη σχεδίαση και υλοποίηση των περιβαλλόντων εικονικής πραγµατικότητας. η συνεχής ανάπτυξη της τεχνολογίας, δίνει τη δυνατότητα για αναβάθµιση της ποιότητας της εµβύθισης που µπορεί να γίνει αντιληπτή από το χρήστη, µέσω της βελτίωσης των συσκευών εισόδου/εξόδου 20

Συµπεράσµατα (3/3) µείωση του κόστους των συσκευών εισόδου/εξόδου, που τουλάχιστον µέχρι τώρα είναι απαγορευτικό για το µέσο χρήστη Είναι ένα µέσο, όπως τόσα άλλα, που τα αποτελέσµατά της κρίνονται από το πώς χρησιµοποιείται από τον άνθρωπο. Παρόλα αυτά οι ερευνητές θεωρούν ότι είναι πολύ νωρίς ακόµη για να αξιολογήσει κανείς εµπεριστατωµένα τις αρνητικές ή θετικές επιπτώσεις. δεν θα αργήσει η µέρα που η Εικονική Πραγµατικότητα θα βρεθεί σε κάθε σπίτι, ιδιαίτερα αν υποστηριχθεί από τον τοµέα της ψυχαγωγίας και των παιχνιδιών. 21

Βιβλιογραφία Kalawsky, R. (2000) The science of virtual reality and virtual environments. England: Addison-Wesley Publishing Company. Ellis, S.R. (1991) Prologue. Pictorial Communication in virtual and real environments, S.R. Ellis, M. Kaiser & A.J. Grunwald (eds.), London: Taylor and Francis, σ. 3-11. Thalmann, D. (1994) Automatic control and behaviour of virtual actors. Interacting with virtual environments, L. MacDonald & J. Vince (eds.), Chichester-NY: John Wiley & Sons, σ. 217-228. Burdea G. & P. Coiffet (2003) Virtual Reality Technology, 2nd edition, Wiley, NJ. Benford, S., Greenhalgh, C., Rodden, T. & Pycock, J. (2001) Collaborative Virtual Environments. Communications of the ACM, 44(7), ACM Press, pp. 79-85. http://el.wikipedia.org (2007), Εικονική Πραγµατικότητα, [Online], ιαθέσιµο από: <http://el.wikipedia.org/wiki/εικονική_πραγµατικότητα> [29 April 2007]. www.eugenfound.edu.gr (n.d), Ενότητα: εξοπλισµός, [Online], ιαθέσιµο από: <http://www.eugenfound.edu.gr/portal/gr/62/12/3/1/showdoc.html> [29 April 2007]. http://vr.ime.gr (n.d), Εικονική Πραγµατικότητα: Εκθέµατα, [Online], ιαθέσιµο από: <http://vr.ime.gr/gr/docs/in_exhibits.html>, [29 April 2007]. Βοσινάκης Σ. (2003), ιδακτορική ιατριβή: Ευφυείς Πράκτορες σε Εικονικά Περιβάλλοντα, [Online], ιαθέσιµο από: <http://www.syros.aegean.gr/users/spyrosv/papers/phd%20dissertation.pdf> [28 April 2007]. Γιαννακά Α. (2006) Εικονική Πραγµατικότητα, [Online] ιαθέσιµο από: <http://dlib.ionio.gr/ctheses/0506tab575a/giannaka_virtualreality.pdf > [30 April 2007]. ηµητριάδης Σ., Ποµπόρτσης Α. & Τριανταφύλλου Ε. 2004, Τεχνολογία Πολυµέσων Θεωρία και Πράξη, Τζιόλας, Θεσσαλονίκη Οικονόµου. (2005), Συνεργατικά περιβάλλοντα εικονικής πραγµατικότητας και εικονικοί εκπρόσωποι στην διάθεση του πολιτισµού, [Online], ιαθέσιµο από: <http://www.aegean.gr/culturaltec/c_karagiannidis/cscl/economou2005.pdf> [28 April 2007]. Τερζίδης Κ. (2004), Πληροφορική -Πολυµέσα, τόµος Α: Ηλεκτρονικοί Υπολογιστές στις Γραφικές Τέχνες, ΕΑΠ, Πάτρα

Ευχαριστώ για την προσοχή σας.

Περιβάλλον εµβύθισης 24

Περιβάλλον µη βύθισης ή γραφείου 25

Προβαλλόµενο περιβάλλον 26

Περιβάλλον επαυξηµένης πραγµατικότητας 27

Συνεργατικό περιβάλλον εικονικής πραγµατικότητας (ΣΠΕΠ) 28

εικονικοί εκπρόσωποι (avatars) 29

Παράδειγµα αρχείουγλώσσαςvrml (test.wrl) #VRML V1.0 ascii Sphere { radius 5 } # ηµιουργία σφαίρας. 30

Αλληλεπίδραση µε τον εικονικό κόσµο στην «Κιβωτό» Εικονικής Πραγµατικότητας του Ελληνικού Κόσµου 31

εικονικές παρουσιάσεις στο σύστηµα Εικονικής Πραγµατικότητας «Μαγική Οθόνη» του Ελληνικού Κόσµου. 32

Το πλανητάριο του Ιδρύµατος Ευγενίδου 33