Realtà Virtuali Prof. Raffaella Folgieri, aa 2013/2014. Realizzare la VR: i software

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1 Realtà Virtuali Prof. Raffaella Folgieri, aa 2013/2014 Realizzare la VR: i software

2 Piattaforme per la VR: VRML Il più diffuso: VRML (Virtual Reality Modeling Language) Rappresentazioni 3D interattive anche per web Rendering di poligoni tridimensionali attraverso spigoli Informazioni su colore, superfici (opacità, brillantezza), fonti luminose Gestione animazione e suoni tramite procedure ed eventi I browser non lo supportano, ma esistono plug-in Non semplice per neofiti

3 Editor ed esempi VRLM Editor: FreeWRL (gratuito): Webseed Studio 3D (a pagamento) : OpenVRLM: White_Dune (gratuito): Qualche esempio:

4 Piattaforme per la VR: X3D Linguaggio per descrizione di ambienti virtuali interattivi. Sviluppato dal Web 3D Consortium Evoluzione del VRML Basato su XML Permette di descrivere: Ambiente (caratteristiche. Es. sfondo.) Oggetti (posizione, geometria, colore) Illuminazione Audio Osservatore (caratteristiche, posizione) Animazioni (associate a oggetti, luci, audio, osservatore, ecc.) Interazione ambiente/osservatore Manipolazione dell ambiente virtuale tramite scripting (javascript, Java) File X3D: file XML che descrive ambiente virtuale (come grafo della scena)

5 Piattaforme per la VR: OpenVRML Progetto open source Gratuito. Licenza GNU GPL. visione oggetti tridimensionali in VRML e X3D in applicazioni web plugin basato su GTK+ (1) per render mondi X3D e VRML nei browser Sito web: (1) acronimo per GIMP ToolKit: insieme di strumenti per la creazione di interfacce grafiche, sviluppato in C.

6 VR immersiva Eidolab: Chi: Teatro Virtuale:

7 Desktop VR, semi-immersiva Grafica 3D e 3D modeling simulazione, riproduzione, game (engine) Interazione Grafica 3D utilizzata per giochi, e applicazioni con immagini in movimento, quando occorre disegnare l'immagine volte al secondo servono grandi prestazioni, piu' di quanto CPU fornisce

8 La pipeline grafica insieme di operazioni e trasformazioni geometriche, effettuate in sequenza sugli elementi grafici trasforma figure tridimensionali (3D), in valori di illuminazione dei punti dello schermo pipeline in parte implementata in hardware (apposite schede grafiche, veri e propri processori paralleli) assieme alle schede: software per utilizzarle (driver e librerie di funzioni software utilizzate dai developer). stretto legame con schede Librerie (API: Application Standard Interfaces) per uso delle schede si sono standardizzate. Si ha: OpenGL, di un consorzio di fornitori (inizialmente da librerie SGI) DirectX di Microsoft, per uso schede grafiche con Windows. Le librerie forniscono la pipeline grafica

9 Fasi della pipeline grafica Definizione oggetti grafici (Application Stage): fase gestita dalla CPU posizione oggetti da disegnare: visibili o no, in che posizione sono, dove sono le luci, da dove viene osservata la scena ecc. Trasformazioni geometriche/calcolo luci (Transform & Lighting o Geometry Stage) oggetti ruotati e proiettati sul piano dello schermo fase implementata in hardware in molte schede grafiche Calcolo dei valori di illuminazione di tutti i pixel dello schermo (Rastering Stage) vengono applicate textures e vari effetti si calcola quali punti sono nascosti da oggetti avanti ad essi immagine disegnata in area di memoria detta frame buffer. frame buffer convertito in segnali inviati allo schermo.

10 Pipeline grafica: dettagli geometry stage effettuato in moderne schede grafiche da hardware mediante da componenti dette vertex shaders unita' che effettuano raster stage dette pixel shaders come precedenti, ce ne sono piu' di una e lavorano in parallelo Vi sono unita' speciali per il calcolo e l'applicazione delle texture. Texture = immagini bidimensionali che rappresentano le superfici (rugosita' pareti, disegni dei pavimenti, superficie della pelle, ecc): disegni in due dimensioni (2D) poi incollate sulle superfici

11 Grafo di una scena Concetto collegato al precedente Descrizione dello stato attuale del mondo virtuale Organizzazione gerarchica degli oggetti Può cambiare nel tempo Nodi: albero di trasformazione gerarchica Le dita che si muovono comportano che si muova la mano Foglie Fine di un albero MONDO

12 Un classico evergreen La mitica teapot: =The_History_of_The_Teapot

13 3D modeling software CAD/3D Modeling. Molti: 3D Studio MAX, Maya, Houdini, SolidWorks, LightWave3D, AutoCAD, CATIA, Presagis, Multigen, Cinema 4D, XSI ecc. ecc. Altri free, open source: Art of illusion: Make Human: Motori di rendering open source: Aqsis: LuxRender: POV-ray:

14 3D modeling software Blender Game engine Free, scaricabile Open source

15 3D modeling software Da guardare: Google Sketchup: Testimonia interesse crescente per 3D HD view (Microsoft): Come sopra

16 Ambienti di modeling di desktop VR Detti anche MUVE (Multi User Virtual Environment) Il più famoso: Second Life (Linden Lab, giugno 2003) Residenti: avatar Personaggio digitale personalizzabile che rappresenta l utente Può caminare, parlare, volare, ecc Moneta interna (Linden Currency). 1 $ USD= 267 L$ Anche business virtuali/reali. Gratuito (base) Nel 2011 comunità crescente server/settimana supporto crescita Linguaggio LSL (Linden Scripting Language), simile a C o Java Teen Second Life: versione riservata ai teenager (Teen Grid) Due case study: IBM e NASA

17 Desktop VR: Second Life Svantaggi: Tempi e costi di apprendimento Numerose distrazioni Occorre download sw specifico e schede grafiche specifiche Neccessità buona broadband No sensi addiction Vantaggi potenziali: Facile accesso e basso costo Costi ridotti per uso standard e infrastruture emergenti Veloce verifica free trial-and-error Miglioramento apprendimento attraverso sessioni interattive, immersive Ambiente cooperativo. Riduzione viaggi. Aumento efficienza.

18 Desktop VR: altri MUVE Active Worlds ( ) Entropia Universe Italcity There ( ha chiuso ma dice che riaprirà

19 Approfondimenti VRML GTK+ Pipeline grafica Grafo della scena Rendering ed equazione di rendering OpenGL Kinematics modeling Behavior modeling Physical modeling Light field rendering, computational imaging Lumigraphs multi-camera arrays Spherical panoramas & videos Aspetti teorici grafica 3D: