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Lezione 6

3D e VR display

A cosa servono i display 3D e per VR In generale attraverso un display possiamo visualizzare

Scene sintetiche o reali Dati astratti (es. tempo, concetti)

Tecnologia e tipologia a seconda dello scopo Tipi e tecnologie:

Illuminazione: naturale, a incandescenza, catodica, led, bio/chemio/foto-luminescenza

Immagine: tecnologie comuni come CRT, LCD, OLED; meno comuni come plasma, DLP, laser, led, TMOS (Temporary Interleaved)

Prof. R. Folgieri Realtà Virtuali aa 2010/2011

Tipi e tecnologie

Illuminazione: naturale, a incandescenza, catodica, led, bio/chemio/foto-luminescenza

Immagini:tecnologie comuni: CRT, LCD, OLED;Tecnologie meno comuni: plasma, DLP, laser, led, TMOS


Proprietà delle immagini

Oltre a costi e scopi, occorre considerare proprietà.

Principali caratteristiche da considerare:

• Luminosità

• Contrasto

• Colore

• Risoluzione


Proprietà delle immagini - luminosità

• HD(R)D, High Dynamic Range Display

• Display trasparenti (see-through)

•Condizionata da:

• luminosità dell’ambiente

• distanza di proiezione


Proprietà delle immagini - contrasto

• Differenza tra i livelli di bianco e nero

• livelli di nero:

• nei proiettori livelli alti di nero (gigio)

• dipende dalla riflessione del display

• alcuni display permettono livelli di nero estremamente

bassi


Proprietà delle immagini - colore

• Tricromatico (RGB, Red, Green, Blu)

• spazialmente interpolato (sub-pixel) secondo varie

fome

• interpolato anche in termini di tempo

• oggi display a quattro colori

• anche display monocromatici


Proprietà delle immagini - risoluzione• spaziale

• ppi (pixel per pollice) per i display digitali

• in alcuni casi difficili da valutare

• frequenza per i display analogici

Un esempio:

• la “retina” del display dell’iPhone è 325 DPI (punti per

pollice), corrispondente a 42 CPD(1) alla distanza di 30cm

• la visione umana (senza difetti) è di 50 CPD(1) CPD sta per Cycle Per Degrees (cicli per grado) e misura la risoluzione ancolare, cioè

quanto un occhio può distinguere un oggetto da un altro in termini di angoli visivi


Proprietà Video

Pixel latency in microsecondi Un’elevata latenza induce il cosiddetto motion blur

(sfuocatura di movimento). Può essere ocmpensata preventivamente

Nel cinema sono usati 25 frame per secondo (FPS) Nel cinema 3D si usano 150 FPS Un’alternanza tripla di flash 150/6 = 25


Proprietà Visualizzazione: campo visivo

Field of View (FoV) Nell’uomo:

200 gradi in direzione orizzontale 130 gradi in direzione verticale 120 gradi di sovrapposizione binoculare

CAVE (display immersivi) coprono 100% 100-120 gradi sono ragionevoli HMD (Head Mounted Display) coprono un Fov

molto limitato


Proprietà Visualizzazione: parallasse (testa)

Capacità di mostrare scene da differenti angoli (come se si potesse guardare negli angoli del monitor)


Proprietà Visualizzazione: campo dello sguardo Field of Regard (FoR) CAVE a 6 pareti fornisce il 100% FoR

Fonte delle immagini: Stanislav Stankovic


Proprietà Visualizzazione: distanza focale

La visione umana converge con alcuni aggiuntamenti: Il punto focale degli occhi

(aggiustamento) La distanza focale dal piano di

proiezione (display) Una percezione errata della

profondità può fornire un aspetto errato dell’oggetto osservato


Altre proprietà dei display

Overlay Display semi-trasparenti (see-trough):

heads-up, display, HMD Display semi-opachi Display per realtà aumentata Maschera l’oggetto reale

e lo rimpiazza con unovirtuale

Multicanalità: alcuni display visualizzano

più immagini simultaneamente


Altri fattori riguardanti i display

Dimensioni Peso Interfaccia Igiene e sicurezza Affidabilità Utilizzo all’interno o all’esterno Ergonomia Durata (in termini di uso)


Tipi di display

IMMERSIVI SEMI - IMMERSIVI NON IMMERSIVI

scena attorno all’utente

utente attorno alla scena


HMD (Head Mounted Display)

Due display di dimensioni ridotte incorporati in un caschetto

Head tracking per immersività

Il movimento della testa permette l’esplorazione dell’ambiente virtuale

Le lenti forniscono la percezione che le immagini stiano arrivando da una distanza maggiore

Molti modelli disponibili…


BOOM (Binocular Omni-Orientation Monitor)

Head based VR


Virtual retina display

L’immagine è formata direttamente nell’occhio

Trasmissione tramite laser Funziona similmente a un tubo catodico Molti vantaggi Ancora in fase di studio (Washinton

University)


CAVE Molti tipi Acronimo di Cave Automatic Virtual Environment


Imax 3D


Flight Simulator

Display immersivo Orientamento 3D Fedback potenza


Hand based display

Detti anche palm-VR device (solitamente schermo) piccolo tanto da poter

essere tenuto in mano dall’utente a lungo trascurato oggi visti i progressi di miniaturizzazione il concetto è

stato ripreso particolarmente adatto ad Augmented Reality

Esempi: mappe, impianti Metafora: punto di contatto tra mondo fisico e mondo

virtuale


Visual Display: note conclusive

Paradigma Visual Display: visione senso primario in molte applicazioni

Scelta di VD dipende da scopo dell’applicazione Spesso scelti per via di costi o di inclusione di più

partecipanti Svantaggi: Poca immersività

Tre tipi di VD, ognuno con vantaggi da considerare in fase di design dell’applicazione Stationary Displays (Fishtank and Projection) Head-based Displays (Occlusive and Nonocclusive) Hand-based Displays


Confronto tra tipi display (1) Vantaggi Stationary Display (Projection)

Risoluzione più alta di HMD Campo di visualizzazione più ampio Presenza utente possibile più a lungo Più alta tolleranza per display latency User mobility più elevata (meno cavi) Rischi più bassi per salute/sicurezza Migliore per visione di gruppo


Confronto tra tipi display (2) Vantaggi Head-based Display

Costo inferiore FoR completo Portabilità Utilizzo per Augmented Reality Può isolare dal mondo reale Uso di strumenti di simulazione di tatto senza visibilità dell’Hw Richiesto meno spazio fisico Meno influenzati da luce ambiente

Vantaggi Hand-based Display Mobilità utente maggiore Portabilità maggiore Possono essere combinati con stationary display


Considerazioni (1) Paradigmi projection-based espandono in dimensioni

e possibilità i display monitor-based Vantaggi: incrementano il campo visivo causano minor stress per la salute sono particolarmente adatti per progetti collaborativi Combinazione di molte feature (risoluzione, campo

visivo, ecc) rendono l’esperienza più “immersiva” Svantaggi: Maggiori spese per strumenti e maintenance Spesso usati in modo non immersivo, divenendo

quasi non-VR


Considerazioni (2) Paradigmi head-based identificati con VR. Vantaggi: oggi modelli poco costosi permettono di

sperimentare VR permettono FoR e FoV completo

Svantaggi: ancora poco ergonomici Paradigmi See-through Head-based importanti per

Augmented Reality. A volte usati in combinazione con HMD. Vantaggi: l’utente può manipolare e vedere il mondo reale possibilità di mappare un virtual world in un altro


Approfondimenti

Cosa si intende per aural display? Quali potrebbero essere i vantaggi di utilizzo?

Quali sono gli svantaggi (se ve ne sono)?

Cosa si intende per display Aptici? Quali vantaggi presentano?

Quali svantaggi?


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