Visualização 3D

Prof. Dr. Annibal Hetem Jr.

Objetivo

• O objetivo de se usar “Visão 3D” em Realidade Virtual é garantir (e facilitar) a imersão.

VISÃO ESTÉREO

A Visão Estéreo é uma das principais informações de profundidade na visão do ser humano.

A Visão Estéreo tem este nome por precisar do uso de ambos os olhos. Assim como a audição estéreo requer ambos os ouvidos.

Visão Estéreo x Visão 3D

• Popularmente a visão estéreo é chamada de visão 3D.

• No entanto, existem visões 3D que não são estéreo (próximo slide), portanto a nomenclatura correta é Estéreo.

Dispositivos de Visualização

• Óculos• Head Mounted Display (HMD)• Workstation• Workbench• Projeção frontal em tela plana• Projeção frontal em tela curva • Projeção por trás em tela plana• Cave

Óculos

HEAD MOUNTED DISPLAY

Workstation

• Para uma pessoa

“Workbench”

Para pequenos grupos de pessoas

Projeção frontal em tela plana

Sala de visualização da

Engenharia

PUC-Rio

Projeção frontal em tela curva

Para grandes grupos

Projeção frontal em tela curva

Edise

Texaco

Projeção por trás em tela plana (back projection)

CAVE(projeção por trás em “todas” as paredes)

•

(grupos pequenos)

CAVE

Criação de imagens estereoscópicas

Um desafio teórico e tecnológico

Sobreposição estereoscópica

Percepção em 3D

• Os olhos humanos permitem que o cérebro interprete as imagens 2D recebidas de forma a reconstruir um modelo tridimensional 3D.

1. Conjunção de duas imagens

• Cada olho recebe uma visão obtida de ângulos diferentes da paisagem observada.

2. Foco

• Os cristalinos adaptam sua forma de maneira a se ajustar à distância focal dos objetos.

• Sensação de profundidade.

3. Centro visual

• A região do cérebro destinada à visão gera uma interpretação (na qual são consideradas também as posições relativas de partes do corpo) do ambiente 3D observado.

http://www.stanford.edu/group/brainsinsilicon/

paul_bio.html

Imagens 2D interpretadas como 3D

Objetos 3D vistos como imagens 2D

• As “imagens 3D” são na verdade projeções em 2D de objetos 3D.

Métodos baseados em projeções

• Faz-se uma projeção de todos os vértices do objeto em um plano (que representa a retina).

•Equivale ao que o olho vê.

•Pontos a distancias diferentes devem apresentar focos diferentes.

A imagem resultante

Formulação do algoritmo

Duas rotações:

•A primeira operação é calcular o sistema de coordenadas relativas associado com a projeção•Pode haver vários "i“, mas apenas um "n“.•A rotação é determinada pelo plano que contém "n" e "i". •"j" faz parte da base ortonormal, mas não faz parte dos objetos.

A' representa o ponto A rotacionado

Com A', e o sistema de coordenadas associado ao plano, calcula-se a posição do novo ponto no plano de projeção.

O Método stéreo

• Aplica-se o algoritmo duas vezes (uma para cada olho).

• O resultado são duas imagens, que podem ser combinadas

Dicas

• As linhas que ligam cada olho ao objeto definem um plano.

• Este plano é que determina o sistema de coordenadas das projeções.