Presentazione

Autostereoscopy as a
Representation Criteria for
Distributed Simulation
Conferenza DSIMday
11 Marzo 2011
Università di Tor Vergata
Giovanni Saggio, Valerio Selis, Carlo Alberto Pinto, Remy
Verbanez, Franco Giannini
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I sei Criteri DSim
Un completo Dsim deve soddisfare i sei criteri di simulazione:
y
y
y
y
y
y
Le esigenze degli utenti.
La rappresentazione.
La disponibilità dei dati e la loro affidabilità.
La tecnologia.
Un solido approccio.
Costi / benefici.
2
La rappresentazione
y
La nostra scelta ricade principalmente sul secondo
criterio: la rappresentazione.
y
È un aspetto fondamentale in quanto
comportamento dinamico di un sistema.
y
La terza dimensione fornisce alla rappresentazione, caratteristiche
come: facilità di utilizzo e di interazione con lo spazio simulato,
maggiore realismo e quindi maggiore somiglianza con il mondo
reale.
aiuta
a capire il
3
Tipi di rapprentazioni in 3D
y
Esistono due approcci per la rappresentazione
stereoscopico e autostereoscopico
in
3D:
y
La caratteristica predominante dell’approccio stereoscopico è la
necessità da parte dell’utente di indossare un paio di occhiali (attivi o
passivi).
Svantaggi: sfarfallio delle immagini, poca luminosità, cross-talk fino al
10%, necessità di indossare occhiali stereoscopici.
y
Si migliora con l’autostereoscopia.
4
Tecniche autostereoscopiche
y
Autostereoscopia a rete lenticolare
y
Autostereoscopia a barriera di parallasse
y
Autostereoscopia a illuminazione
y
Autostereoscopia a schermo olografico
5
Autostereoscopia a rete lenticolare
y
y
y
y
y
y
Il nostro progetto si basa sulla tecnica autostereoscopica con sistema
a rete lenticolare.
Si basa sulla ripresa di un modello grafico, virtuale o reale, attraverso
8 punti di vista.
Sulle riprese viene effettuato il mixing.
Dalle immagini 3D viene creato un video.
L’ampiezza dell’ angolo visivo è determinata dalla quantità di punti di
ripresa.
Maggiori punti di vista comportano un più libero posizionamento
degli spettatori.
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Caratteristiche del monitor (1)
y
y
y
È basato su standard Full HD LCD.
Ogni pixel sul pannello combina 3 celle colorate (rosso,
verde e blu).
Il display Full HD ha un minimo di 2 milioni di pixel a
matrice.
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Caratteristiche del monitor (2)
y
y
y
Una matrice di piccole lenti cilindriche è posizionata sul pannello.
La rete permette di indirizzare a ciascun occhio un’immagine
differente.
Ogni lente cilindrica copre accuratamente 8 celle.
8
Caratteristiche del monitor (3)
y
y
Ciascun sub-pixel viene utilizzato per un diverso punto di
vista.
Ogni lente sovrappone 8 diversi punti di vista, per questo
viene detto multiscopico.
9
Caratteristiche del monitor (4)
y
y
Il monitor è basato su uno streaming di dati di 9GB per minuto che
consente, ad un osservatore posto ad almeno 3.5 / 4 metri di
distanza dallo schermo, di visualizzare delle immagini in 3D.
Al momento esistono tre tipi di monitor:
3DHD-24’’
risoluzione 1920 x 1080 (16:9) o 1920 x 1200 (16:10).
Distanza min-max per effetto 3D 3.50-6 metri.
Angolo di visuale per effetto 3D 100°.
3DHD-42’’
risoluzione 1920 x 1080 (16:9).
Distanza min-max per effetto 3D 3.5-9 metri.
Angolo di visuale per effetto 3D 100°.
3DHD-47’’
stesse caratteristiche del 42 ’.
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Due approcci
y Virtuale
y Reale
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Approccio virtuale : entità (1)
y
y
La scena virtuale viene gestita interamente in 3dStudioMax 2010.
Cosa impossibile per un approccio reale.
La scena virtuale deve essere popolata dalle seguenti entità:
1- Piano di collimazione (PIANO ZERO).
2- BLOCCO MULTI-CAMERA.
3- Scatole di sicurezza (rossa e verde). La scatola verde è la porzione
della scena in cui si ha una resa autostereoscopica soddisfacente. La
scatola rossa rappresenta una zona secondaria in cui l’effetto
autostereoscopico risulta accettabile.
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Approccio virtuale : entità (2)
PIANO ZERO
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Approccio virtuale : parametri iniziali (1)
Per un effetto autostereoscopico ottimale esistono dei parametri
fondamentali. Questi parametri regolano il corretto equilibrio della
scena:
1 - OriginCameraSeparation : distanza tra due camere adiacenti.
6,5 cm per impostazione iniziale
2 - OriginFOV : ampiezza dell’angolo visivo delle camere.
14,25 gradi per impostazione iniziale
3 - OriginImageZ : distanza tra il blocco multi-camera e il piano zero.
4 m per impostazione iniziale.
y
14
Approccio virtuale : parametri iniziali (2)
Asse Y
4m
4m
4m
4m
4m
4m
4m
6
6.5 cm
6.5 cm
6.5 cm
6.5 cm
6.5 cm
4m
8
6.5 cm
6.5 cm
Asse X
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Approccio virtuale : parametri iniziali (3)
y
y
y
y
Risulta necessario modificare i parametri iniziali in base alle esigenze
e all’evoluzione della scena per garantire sempre un effetto 3D
autostereoscopico.
È stato definito il parametro: DepthScale.
DepthScale può essere modificato da un minimo di 0,0 ad un
massimo di 1,0.
In base alla sua modifica, in automatico andranno ad essere modificati
anche gli altri parametri.
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Funzionalità di DepthScale (Demo 1)
17
Funzionalità di DepthScale (Demo 2)
18
Modifica dei parametri
y
Formule per il calcolo dei parametri:
NewFOV = 2 * invTan(tan[OriginFOV/2]/DepthScale)
NewImageZ = OriginImageZ* DepthScale;
NewCameraSeparation = OriginCameraSeparation*DepthScale
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Mixing delle immagini (1)
y
Una volta effettuato il rendering delle 8 camere, le singole immagini
create non hanno ancora caratteristiche tali da rendere un effetto
autostereoscopico sul display multiscopico.
y
A tale proposito è necessario mixare queste immagini.
y
Tutto questo viene reso possibile dal software: “Mix8”.
y
Questo software ha la caratteristica di creare una singola immagine
3D a partire da 8 immagini 2D.
20
Mixing delle immagini (2)
y
Ognuna di queste sotto-cartelle contiene la sequenza di immagini che
definiscono l’evoluzione della scena, vista da una camera ben precisa.
y
Il software Mix8 si avvale di specifiche OPENGL, per rendere la
tecnica del mixing, affidabile e soddisfacente dal punto di vista delle
prestazioni finali.
Le specifiche OPENGL, in questo contesto, svolgono un lavoro
determinante.
y
21
Mixing delle immagini (3)
Cam 001
Cam 005
Cam 002
Cam 006
Cam 003
Cam 007
Cam 004
Cam 008
22
Mixing delle immagini (4)
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Approccio reale (1)
La tecnica autostereoscopica a rete lenticolare permette di lavorare
non solo in ambienti virtuali, ma anche nel mondo reale. Tuttavia
esistono delle differenze rispetto al primo approccio (virtuale):
1 - Le camere devono essere reali (web-cam oppure videocamere).
2 - Risulta indispensabile, avere a disposizione dopo le riprese, 8 video
indipendenti, contenenti esattamente la stessa scena.
3 - Le riprese possono partire anche in maniera sequenziale, non
parallela, basta sapere qual è il punto di partenza (CIAK),
4 - L’impostazione dei parametri, la loro evoluzione e modifica durante
l’evoluzione della scena reale, deve essere gestita in prima persona.
y
24
Approccio reale (2)
SCENA
INPUT DA
SENSORI
SENSORI PER RILEVARE LA NUOVA DISTANZA TRA LA SCENA E IL BLOCCO MULTI‐
CAMERA. BLOCCO MULTI-CAMERA
AUTOMATIZZATO
LA
DISTANZA
E’
CAMBIATA?
SI
SOFTWARE PER
GESTIONE CAMERE
E POSSIBILE
EVOLUZIONE
DELLA SCENA
NO
ELABORAZIONE INPUT
DA SENSORI E
RICALCOLO DEI
PARAMETRI
COMUNICAZIONE AL
BLOCCO
MULTI-CAMERA
DEI NUOVI
PARAMETRI
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Vantaggi
1 - Comodità dell’utente.
2 - Realismo.
3 - Possibilità di lavorare in ambienti virtuali e reali.
4 - Costi ragionevoli.
5 - Quantità di dati da elaborare gestibile, se con gli opportuni mezzi
tecnologici.
6 - Il display auto-stereoscopico è la prima, attualmente unica,
tecnologia stereoscopica a fornire la visione multi angolo e a non
richiedere l'uso di occhiali speciali.
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Svantaggi
1 - La gestione errata della scena: distanza tra le camere adiacenti,
distanza tra il blocco multi-camera e il piano zero, ampiezza
dell’angolo visivo delle camere, il posizionamento dei personaggi nella
scena , comporta effetti di ghosting nella successiva riproduzione
2 - Una visione troppo vicina o troppo lontana comporta un effetto
visivo errato.
3 - Alti tempi di lavorazione e produzione.
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Punti analizzati (1)
y
y
y
y
y
I 6 criteri Dsim.
Due tecniche di rappresentazione 3D: stereoscopia e
autostereoscopia.
Tecnica analizzata: autostereoscopia a rete lenticolare.
Caratteristiche del monitor multiscopico.
Approccio virtuale
3dStudioMax.
Creazione e gestione della scena mediante entità e parametri iniziali.
Importanza del parametro DepthScale (con 2 Demo).
Formule per la corretta modifica dei parametri.
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Punti analizzati (2)
Tecnica del mixing e OPENGL.
Esempio immagini 2D ed immagine 3D
y
Approccio reale
Differenze rispetto all’approccio virtuale
Aspetti fondamentali dell’approccio
Diagramma a blocchi illustrativo sulla nostra idea
y
Vantaggi e Svantaggi dei due approcci
29
Conclusioni
L’approccio proposto alla tecnica 3D è tra i più
interessanti nell’ambito delle simulazioni 3D, per
facilità di utilizzo, grado di realismo offerto,
comodità dell’utente.
y Sono state riprodotte immagini e video
dimostrativi.
y
30
Grazie dell’attenzione
Contatti
www.hiteg.uniroma2.it
[email protected]
06 7259 7260
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