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Realtà Virtuali
Prof. Raffaella Folgieri, aa 2013/2014
Realizzare la VR: i software
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
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Editor ed esempi VRLM

Editor:

FreeWRL (gratuito): http://freewrl.sourceforge.net/

Webseed Studio 3D (a pagamento) :


OpenVRLM: http://www.openvrml.org/

White_Dune (gratuito):


http://www.viewlife.com/
http://vrml.cip.ica.uni-stuttgart.de/dune/
Qualche esempio:

http://www.graphicax.com/cult3d/
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Piattaforme per la VR: X3D






http://www.web3d.org/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)
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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: http://openvrml.org/
(1) acronimo per GIMP ToolKit: insieme di strumenti per la creazione di interfacce grafiche, sviluppato in C.
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VR immersiva

Eidolab:


Chi:


http://eidomatica.dico.unimi.it/
http://eidomatica.dico.unimi.it/people.php?lang=it
Teatro Virtuale:

http://eidomatica.dico.unimi.it/theater.php?lang=it
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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 30-60
volte al secondo

servono grandi prestazioni, piu' di quanto CPU fornisce
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La pipeline grafica

insieme di operazioni e trasformazioni geometriche,
effettuate in sequenza sugli elementi grafici


pipeline in parte implementata in hardware (apposite
schede grafiche, veri e propri processori paralleli)




trasforma figure tridimensionali (3D), in valori di illuminazione
dei punti dello schermo
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
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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.
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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
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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
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MONDO
Un classico evergreen
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La mitica teapot:
http://www.sjbaker.org/wiki/index.php?title
=The_History_of_The_Teapot
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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: http://www.artofillusion.org/
 Make Human: http://www.makehuman.org/
Motori di rendering open source:
 Aqsis: http://www.aqsis.org/
 LuxRender: http://www.luxrender.net/en_GB/index
 POV-ray: http://www.povray.org/
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3D modeling software

Blender

http://www.blender3d.org/

Game engine

Free, scaricabile

Open source
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3D modeling software

Da guardare:

Google Sketchup:

http://sketchup.google.com/

Testimonia interesse crescente per 3D

HD view (Microsoft):

http://research.microsoft.com/en-us/um/redmond/groups/ivm/HDView/

Come sopra…
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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. + 120 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
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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.
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Desktop VR: altri MUVE

Active Worlds (http://www.activeworlds.com/ )

Entropia Universe
http://www.entropiauniverse.com/

Italcity
http://www.italcity.com/

There (http://www.there.com/info/homepage)
ha chiuso ma dice che riaprirà…
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Approfondimenti
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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
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Aspetti teorici grafica 3D:
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http://it.wikipedia.org/wiki/Computer_grafica_3D#Programmi_per_la_grafica_3D
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