Apresentação do PowerPoint

Geowall
sistema de Visualização 3D
de baixo custo
Por
Por
FREDERICO
FREDERICO PEREIRA
PEREIRA LAIER
LAIER
Pesquisador
Pesquisador Visitante
Visitante do
do PRH-ANP-18
PRH-ANP-18
Departamento
Departamento de
de Geologia
Geologia da
da UFRJ
UFRJ
Porto
Porto de
de Galinhas,
Galinhas, 20
20 de
de junho
junho de
de 2008
2008
Sequência de Exposição
A visão humana e a terceira dimensão
• luz-objetos-olhos
• fisiologia ocular
• a “salsicha”
• restrições da vista humana
• estereoscopia
• 3D, a percepção e a ilustração
O que é um sistema de visualização 3D
• Imersivo , a “Caverna” (CAVE)
• Passivo-ativo / Interação
• Displays
• Fornecedores e custos
Sequência de Exposição (cont.)
O EVL da Universidade de Illinois-Chicago e a patente CAVE
• Projetos ....
• AGAVE
• Geowall
• Personal Geowall
• Corewall
Geowall na UFRJ-Geologia
• Visita a Univ. Minnesota
• Seleção e importação de equipamentos
• Arranjo do espaço físico
• Colaboração USA...
• Instalação e funcionamento com visita Jason-Morin
• Processo cultural e o manual ...
• Mais instalações locais
Visão Humana
3 Fatores:
1.
Nossos olhos
2.
Luz
3.
Objeto para refletir a luz
No canto inferior esquerdo está indicado, com a seta
preta, o nervo óptico. O nervo óptico está
representado na cor amarela e mostra que ao
adentrar a câmara ocular se espalha internamente
numa fina camada que recobre a parte posterior do
globo ocular, é a nossa retina. Conforme se vê na
figura, a reta em vermelho assinala o final da retina.
Na parte inferior da imagem está assinalada com a
seta em vermelho a presença da Fovea.
Visão Humana
A Fovea é a parte central da Macula, Î como se
fosse um mamilo. Nela (Fovea) há cerca de 4,5
milhões de células fotoreceptoras tipo cone,
responsáveis pela nossa “visão central”. No resto da
retina há cerca de 90 milhões de células
fotoreceptoras tipo bastonete, que formam a nossa
“visão periférica”.
As células cones e os bastonetes (rods), os nossos
fotosensores, captam a luz de forma diferente. As
células cone, conforme mencionado acima, são as
principais responsáveis por nossa visão central e
existem em 3 tipos diferentes (geralmente):
• célula cone tipo S (short), especializada em distinguir a luz
azul;
• célula cone tipo M (médium), especializada em distinguir a
luz verde;
• célula cone tipo L (long), especializada em distinguir a luz
vermelha.
Visão Humana (cont.)
Três áreas do cérebro envolvidas na
visão: em azul está mostrado o
córtex, em verde a via cortical dorsal
e em púrpura a via ventral.
As setas da figura indicam a
chegada do sinal oriundo da retina
ao córtex visual primário que, por
sua vez, aciona também as vias
cortical dorsal e ventral.
Restrições da Vista Humana
Í A distância interpupilar é a “régua” usada pelo
cérebro para medir o mundo ao nosso redor
O olho humano tem sua amplitude de
varredura frontal afetada pelo osso nasal,
conforme indicado na figura ao lado Î
Í Também na direção vertical nossos olhos
têm restrições, conforme indica a figura ao
lado
estereoscopia
Os dois olhos humanos (esquerdo e direito) enxergam o mundo de forma
“diferente”. Cada olho, no seu ângulo de visão, encaminha sinais para o
cérebro com uma imagem distinta da que é vista pelo outro olho.
Foi Sir Charles Wheatstone, em 1838, quem primeiro descreveu essa
propriedade da visão humana e, também, quem criou o primeiro esterescópio
para comprovar sua descoberta.
Í Coloque os 2 dedos indicadores encostados
um contra o outro e interpostos entre seus olhos
e a luminária mostrada no teto. Olhando para a
luminária, com suas mãos nessa posição, seus
olhos terão 2 vistas de ângulos diferentes do
encontro dos indicadores e seu cérebro receberá
informações que lhe indicam a imagem mostrada
na figura abaixo, a salsicha.
3D, a percepção e a ilustração
Í a foto ao lado, mostra um corredor no aeroporto
internacional de Frankfurt, Alemanha. Ela é um
instantâneo de uma cena que, pela presença das
linhas paralelas, nos dão uma idéia de perspectiva.
A pintura ao lado está afixada na Capela Î
Sixtina, no Vaticano, e foi feita (1481-82) por
Pietro Perugino usando a técnica da
perspectiva para dar a noção de três
dimensões ao espectador. Nela, as linhas do
piso indicam um de convergência das retas no
horizote atrás da torre central. Esse é o
método de uso de 1 “ponto de fuga”. Há 2
outros métodos de geração de perspectiva,
com 2 pontos de fuga e com 3 pontos de fuga.
Sistema de Visualização 3D
Imersivo.
Origem dos Sistemas Imersivos = CAVE
Patenteado pela Universidade de Illinois,
após desenvolvimento efetuado no EVL –
Electronic Visualization Laboratory, em
1992.
Apetrechos :
ferramentas de manuseio (luvas e
apontadores com botões)
Óculos “ativados” remotamente
Sistema de Visualização 3D
Passivo-ativo / Interação
• Interação: pode se dar pelo uso de mouse, joystick, luvas e “wands”
• Passivo : quando os óculos não são “ativos” e não se usam indicadores (luvas e
wands) que permitam interagir com a imagem para alterá-la “online”. Contudo
podem ser usados indicadores (mouse, joystick) que permitam manipular o
posicionamento (rotação) e escala da imagem (zoom in/out).
Í Exemplos de Wands
Parecido com um mouse ou um joystick,
possue botões para indicar ações no mundo
virtual. Ele é localizado pelo computador.
As luvas são o tipo mais natural de indicar Î
movimentos da mão em um ambiente virtual. Elas
podem ser do tipo pinch (esquerda) que detetam
movimentos de beliscar, apertar com os dedos. Cada
dedo e a palma da mão têm um material condutivo
para detetar esses movimentos. Já a CyberGlove
(direita), tem sensores para determinar a inclinação
de cada junta dos dedos, o que pode indicar se o
dedo está recolhido ou apontando.
Sistema de Visualização 3D
Í Óculos, tipo shutter, com lentes de
cristal líquido (LCD) e dispositivo emissor
de sinal controlador das lentes
Sistema CAVE sendo usado na NORSK Hydro
Sistema de Visualização 3D
Í VR-CUBE consiste numa
sala com projeção cúbica com
um tamanho de base de até 3
metros no qual imagens 3D são
projetadas nos lados das
paredes
(3 ou 4) como
também no teto e no chão.
Sistema de Visualização 3D
Cavernas com diferentes “complexidades”
Í 3 lados, 3 projetores
4 lados, 4 projetores Î
Í 5 projetores
6 projetores Î
Sistema de Visualização 3D
Cavernas, porquê os preços AUMENTAM .....
Sistema BARCO “Move Theater”
Sistema de Visualização 3D
DISPLAYS
• Projetores em Telas (Fixas ou Portáteis)
• Monitores de computadores
Sistema de Visualização 3D
DISPLAYS
• Projetores em Telas (Fixas ou Portáteis)
• Monitores de computadores
Sistema de Visualização 3D
DISPLAYS
• Projetores em Telas (Fixas ou Portáteis)
• Monitores de computadores
Sistema de Visualização 3D
DISPLAYS
• Projetores em Telas (Fixas ou Portáteis)
• Monitores de computadores
Sistema de Visualização 3D
DISPLAYS
• Projetores em Telas (Fixas ou Portáteis)
• Monitores de computadores
Í Simulador Barco da firma Marine
Safety de Rotterdam, Holanda, com
360o de projeção do modelo
Sistema de Visualização 3D
DISPLAYS
• Monitores de computadores
Sistema de Visualização 3D
DISPLAYS
• Monitores de computadores
• os “mini-displays” ..... Os capacetes ....
Sistema de Visualização 3D
DISPLAYS
• Monitores de computadores
• lembrando da aerofotogeologia ....
Sistema de Visualização 3D
Fornecedores de sistemas 3D que pagam royalties à Universidade de Illinois
(EVL, Diretor Técnico = Jason Leigh, veio à UFRJ/Geologia - 2006)
• Mechdyne Î www.mechdyne.com/
• Barco
Î www.barco.com
• Trimension
• SEOS
Î www.seos.com
• VREX
Î www.vrex.com
• + representantes no Brasil .....
Exemplo de custo de aquisição e manutenção –
Petrobras/EDISE
3 salas de projeção 3D
• custo de aquisição Î ~1.3 milhões de dólares por sala
• custo de manutenção anual Î ~ R$ 10,5 milhões
Í “cluster” de processadores Silicon
Graphics do tipo usado na Petrobras.
Origem da solução 3D Geowall – EVL
( www.evl.uic.edu )
Fundado em 1973, o EVL tornou-se líder na comunidade acadêmica e industrial
norte americana no assunto visualização 3D através de suas pesquisas e
registro de patentes na área.
Origem da solução 3D Geowall – EVL
Sinteticamente, a história do EVL pode ser contada da seguinte forma:
criado em 1973;
em 1992 desenvolveu e patenteou o sistema CAVE;
em 1995 desenvolveu o sistema ImmersaDesk
em 2001 já existiam mais de 500 CAVEs&ImmersaDesks no mundo todo;
em 2000 concluiu o projeto do AGAVE/Geowall apresentado às Geociências em 2001;
em 2003 apresentou o projeto Geowall2
em 2004 apresentou o projeto “Personal Geowall2”
em 2004 apresentou o projeto LambdaVision, display de 100Mpixels;
em 2005 respondeu pela parte gráfica do projeto OptIPuter;
AGAVE, o “pai” do Geowall Î
EVL – tecnologia gerada ....
Í CAVE
ImmersaDesk Î
EVL – tecnologia gerada ....
Í Immersivetouch
EVL – tecnologia gerada ....
ÍGeowall2
100 Megapixels
USGS
EVL – tecnologia gerada ....
Í Corewall
EVL – tecnologia gerada ....
No ultimo semestre letivo norte Americano (2007inicio de 2008) o professor Jason Leigh, Diretor do
EVL e professor de ciência da computação aparece
na foto ministrando um curso sobre projeto e
implementação de jogos por computador (video
games), simultâneamente em duas universidades, a
Universidade de Illinois-Chicago (UIC) e,
remotamente, na Universidade Estadual da Louisiana
usando a técnica de transmissão de vídeo de alta
definição no modo “streaming”, valendo-se de uma
rede de fibra ótica de 10 Gigabits-por-segundo
(Gbps), entre Chicago e Baton Rouge
Origem da solução 3D Geowall
O
O Geowall
Geowall foi
foi oficialmente
oficialmente apresentado
apresentado aa um
um grupo
grupo de
de geólogos
geólogos ee geofísicos
geofísicos em
em
março
de
2001
em
Chicago,
e
aí
foi
fundado
o
Consórcio
Geowall.
A
segunda
março de 2001 em Chicago, e aí foi fundado o Consórcio Geowall. A segunda
reunião
reunião do
do Consórcio
Consórcio Geowall
Geowall ocorreu
ocorreu em
em junho
junho de
de 2002
2002 na
na Universidade
Universidade de
de
Minnesota
quando
foram
apresentados
mais
programas
públicos
para
o
sistema
Minnesota quando foram apresentados mais programas públicos para o sistema
(visualização
(visualização geométrica
geométrica ee renderização
renderização volumétrica.
volumétrica.
Idéia
Idéia subjacente
subjacente ao
ao projeto
projeto AGAVE/Geowall
AGAVE/Geowall Î
Î usar
usar equipamentos
equipamentos existentes
existentes no
no
comércio
comércio de
de utilidades
utilidades eletrônicas..
eletrônicas.. Projetores
Projetores tipo
tipo “Home
“Home Theater”,
Theater”, PCs
PCs de
de
mercado,
mercado, etc..
etc.. NADA
NADA “PROPRIETÁRIO”.
“PROPRIETÁRIO”. Não
Não se
se prende
prende aa fornecedor
fornecedor
Origem da solução 3D Geowall
Í
Í Como
Como aa visão
visão de
de cada
cada olho
olho chega
chega
separadamente
separadamente …..
…..
Consórcio Geowall
www.geowall.org e www.geowall.org/portuguese
A divulgação no meio das geociências
Geowall na Univ. Minnesota
Sala
Sala “01”
“01” –Computador
–Computador ee tela.
tela. Projeção
Projeção por
por trás.
trás.
Geowall na Univ. Minnesota
Sala
Sala “01”
“01” –– Paul
Paul Morin
Morin indica
indica os
os projetores
projetores
Geowall na Univ. Minnesota
Sala
Sala “01”
“01” –– “ausência”
“ausência” de
de cuidados
cuidados especiais.
especiais. Coisa
Coisa de
de geólogos!
geólogos!
Geowall na Univ. Minnesota
Sala
Sala “02”
“02” –– projeção
projeção frontal,
frontal, do
do teto
teto
Todo
Todo os
os componentes
componentes ao
ao fundo,
fundo, canto
canto esquerdo
esquerdo
Geowall na Univ. Minnesota
IBM-PC
IBM-PC “customizado
“customizado &
&
ruggedized”
ruggedized”
Sala
Sala “03”
“03” –– projeção
projeção frontal,
frontal, do
do teto
teto
Geowall, usuários 2001-2005
em outubro/2005 Î 500+
Univ.Illinois,
Univ.Illinois, Chicago
Chicago
USGS,
USGS, Eros
Eros Data
Data Center
Center
Univ.
Univ. Indiana
Indiana
Univ.
Univ. Michigan
Michigan
Geowall, no Depto. de Geologia da UFRJ
Visita à Universidade de Minnesota campus de Minneapolis, coordenada
por Paul Morin, em outubro de 2005.
2006, processo de importação dos equipamentos conduzido pela Fundação Charles
Darwin da UFRJ.
Integradores e exportadores Î Tierney Brothers, Minneapolis
Geowall, no Depto. de Geologia da UFRJ
Geowall, no Depto. de Geologia da UFRJ
posto do Î
apresentador com
mouse e teclado,
ambos tipo “sem fio”.
Geowall, no Depto. de Geologia da UFRJ
Projetores Panasonic, tipo
DLP, de 3.500 lumens e IBMPC Pentium 4 com placa
gráfica Nvidia Quadro FX-1500
À frente de cada projetor há
um filtro polarizador da luz
modo circular
Geowall, no Depto. de Geologia da UFRJ
Tela da marca Stewart, modelo
Luxus Black RP 3D medindo 100
polegadas na diagonal, isto é,
2,03 metros de largura por 1,52
metros de altura.
RP indica “Rear Projection”
Ela “retem a polarização”
induzida pelos filtros colocados à
frente dos projetores
Í óculos da marca American Paper Optics com
lentes especiais para polarização circular (sistema
passivo).
Geowall, no Depto. de Geologia da UFRJ
A sala .....
Geowall, preços... Instalações Geologia/UFRJ-2006
Cotação do dólar Î US$1,00 = R$1,7
2 projetores Panasonic D3500U, 2 lâmpadas de reposição, 2 filtros
polarizadores circular da luz, 40 óculos de polarização circular, Tela Stewart
Black Rear Projection com Luxus Fixed Frame 100” diagonal
US$15.489,00 = R$26.332,00
+ preço de 1 IBM-PC com placa gráfica Nvidia Quadro, teclado e mouse
bluetooth
~R$5.890,00
Total equipamentos
R$ 32.222,00 em preços atuais!!
Geowall, preços... Instalações Geologia/UFRJ-2008
Sistema Portátil
Cotação do dólar Î US$1,00 = R$1,7
2 projetores NEC LT30, suporte para projetores, 50 pares de óculos plasticos
para luz polarizada, 2 filtros polarizadores, computador tipo “GeoBrick”
encapsulado em caixa metálica à prova de pancadas em transporte, Tela para
projeção frontal Da-Lite de 50 por 67 polegadas
Preço total = US$8.176,00 Î R$13.900,00 em preços atuais (junho/2008)
*** sem impostos, acrescentar frete.
Geowall, preços... Instalações Geologia/UFRJ-2008
Sistema Fixo com 4.000 lumens, cada..
Cotação do dólar Î US$1,00 = R$1,7
2 projetores de 4.000 lumens cada, suporte para projetores, 50 pares de
óculos plasticos para luz polarizada, 2 filtros polarizadores, Tela para
projeção frontal Stewart Silver 3D de 60 por 80 polegadas (100” na
diagonal).
US$9.547,00 Î R$16.230,00
+ preço de 1 IBM-PC com placa gráfica Nvidia Quadro
~R$5.890,00
Total equipamentos Î R$ 22.120,00 em preços atuais!!
*** sem impostos, acrescentar frete.
Geowall, programas ...
programas gratuitos para mostrar objetos 3D:
Immersaview (Univ. Illinois - EVL);
Walkabout (Univ. Illinois - EVL);
Wiggleview (Univ. Illinois - EVL)
Vis5D (Univ. Illinois – EVL);
Coanim (Univ. Illinois – EVL);
HoloDraw (Univ. Estadual Arizona)
VMD – Visual Molecular Dynamics (Univ. Illinois – Urbana);
Partiview (Univ.Illinois – Urbana)
iView3D (Fledermaus).
Geowall, programas gratuitos ...
Í Walkabout
Geowall, programas gratuitos ...
Í Wiggleview
Geowall, programas gratuitos ...
Í Coanim
Geowall, programas gratuitos ...
Í Holodraw
Geowall, programas gratuitos ...
Í VMD Visual
Molecular Dynamics
Geowall, programas gratuitos ...
Í iView3D,
visualizador do
Fledermaus
Geowall, programas pagos ...
Í ArcScene,
associado ao
ArcGIS - ESRI
Geowall, programas pagos ...
Í CrystalMaker
Geowall, programas pagos ...
Í EarthVision
Geowall, programas pagos ...
Í GoCAD
Geowall, programas pagos ...
Í Matlab
Sistemas 3D ... Exemplo geológico
“Afloramento Digital” ...
Sistemas 3D ... Exemplo geológico
“Afloramento Digital” ... Uma forma barata
Sistemas 3D ... Exemplo geológico
Paleontologia no departamento ...
Baurusuchus, Montealtosuchus e Mariliasuchus em 3D
Sistemas 3D ... a dificuldade-mor
Cultural ... a mudança no modo de comunicar conhecimento...
Geowall .... Brasil
Primeira instalação Geologia-UFRJ
Segunda instalação UFAL-Maceio
Projeto para UFCeará ....
Ver www.geowall.org/portuguese
Perguntas Î [email protected]
Facilitador Geowall – Brasil
Marcos Dias (21) 9985 1782
Referências Bibliográficas
www.geowall.org/portuguese
www.en.wikipedia.org
http://webvision.umh.es
http://webvision.med.utah.edu/index.html
“The Limits of Human Vision” de Michael F. Deering, em
www.swift.ac.uk/vision.pdf
www.ndt-ed.org
www.crystalcanyons.net/Pages/3DGuidebook/BasicMethods.htm
www.evl.uic.edu
www.planar.com
www.barco.com
www.crystalmaker.com
Referências Bibliográficas
www.dgi.com/earthvision/index.shtml
www.ivs3d.com/products/fledermaus
www.gocad.org
www.mathworks.com/products/matlab
www.nag.com
www.simwright.com/stereogis.htm
www.vrco.com/vGeo/OverviewvGeo.html