unidad 2

Unidad 2IntroducciónLa importancia de contar con dispositivos en un mundo virtual (realidadvirtual), consiste en que el computador y el software especial que el mismoutiliza para crear la ilusión de Realidad Virtual constituye lo que se hadenominado \"máquina de realidad\" (\"reality engine\"). Un modelotridimensional detallado de un mundo virtual es almacenado en la memoriadel computador y codificado en microscópicas rejillas de \"bits\". Cuando uncibernauta levanta su vista o mueve su mano, la \"máquina de realidad\"entreteje la corriente de datos que fluye de los sensores del cibernauta condescripciones actualizadas del mundo virtual almacenado para producir laurdimbre de una simulación tridimensional.Una \"máquina de realidad\" es el corazón de cualquier sistema de realidadvirtual porque procesa y genera Mundos Virtuales, incorporando a eseproceso uno o más computadoras. Una \"máquina de realidad\" obedece ainstrucciones de Software destinadas al ensamblaje, procesamiento ydespliegue de los datos requeridos para la creación de un mundo virtual,debiendo ser lo suficientemente poderosa para cumplir tal tarea en \"tiemporeal\" con el objeto de evitar demoras (\"lags\") entre los movimientos delparticipante y las reacciones de la máquina a dichos movimientos. Elconcepto de \"máquina de realidad\" puede operar a nivel de computadoraspersonales, estaciones de trabajo y supercomputadoras. El computador deun sistema de Realidad Virtual maneja tres tipos de tareas: A. Entrada de Datos B. Salida de datos C. Generación, operación y administración de mundos virtuales.  Leer más:

Parte física unidad 2Dispositivos de entradaA. TrackersB. Dispositivos de navegaciónC. Dispositivos gestualesMiden el movimiento de \"objetos\" por ejemplo el de la muñeca o el de lacabeza del usuario con respecto a un sistema fijo de coordenadas.Nota: no siempre es fijo trackers inerciales.Características del tracker (Dispositivos de posicionamiento/rastreo).  Tasa de medida: lecturas/seg que el tracker proporciona al ordenador.  Latencia: retraso entre un cambio en la posición y orientación del objeto y el momento en el que se informa de ese cambio al ordenador.Posición real del Datos del tracker Objeto Latencia Tiempo Precisión: diferencia entre la posición real del objeto y la que proporciona el tracker. Se degrada con la distancia. Volumen de trabajo: volumen dentro del cual el tracker puede medir y proporcionar dicha precisión.

 Resolución: cambio mínimo en la posición del objeto que el tracker puede detectar. Repetibilidad: medidas repetidas para una posición quieta del objeto.Precisión PrecisiónPosición real del objeto RepetibilidadMedidas de posición que da el tracker.

RuidoCambio en la salida proporcionada por el tracker cuando el objetoestá quieto.Posición fija Ruido enDdelobjeto la señalreal Dato s Tiempo

Tracker Mecánico:Ejemplo Estructura del exoesqueleto Interfaz con el ordenador  Trackers mecánicos (casos especiales).  Trackers magnéticos.  Trackers ópticos.  Trackers de ultrasonidos (menos usados).  Trackers inerciales.  Miden la posición y orientación de un objeto que está unido al extremo de un brazo mecánico.  Este brazo está anclado a un punto fijo y compuesto de diferentes secciones que se pueden rotar y mover en las articulaciones.  Los movimientos se miden mediante potenciómetros o codificadores y se usan para calcular la posición y orientación relativas al punto fijo de referencia.rs  Latencia muy baja, son rápidos.  Inmune a interferencia de campos magnéticos.

 Puede ser pesado si se usa sobre el cuerpo del usuario.  Poca libertad. Volumen de trabajo pequeño.  Poco usados.Palpador en la URJC

Phantom OMNI como tracker mecánicoTrackers magnéticos  Dispositivo de medida sin contacto que utiliza un campo magnético producido por un  TRANSMISOR fijo para determinar la posición en tiempo real de un elemento RECEPTOR móvil (sobre el objeto)  Usan campos magnéticos de baja frecuencia para medir la posición  Campos producidos por una fuente fija  El tamaño de la fuente está relacionado con el volumen de trabajo  El receptor se une al objeto y tiene tres antenas perpendiculares  La distancia se deduce de los voltajes inducidos en las antenas. Se necesita calibración y son pequeños y ligeros.

 Los de CC son inmunes al acero no-ferromagnético de los metales (latón, aluminio y acero inoxidable). Los de CA se ven afectados. La presencia de metales ferromagnéticos afecta a los trackers de CC y de CA (acero dulce y ferrita). Ambos se ven afectados por el cobre. Los trackers de CA tienen una resolución y exactitud mejor pero alcance algo menor.

 Una unidad maestro con transmisor y receptor  Resto de esclavos sólo receptor  Fast BirdBus: Bus serie rápido 100 medidas por segundoFOB (Flock Of Birds) Sensor o rastreador Transmisor

Unidades electrónicas o ControladoresMotion Star Wireless Tracker

Cortesía de Ascensión Technologies Wireless suitSensores 20/traje Unida badtería de 2100 veces/seg horasRango de 3dmeestdreosla unidad baseResolución<2 mmy <.2 degrees Trackers ultrasónicosDispositivo de medida sin contacto que utiliza una señal ultrasónicaproducida por un transmisor fijo para determinar la posición y orientación entiempo real de un receptor móvil.  Trackers de fase (no se usan)  Trackers de TOF (tiempo de vuelo) Trackers de fase  Comparan las fases de las ondas acústicas con la fase de una onda de referencia  El error se va acumulando. Se necesita una fuente externa de vez en cuando para corregirlo • No se usan  Usa ultrasonido de baja frecuencia para medir la posición  Sonido producido por una fuente triangular fija (con 3 altavoces)  El receptor es triangular tiene tres micrófonos y está en el objeto  Se mide la distancia de cada altavoz a todos los micrófonos.

 La distancia se calcula multiplicando el “tiempo de vuelo” por la velocidad del sonido en el aireInconvenientes  Límites en la frecuencia de muestreo debidos a la baja velocidad del sonido.  Velocidad del sonido en m/sec = (340 + 0.6 TK ) , donde TK es temperatura en grados Kelvin  Máximo 50 actualizaciones/seg  Temperatura, presión, humedad  Sensible a obstáculosTracker Ultrasónico de Logitech

Trackers ópticos• Dispositivo de medida sin contacto que utiliza detección óptica paradeterminar la posición y orientación en tiempo real de un objeto 1. De fuera hacia adentro (outside-looking-in) 2. De dentro hacia afuera (inside-looking-out) Características  Mayor exactitud cerca del volumen de trabajo.  Superficie muy grande y resistencia a las obstrucciones visuales (línea de la vista), aunque hay problemas si todos los leds están ocultos a los sensores  Sensores pesados (no es problema en los outside- looking-in)  Escalable  Beackons (faros) activos (emiten luz) o pasivos (reflejan luz)



Inside-looking-outLaserBIRD optical TrackerVentajas / Desventajas  Alta tasa de actualización  Gran volumen de trabajo  No se ven afectados por los metales  Problema de la línea de visión  Luz ambiental. Radiaciones infrarrojas  Caros

Wii Remote Infrared Tracking• Cámara en la punta del mando para captar la luz infrarroja enviada por labarra de LEDs.  10 LEDs infrarrojos  Mediante triangulación se puede obtener la posición y rotación del mando Trackers inerciales Aprovechan propiedades físicas asociadas al movimiento para extraeraceleraciones y giros de los objetos.  Auto-contenidos Los trackers inerciales usan:  Acelerómetros  Giroscopios Dispositivo que mide la aceleración experimentada por un objeto  Medir cambio en la velocidad Mono-eje o multi-eje  Multieje  Magnitud y dirección del vector de aceleración Hoy en día: – Dispositivos muy pequeños  De masa muy pequeña para reducir el error por el momento de inercia del propio acelerómetro  MEMS (Micro Electro-mechanical systems)

 Detección de la orientación de masas en movimiento (girando) Se basan en el principio de que cualquier objeto en movimiento derotación tiene propiedades giroscópicas  Conservación del momento angular  Masas pesadas rotando a alta velocidad sobre unos rodamientos con baja fricción.

Wii remote (Wiimote)  Acelerómetro multieje

Wii Motion Plus Giroscopio multieje  Permite junto con los acelerómetros y el tracking óptico obtener un tracking más preciso  Mejora sobre todo la orientación

Trackers inerciales: Ventajas/Desventajas No necesitan ningún tipo de fuente independiente.  No necesitan cables y el dispositivo no está limitado en su movimiento.  Su volumen de trabajo es muy amplio.  Baja latencia. Presentan derivas. Histéresis en acelerómetros mecánicos. Mala detección de movimientos lentos.Dispositivos de entrada de navegación Realizan control relativo de la posición y velocidad de objetos virtuales. Permiten navegar controlando una cámara virtual. Trackball, ratón cúbico o MicroScribe.

Ratón cúbico (Cubic Mouse) 9 x 9 x 9cm Rodillos de traslación 6 botones programables

Magellan Trackball Parte central fija con 6 LEDs Cilindro externo móvil con 6 fotosensoresThe Microscribe (Imerssion Co.) c) Dispositivos Gestuales ••• Brazo mecánico Base 6 bCyaseaárlgostlcmainucdgeluoointlssuatodeccsinnidoeecnminleoáesstmicáotsica • Contrapeso

Dispositivos GestualesGuantes de datos Tienen un volumen de trabajo más grande que las trackballs o el Microscribe Algunos necesitan calibrarse con la mano del usuario “Pinch Glove” de Fakespace – Guante 5DT “CyberGlove” de Immersion Grados de libertad de los dedos

Volúmenes de trabajo para las distintas interfacesPinch Glove (Fakespace Co.) Sin medidas de las articulaciones, pero con detección de contacto

5DT Data Glove Ángulos de las articulaciones Sensores fibroópticosCyberGlove en la URJC  Guante de realidad virtual de Inmersión  22 sensores de posición  resolución por sensor de 0,5º  interfaz RS-232 que permite conocer en todo momento la posición y postura de la mano del operador  112 gestos/seg.