Minicurso sobre X3D
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Descrevendo cenas em X3D para Integração de Aplicações e Suporte Multiplataforma. Minicurso prático sobre o X3D ministrado no SVR 2010.
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Minicurso sobre X3D
- 1. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality Descrevendo cenas em X3DDescrevendo cenas em X3D para Integração de Aplicaçõespara Integração de Aplicações e Suporte Multiplataformae Suporte Multiplataforma Eduardo L. Falcão Liliane S. Machado Thaíse K. L. Costa Universidade Federal da Paraíba XII Symposium on Virtual and Augmented Reality
- 2. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality Parte I – • Conceitos, embasamento teórico, introdução aos nós X3D Parte II – • Introdução de interatividade aos AVs, tópicos específicos em X3D Descrevendo cenas em X3DDescrevendo cenas em X3D para Integração de Aplicaçõespara Integração de Aplicações e Suporte Multiplataformae Suporte Multiplataforma
- 3. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality Surgimento de AVs 3D naSurgimento de AVs 3D na WebWeb • Nascimento do VRML • Virtual Reality Modeling Language (1994) • VRML 1.0 – criação de mundos estáticos • VRML 97 (VRML 2.0) – criação de mundos dinâmicos • Surgimento do X3D • Evolução do VRML 2.0 • Principais avanços: introdução do XML, reestruturação da especificação, … VAG
- 4. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality X3D – eXtensible 3DX3D – eXtensible 3D • As perguntas mais frequentes: AmbienteVirtual.x3d … <Scene> … <Box/> <Cylinder/> <PointLight/> … </Scene> Browsers X3D O X3D é umalinguagem deprogramação? É preciso compilar o arquivo X3D? É um programa? É uma API?
- 5. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality Aplicações DesenvolvidasAplicações Desenvolvidas com o X3Dcom o X3D http://www.de.ufpb.br/~labteve/portugues/projetos/campus.html http://www.web3d.org/x3d/content/examples/Basic/Medical/Me dicalMetadataViewer.x3d
- 6. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality Aplicações DesenvolvidasAplicações Desenvolvidas com o X3Dcom o X3D http://x3dgraphics.com/examples/X3dForWebAuthors/KelpFores tExhibit/KelpForestMain.x3d http://www.latec.ufrj.br/dinosvirtuais/catalogo/exposicaofull.html
- 7. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality Aplicações DesenvolvidasAplicações Desenvolvidas com o X3Dcom o X3D http://x3d-earth.nps.edu/*
- 8. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality EspecificaçõesEspecificações • O que são as especificações? • Processo de modificação
- 9. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality EspecificaçõesEspecificações
- 10. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality EspecificaçõesEspecificações
- 11. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality EspecificaçõesEspecificações
- 12. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality EspecificaçõesEspecificações
- 13. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality EspecificaçõesEspecificações
- 14. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality Grafo de CenaGrafo de Cena • Grafo de Cena: contém todas as informações (nós e campos) do AV, estruturadas de maneira hierárquica. • Importante: • Boa localização espacial do grafo de cena • Alta segmentação dos sub-objetos do AV Facilitam a construção do AV e a otimização da renderização.
- 15. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality Nós Intermediários Nós Folhas Térreo 1º andar Recepçã o Corredor (Dir.) Corredor (Esq.) 2º andar Aptos.01 - 25 Aptos.26 - 50 Corredor (Dir.) - 1 Corredor (Esq.) - 1 Corredor (Dir.) - 1 Corredor (Esq.) - 1 Aptos.101- 125 Aptos.126 - 150 Aptos.201 - 225 Aptos.226 - 250 Cadeira 1 TV 1 … Cama 26 Cadeira 26 TV 26 … Cama 101 Cadeira 101 TV 101 … Cama 126 Cadeira 126 TV 126 … … … Cama 1 Nó Raiz Hotel
- 16. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality Cada arquivo é composto por um conjunto de elementos (nós) que possuem hierarquia HierarquiaHierarquia <Shape> <Cylinder/> <Appearance> <Material diffuseColor='0 0.5 1'/> </Appearance> </Shape>
- 17. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality • Programas que interpretam o arquivo X3D para a renderização do AV • Podem se apresentar como plugins, como aplicações independentes e applets e para celular. Browsers X3DBrowsers X3D
- 18. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality
- 19. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality • Octaga plugin, aplicaçao local • Xj3D Java WebStart, Applet, Jar, aplicação local • Instant Player aplicação local • BS Contact plugin, aparelhos móveis, aplicação local • Cortona plugin, aplicação local, apresentaçoes de PowerPoint, celular • Outros: H3DViewer, FreeWRL, OpenVRML, SwirlX3D, Vivaty Browsers X3DBrowsers X3D
- 20. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality XMLXML • eXtensibilidade • Arquitetura: • extensível e modular, permitindo vários níveis de suporte às funcionalidades X3D • Facilitam a construção dos browsers e downloads mais rápidos dos browsers • especificações segmentadas em vários níveis • Definição de perfis e componentes no cabeçalho
- 21. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality XMLXML • Testes de validação • Facilita a construção de AVs • Colaborativos • Ex.: AVs que adicionam objetos 3D em tempo-real
- 22. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality Formatos de CodificaçãoFormatos de Codificação • .wrl • .x3dv • .x3d • .x3db: 50% de redução
- 23. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality • Construção de AVs X3D para fixação dos novos conceitos • Ferramentas utilizadas: • Blender • X3D Edit Exemplos PráticosExemplos Práticos
- 24. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality BlenderBlender • Free e Open Source • Exportador X3D • Modelagem • Facilita a construção de modelos complexos • Agiliza a contrução de qualquer AV
- 25. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality X3D EditX3D Edit
- 26. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality • DEF/USE • Vantagens: • Economizar espaço em memória • Diminuir tamanho do arquivo X3D • Maior eficiência na renderização • “USE” aponta para o mesmo espaço de memória do “DEF” Exemplo Prático 1: DEF/USEExemplo Prático 1: DEF/USE
- 27. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality Exemplo Prático 2: EventosExemplo Prático 2: Eventos e Rotase Rotas • Permite animação dos AV através do mecanismo de Rotas fornecido pelo X3D • Não é necessário script • Ex.: ProximitySensor • inputOnly: permite apenas receber (valores) eventos; • outputOnly: permite apenas enviar (valores) eventos; • inputOutput: permite receber e enviar (valores) eventos; • initializeOnly: tal campo não pode receber nem enviar (valores) eventos, o valor deste campo pode apenas ser inicializado.
- 28. ProximitySensor DEF=“Sensor” Campos: SFBool [out]: isActive = false Rota PointLight DEF=“Lamp” Campos: SFBool [in,out]: on = false E S T A D O 1 E S T A D O 2 ProximitySensor DEF=“Sensor” Campos: SFBool [out]: isActive = true PointLight DEF=“Lamp” Campos: SFBool [in,out]: on = true TRUE Sensor capta a presença do usuário e lança um evento. Alarme é acionado. Rota
- 29. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality Exemplo Prático 2: Eventos e RotasExemplo Prático 2: Eventos e Rotas
- 30. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality Exemplo Prático 2: EventosExemplo Prático 2: Eventos e Rotase Rotas
- 31. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality Eventos com SAIEventos com SAI
- 32. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality ScriptScript • Possibilita fazer processamento em X3D que envolva decisão lógica e gerência de estado • É ativado pelo recebimento de um evento • O evento ativa o campo URL
- 33. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality Aplicação ExternaAplicação Externa • Importante: • instalar as bibliotecas do Xj3D • colocar no classpath do projeto
- 34. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality Aplicação ExternaAplicação Externa ScriptJava.classScriptJava.class
- 35. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality
- 36. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality Tópicos Específicos em X3DTópicos Específicos em X3D
- 37. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality Expansão deExpansão de FuncionalidadesFuncionalidades • Protótipos • customizar novos nós a partir de outros nós X3D e/ou outros protótipos • Desenvolvedor pode • construir, declarar e instanciar nós que melhor se adequem a necessidade do seu ambiente
- 38. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality Expansão deExpansão de FuncionalidadesFuncionalidades Declarar -> Instanciar
- 39. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality Expansão deExpansão de FuncionalidadesFuncionalidades
- 40. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality • O que é estereoscopia? • Métodos de visualização EstereoscopiaEstereoscopia Paralaxe Negativa Paralaxe Zero(ZPS) Paralaxe Positiva [Raposo, Szenberg, Gattas e Celes 2004]
- 41. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality • Alguns browsers dão suporte a estereoscopia: • Bs Contact Stereo (plugin no navegador) • Instant Player (suporta acesso da cena através de Java) • Pode-se gerar AVs estereoscópicos de qualquer arquivo X3D AVs estereoscópicosAVs estereoscópicos
- 42. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality • Instant Player AVs estereoscópicosAVs estereoscópicos http://www.instantreality.org/tutorial/passive-stereo/
- 43. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality • BS Contact Stereo • Ajuste da estereoscopia por menu, em tempo real AVs estereoscópicosAVs estereoscópicos
- 44. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality AVs em dispositivos móveisAVs em dispositivos móveis > BS Contact Mobile > InstantMini > X3DMini > X3Dl
- 45. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality >Flexibilidade (tempo e localização) Capacidade de gerenciar ou modificar configurações de dispositivos sem a necessidade da presença física; >Colaboração Comuncação entre usuários e com o mesmo objetivo. Conexão entre Virtual<->RealConexão entre Virtual<->Real e Colaboraçãoe Colaboração
- 46. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality >Banco de Dados > Armazenamento de informações sobre os dispositivos; >Sistema Embarcado > Comunicação do ambiente real com o virtual. Conexão entre Virtual<->RealConexão entre Virtual<->Real e Colaboraçãoe Colaboração
- 47. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality Conexão entre Virtual<->RealConexão entre Virtual<->Real e Colaboraçãoe Colaboração
- 48. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality Serviço/ Informação • Ambientes Virtuais como suporte a diversos tipos de informações ConsideraçõesConsiderações
- 49. Natal, 24 a 27 de maio de 2010XII Symposium on Virtual and Augmented Reality Divirtam-se com X3D!Divirtam-se com X3D! Obrigado!Obrigado! eduardolfalcao@gmail.com liliane@di.ufpb.br thaise@ccae.ufpb.br
Hinweis der Redaktion
- Colocar o que será abordado (tentar motivar mostrando que após a parte introdutória do X3D haverá a apresentação de conceitos mais avançados.)
- Eduardo Naquela época (década de 90), a internet já surgia como grande novidade. E inicialmente expandiu os horizontes de comerciantes e grande empresas, que se utilizavam da Web2D e seu poder de ligação hipertextual (ou seja, os sites) para divulgação e comercialização de seus produtos. A internet começou a evoluir, de modo que era preciso acontecer uma grande revolução: o surgimento da Web3D (Web-Tridimensional). A proposta da Web3D era possibilitar aos internautas, explorarem gráficos tridimensionais através da Web. Com isso, em 1994 nasce o VRML (ou VRML 1.0), primeira forma de divulgar gráficos 3D na Web. VRML é uma linguagem de criação e modelagem de mundos virtuais, e foi criado por grupos de pesquisadores e estudiosos que interessavam-se no assunto. Este foi um passo bem sucedido, já que eram permitidos ao usuário alguma forma de interaçao com os objetos 3d: navegar, observar de diferentes perspectivas, entre outras... Porém, os usuários não ficaram satisfeitos por muito tempo, os consumidores queriam mais, um maior grau de interatividade. Em 1997, surgiu o VRML97 ou VRML 2.0. Sua proposta era adicionar novas funcionalidades (nós) que permitissem a criação de mundos virtuais dinâmicos. O VRML 2.0 foi bem aceito pela comunidade na época, já qua disponibilização de AVs 3D na internet, com interatividade e dinamismo. Após certo tempo (2001), a comunidade sentiu que o padrão para gráfico 3D na web precisava de uma reformulação para definir uma arquitetura robusta, ter suas funcionalidades expandidas mais facilmente, facilitar e disseminar o uso de AVs 3D, assim como facilitar a integração do X3D com tecnologias atuais (emergentes). Além destas, existem outras inúmeras vantagens e avancos em relacao ao VRML, que daria muito tempo falando só sobre isso…
- Eduardo Perguntas: Alguém aqui não conhece o X3D? (veio porque queria conhecer/aprender, mas ainda não conhece) Se sim, o que é que ele acha que é o X3D? Quem aqui já conhece o X3D? (só a título de curiosidade) Quem já construiu algum AV X3D? Perg. Frequentes de iniciantes: Ling. De Programacao? NAO! Compilar arquivo? NAO! É um programa? NÃO! É uma API? NÃO! Então, o que é o X3D? É uma linguagem de modelagem e descrição de ambientes virtuais 3D interativos para a WEB. É a linguagem padrão criada pela Web3D Consórcio. É um padrão aberto onde há uma grande comunidade que contribui para o desenvolvimento do mesmo,em constante discussão e troca de idéias. Na prática: É um arquivo (.x3d, x3dv, .x3db), que contém textos (segundo a especificação do X3D), que ao serem interpretados pelos browsers, geram o ambiente virtual 3D.
- Eduardo http://www.web3d.org/x3d/content/examples/Basic/Medical/MedicalMetadataViewer.x3d http://www.de.ufpb.br/~labteve/portugues/projetos/campus.html São várias as finalidades dos Avs 3D do X3D. Agora vou mostrar alguns exemplos, falando de algumas potencialidades, e mostrando a capacidade que o X3D nos oferece. À esquerda, temos uma parte do Campus da UFPB modelado. Foi um trabalho de mestrado da outra palestrante (Thaíse), que se utilizou de algumas funcionalidades de um browser (Xj3D, browser aberto, será abordado mais a frente), para a customização de um browser, para um projeto que facilite a integração de Avs em um programa, que tem várias funcionalidades pré-programadas, incluindo a própria interface gráfica. Como objetivo principal, além de auxiliar novos estudantes da UFPB a poder conhecer previamente sua universidade, possui uma série de serviços agregados ao mesmo, como links para uma calculadora estatística, link para o site da universidade, para o site do laboratório, dentre outros serviços. À direita nós temos um exemplo que se econtra no site da Web3D. Este exemplo serve para mostrar a utilização do X3D em aplicações de objetivos voltados para a área de saúde. O site da Web3D é muito importante, pois apesar de vários exemplos que tem para auxiliar os iniciantes a entenderem melhor como funciona determinadas funcionalidades, possui toda a especificação (será abordado mais a frente) do X3D. X3D and Medical Imaging
- Eduardo Kelp Forest Um dos grandes idealizadores do X3D (Don Brutzman), é professor na área de computação gráfica e realidade virtual na NPS (Naval PostGraduate School). Ele juntou 2 turmas, uma de cientistas da computação que sabiam modelar, e a outra turma era um pessoal que estudava aplicação de cálculos matemáticos, para uma modelagem “física”, na qual por exemplo os movimentos das plantas fossem mais reais. Pode-se observar que o AV3D é bastante realista aproximando-se do ambiente real. O código da aplicação é aberto, e serve como uma boa fonte de exemplos, para desenvolvedores que precisam entender melhor como funcionam certos nós. Projeto chamado “Dinos Virtuais” desenvolvido pela UFRJ em parceria com outras Universidades. O ambiente virtual 3D, retrata o Museu Nacional do Rio de Janeiro que possui um riquíssimo acervo de história natural, especialmente Paleontologia, com o objetivo de uma vasta disseminação para aqueles que não puderem visitar o museu (como eu), conheça as peças, exposições, e sobre as recentes descobertas científicas do Museu Nacional sobre dinossauros brasileiros, que lá se encontram. Estimular o interesse do público em geral e, especialmente, o infanto-juvenil pela Arqueologia e a Paleontologia e pela Realidade Virtual, possibilitando a visualização tridimensional estereoscópica interativa, do acervo em exposição do Museu Nacional; Sensibilizar diferentes setores da sociedade e, em particular os jovens para a importância da pesquisa em Arqueologia, em Paleontologia e em Realidade Virtual, estimulando o surgimento de futuros pesquisadores nessas áreas.
- Eduardo Sala de Física. (Se eu num souber falar, peraí né…) X3D-Earth Obviamente, tem como objetivo a representação do planeta terra em 3D. Mas qual a diferença entre o X3D e o GoogleEarth, Virtual Earth? A grnade diferença é que X3D Earth não tem fins comerciais. As aplicações do X3D Earth são desenvolvidas com software livre e voltadas para o interesse público. Elas poderão ser usadas por toda a sociedade e setores públicos, como prefeituras, companhias de água, luz e esgoto, entre outros, em áreas como previsão do tempo, preservação de florestas, aquecimento global, etc. Outro diferencial do X3D Earth é que todo o processo de atualização de imagens seria feito pelos participantes da comunidade. O projeto X3D Earth é patrocinado pela Naval PostGraduate School, de Monterey (Califórnia, EUA) e tem a participação de diversas universidades americanas, européias e brasileiras. Na América Latina, o Laboratório de Sistemas Integráveis (LSI) (Escola Politécnica da USP) é o principal condutor das pesquisas de concepção e desenvolvimento dessa ferramenta. Componente GeoSpatial. Componente com nós cujas funções são (generalizando) a de localizar e associar locais do mundo real, com mundos virtuais X3D. Componente Humanoid Animation. NURBS DIS Rigid Body Physics Component …
- Thaíse Conjunto de documentos técnicos que definem a geometria e as capacidades de comportamento clássico utilizando o conjunto de tags xml. Nós e campos na terminologia X3D equivale a elementos e atributos na terminologia XML. Cada um destes documentos de especificação foi desenvolvida através de um processo aberto e colaborativo por membros do grupo de trabalho voluntário em organização sem fins lucrativos Web3D Consórcio
- Thaise
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- eduardo
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- Eduardo
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- Thaise
- Thaise
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- Thaise
- Colocar o que será abordado (tentar motivar mostrando que após a parte introdutória do X3D haverá a apresentação de conceitos mais avançados.)
- Thaise
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- Thaise
- Eduardo Estereoscopia é o método pelo qual torna-se possível a visualização tridimensional de qualquer imagem. Para tal, é preciso gerar duas imagens idênticas com certa distância horizontal (paralaxe), e visualizá-las ao mesmo tempo [Raposo, Szenberg, Gattas e Celes 2004]. O valor da paralaxe é o campo que afeta a intensidade da estereoscopia. Existem três tipos de paralaxe: a paralaxe zero, conhecida por ZPS, a paralaxe negativa, e a paralaxe positiva . Para obter as duas imagens exibidas simultaneamente podem ser utilizados dois métodos de estereoscopia: a passiva e a ativa. Na passiva, as duas imagens são exibidas simultaneamente, e são utilizados óculos com filtros para cada olho visualizar apenas uma imagem. Exemplos são o uso de óculos anaglifos (filtros vermelho e azul), ou óculos polarizadores de luz. Na ativa, as imagens referente ao olho esquerdo e direito são mostradas intercaladamente a uma freqüência de pelo menos 120Hz, com auxílio do shutter glasses, que são óculos feitos de cristal líquido e tem a capacidade de bloquear e desbloquear rapidamente a visão de um olho do usuário. A estereoscopia passiva é a mais barata podendo ser facilmente acessada e visualizada por qualquer um que tenha internet, e disposição para confeccionar seu óculos. Os óculos podem ser confeccionados artesanalmente e com apenas três reais é possível produzir manualmente cerca de 50 óculos.
- Eduardo
- Eduardo Exemplos (mostrar na hora): AVs exemplo (azul-vermelho) AVs exemplo (colorido) Sala de Física (colorido)
- Eduardo Vantagens do BSContact: estereoscopia adicionada (facilmente) por menu, atraves do mouse ajuste de intensidade em tempo real, assim como inversão da paralaxe… Exemplos:Sala de Física (colorido)
- Eduardo 2010 Call for Participation for Mobile X3D Study Group at SC24 Plenary Meeting An X3D player running on the iPhone and Windows CE. Some minor limitations for the device setups and you have be carefull about your content but works with all standard X3D scenes.
- Thaíse: exemplo da SAI e prototótipo Eduardo: estereo e móvel Thaíse: real, colaboração e fechamento