1. Persekitaran maya
Pengenalan Realiti
Maya (VR)
TH3813 Realiti Maya
samn@ftsm.ukm.my
Ramai orang melihat VR sebagai satu
pemodelan utk dunia sebenar
½ orang pula mengatakan ia adalah
bentuk advance bagi human computer
interface
½ pandangan pula mengatakan sistem
VR perlu ada head mounted display,
feedback glove, full body suit dll
Persekitaran maya
Istilah VR mempunyai banyak takrifan yang
berbeza.
berbeza.
Sesetengah definisi VR yang diberikan tidak
menggambarkan VR dengan sebenar
benarnya.
benarnya.
Definisi yang diberikan di dalam buku The
Silicon Mirage adalah seperti berikut:
berikut:
“VR ialah kaedah di mana manusia gambarkan (visualise), manipulasi
visualise),
dan berinteraksi dengan komputer dan data kompleks.”
kompleks.”
Definisi Persekitaran Maya
Persekitaran spatial 3D yang dijanakan
oleh komputer untuk membolehkan
pengguna mengambil bahagian dalam
masa nyata.
nyata.
Persekitaran maya boleh:
boleh:
Everyone generally accepts VR for :
a system for providing an interactive
exploration of a three dimensional virtual
environment.
Virtual environment have been opted by
professionals which VR has associated
with
Definisi Persekitaran Maya
Lain-lain konsep yang merujuk kepada
Lainperkara yang sama
Artificial reality, cyberspace, virtual reality,
virtual world, virtual environments, synthetic
environment.
Imersif sepenuhnya
Augmentation kepada dunia sebenar
Melalui ‘tetingkap dunia’ (window’s world)
dunia’ (window’s world)
1
2. Asal-usul istilah VR
Artificial reality (AR)
Istilah yang diperkenalkan oleh Myron
Krueger dalam pertengahan 70an.
Maksud sebenar AR mengikut Krueger
ialah:
ialah:
“full body participation in computer events that
is so compelling that it is accepted as real
experience”
Asal usul istilah VR
Cyberspace
Mula diperkenalkan oleh William Gibson
dalam tahun 1984 dalam novel sains
fiksyen, Nueromancer.
fiksyen, Nueromancer.
Gibson merujuk kepada satu AR yang boleh
di gunakan/di jelajah secara serentak oleh
ribuan manusia seluruh dunia.
dunia.
Asal usul istilah VR
Virtual worlds
“moving and interacting with theree
dimensional model of a world in real time
such that the experience is almost real or a
near b
- elievable simulation of the real.”
Atau
What is real? How do you define real? If
you’re talking what you can feel, what you
can smell, what you can taste and see then
real is simply electrical signals interpreted
by your brain.
Morpheus from The Matrix
Asal-usul istilah VR
Virtual Realty (VR)
Diperkenalkan oleh Jaron Lanier i.e. pelopor
dan ketua VPL Research.
Maksud istilah VR ini merujuk kepada realiti
3D yang dilaksanakan melalui head
mounted display dan data glove untuk tujuan
input.
Asal usul istilah VR
Virtual environment
Istilah yang lebih sesuai berbanding dengan
virtual world.
2
3. Asal usul istilah VR
Synthetic environment
Istilah yang digunakan oleh DARPA yang
digunakan untuk menerangkan pelabagai
program untuk melihat and berinteraksi
dengan dunia 3D.
Virtual World
Simulation
Engine
Graphic
Engine
User Interface
Internal
Inputs
Outputs
External
Sistem VR - Enjin Grafik
Enjin grafik – menjanakan imej yang
akan di lihat oleh pemerhati. Dilakukan
dengan mengambil kira scene database
serta kedudukan dan orientasi pemerhati.
Juga melibatkan aspek tekstur, bunyi dan
kesan khas – hasilkan kesan daripada
pusat pemerhatian.
Sistem VR
Sistem VR yang umum terdiri daripada 6
komponen utama:
utama:
dunia/persekitaran maya;
maya;
enjin grafik;
grafik;
enjin simulasi;
simulasi;
antaramuka pengguna;
pengguna;
input pengguna dan
output pengguna.
pengguna.
Sistem VR - Dunia Maya
Dunia maya ialah pangkalan data
persekitaran (scene database)
database)
mengandungi perwakilan geometri dan
atribut-atribut untuk semua objek dalam
atributpersekitaran.
Format perwakilan ini bergantung kepada
enjin simulasi dan grafik yang digunakan.
Sistem VR - Enjin Simulasi
Enjin simulasi – menyelenggara
persekitaran maya yang dinamik,
bagaimana ia berubah mengikut masa
dan bagaimana ia bertindakbalas
terhadap tindakan pengguna.
Termasuk juga kawalan interaksi,
tindakan objek yang telah diprogramkan,
simulasi fizikal (graviti atau inersia) atau
tindakan pengguna.
3
4. Antaramuka Pengguna
Antaramuka – mengawal bagaimana
pengguna berinteraksi dan bernavigasi
dalam persekitaran maya. Bertindak
sebagai buffer (penimbal) antara dunia
maya dan peranti input/output yang
digunakan.
Input/output biasanya tidak bergantung
pada perisian VR yang digunakan.
Konsep deria dalam VR
realiti di kesan melalui deria
atas asas ini otak akan bina gambaran
kalau kita tidak 100% pasti dengan deria
maka kita tidak pasti dengan realiti
Contoh:
Contoh:
Persekitaran/dunia
maya
Aspek terpenting dalam mana mana objek
simulasi ialah orientasi.
orientasi.
Sistem VR meningkatkan metodologi ini dalam
dua bidang utama: immersion, dan interaksi di
utama: immersion,
antara pengguna dan dunia maya.
maya.
Aspek a
- spek lain dalam dunia maya
Tindakbalas visual dan immersion
Interaksi
Tactile feedback
Acoustic feedback
Konsep deria dalam VR
Realiti Maya - satu simulasi komputer
yang menggabungkan beberapa aspek
deria (tapi tidak semua)
semua)
Matlamat VR ialah: intensif, interaktif,
ialah: intensif, interaktif,
immersive, ilustratif dan intuitif
immersive,
warna
tiub berputar
Deria dalam VR dan
peralatan VR
Penglihatan
aspek deria yang lebih terkehadapan
daripada aspek deria yang lain
grafik 3D
variasi cahaya dan bayangan
peralatan
headset
penjana stereoskopik (stereoscopoc projection)
Dome
CAVE (Cave Automatic Virtual Environment)
Deria dalam VR dan
perkakasan VR
Pendengaran
kesan bunyi terdapat dalam aplikasi VR
klip bunyi di modifikasi dalam persekitaran
maya untuk berikan kesan jarak (distance)
distance)
Peralatan
pelbagai sistem bunyi boleh diperoleh
4
5. Deria dalam VR dan
perkakasan VR
Sentuhan
pembangunannya tidak setanding
penglihatan dan pendengaran
antaramuka haptik dan VR glove boleh
diperolehi tapi tidak terlalu sofistikated
Peralatan
Deria dalam VR dan
perkakasan VR
Rasa
masih belum ada
Bau
boleh disimulasikan dengan sistem
pendingin udara berserta dengan bauan
yang dikehendaki
PHANToM
VR glove
Deria dalam VR dan
perkakasan VR
Tekanan (pressure)
pressure)
antaramuka tindakbalas daya boleh alirkan
tekanan pada kedua d arah antara
- ua
manusia dan persekitaran maya
tekstur permukaan, kelekitan, berat boleh
permukaan, kelekitan,
disimulasikan
Deria dalam VR dan
perkakasan VR
Thermosensing - panas & sejuk
boleh disimulasikan melalui VR glove dan
suit.
suit.
Peralatan
VR glove
Peralatan
PHANToM
Sidewinder
Deria dalam VR dan
perkakasan VR
Kesakitan
boleh disimulasikan melalui simulasi elektrik
dan tindakbalas daya
Peralatan
masih belum ada
Deria dalam VR dan
perkakasan VR
Imbangan dan posisi
deria imbangan berdasarkan bahagian
dalam telinga dan disokong dengan
penglihatan
Peralatan
Platform simulator
Head & body trackers
5
6. Keperluan sistem VR
Sistem VR mengeksploitasi satu mod
interaksi - sistem komputer grafik masa
nyata
Keperluan utama - update imej dengan
kepantasan tinggi
Perisian realiti maya
Perisian yang digunakan untuk
membangun dan mengedit dunia maya.
maya.
Keperluan sistem VR
Keperluan lain
Pangkalan data maya
Penjanaan imej dunia nyata
Interaksi pangkalan data
Simulasi fizikal
Non-immersive sistem VR
NonSistem VR hibrid
CAVE
Jenis sistem VR
Terdapat beberapa klasifikasi sistem VR
- berdasarkan metod antaramuka yang
digunakan
Window on World (WoW) atau Desktop VR
(WoW)
Pemetaan video (Video mapping)
(Video mapping)
Immersive VR
Telepresence
Augmented reality
Fish tank VR
Wow
Sistem VR yang paling lazim digunakan
dalam bentuk desktop
Tidak bergantung kepada peranti
input/output yang khusus; mouse dan
khusus;
monitor sudah memadai
Video mapping
monitor pengguna dengan menggunakan
kamera video
komputer kenalpasti tubuh badan
pengguna dan petakan pada komputer.
komputer.
6
7. Immersive VR
Matlamat utama VR ialah untuk immerse
pengguna dalam persekitaran
maya
Dipisahkan daripada dunia sebenar
Perlu kepada HMD
Teknologi lain ialah CAVE
HMD bersifat personal manakala CAVE
boleh berkongsi
Augmented reality
Gabungan antara non-immersive dan
nonfully immersive
Paparkan maklumat janaan komputer
kepada pandangan pengguna tentang
dunia nyata.
nyata.
Contoh: head up display (HUD) yang
Contoh:
digunakan dalam jet tentera dan
perubatan.
perubatan.
Aplikasi VR
Perubatan
Pendidikan, Seni & Hiburan
Ketenteraan
Manufacturing
Robotics
Visualisasi
Telepresence
Link remote sensors dan kamera dalam
dunia nyata dengan antaramuka pada
pengguna
Contoh remote robot untuk bomb
disposals
Fish tank VR
Sistem hibrid yang menggabungkan
desktop VR dengan stereoscopic viewing
and head tracking mechanism.
Gunakan LCD shutter glass untuk
hasilkan imej stereoscopic dan head
monitor untuk kawal pandangan
pengguna.
pengguna.
Aplikasi VR – Perubatan
Virtual Anatomy
Penghasilan anotomi Visible Human untuk tujuan
pengajaran.
Diagnosis
Belajar mendiagnosis abnormaliti. Cth. Virtual
Bronchoscopy.
Bronchoscopy.
Surgeri
Latihan dalam surgeri. Cth. Intrevenous procedures.
procedures.
Rehabilitation
Cth. Orthopedic rehabilitation (fractured ankle, hand
or knee).
7
8. Aplikasi VR (Pendidikan,
Seni & Hiburan)
Pendidikan
Exploration B
ased Learning- CyberMath
dalam pengajaran algebra dan geometry di
Sweden.
Lerning by Building Virtual Worlds – telah
diuji untuk pelajar sekolah dengan
mengahsilkan virtual garden.
Aplikasi VR (Ketenteraan)
Telah lama dipertimbangkan dalam bentuk
latihan ketenteraan. Contoh:
Platoon Leadership Training untuk operasi
keamanan – melatih pegawai dalam membuat
keputusan ketika menegmudi unit.
Virtual Environment for Submarine Ship Handling
Training (VESUB) – simulator untuk officer-on-deck
officer- ontraining.
Unit Trainer & Virtual Cockpit – latihan untuk
juruterbang
Aplikasi VR (Robotics)
Robot Teleoperation – ada 2 jenis robot –
industri dan perkhidmatan. Robot industri
lakukan tugas secara automatik dalam
persekitaran berstruktur. Robot
perkhidmatan berfungsi dalam
persekitaran tidak berstruktur (cth.
penjelajahan angkasa) tetapi di dalam
kawalan (teleopretaion) manusia. Cth.
Mars Pathfinder.
Pathfinder.
Aplikasi VR (Pendidikan,
Seni & Hiburan)
Seni
Penghasilan persekitaran yang lebih dinamik
dan mudah akses. Cth. Virtual museum.
Hiburan
PC Video game dll.
Aplikasi VR
(Manufacturing)
Virtual prototyping
Reka bentuk produk. Cth FreeForm drpd SensAble
Technologies.
Ergonomic analysis – menguji kesesuain produk
sebenar yang telah dihasilkan. Cth. Task Analysis
Toolkit [1, 2]
Lain lain
Reka bentuk kilang dan construction.
Latihan personel.
Pemasaran – virtual showroom untuk kereta.
Aplikasi VR (Visualisasi
Maklumat)
Transformasi data abstrak dalam 2D
kepada bentuk geometri 3D
8
9. Aplikasi VR - masa lampau
1920an - simulasi kenderaan - teknik
dibangunkan oleh Edwin Link
1940an - teknologi “teleoperation”
teleoperation”
dibangunkan
1954 - cinerama - panggung wayang
dengan 3 penjuru
1966 - NASA mula bangunkan simulator
penerbangan untuk program angkasa
Aplikasi VR - masa kini
Pelancongan
Aplikasi VR - masa lampau
1960an- Ivan Sutherland bangunkan konsep
VE menggunakan “computer generated
display”
display”
1970an- Artificial Reality di perkenalkan oleh
Krueger
1984- istilah cyberspace digunakan pertama
kalinya dalam buku “Neuromancer”
Neuromancer”
1989- Janon Lanier perkenalkan istilah Virtual
Reality
Aplikasi VR - masa kini
Latihan
Aplikasi VR - masa kini
Construction
Reka bentuk produk
9
10. industri perfileman dan produksi TV
latihan untuk pegawai yang bertugas di pelantar
latihan untuk robot
latihan melakukan pembedahan (keyhole
surgery training)
latihan neurosurgery
augmented reality
10
11. VR di masa hadapan
Headsets
Cuba fikirkan bagaimana VR akan
digunakan di masa hadapan.
hadapan.
Dome
Stereoscopic projection
CAVE
PHANToM
11
