Generating Realistic Camera Shake for Virtual Scenes

When depicting both virtual and physical worlds, the viewer's impression of presence in these worlds is strongly linked to camera motion. Plausible and artist-controlled camera movement can substantially increase scene immersion. While physical camera motion exhibits subtle details of position, rotation, and acceleration, these details are often missing for virtual camera motion. In this work, we analyze camera movement using signal theory. Our system allows us to stylize a smooth user-defined virtual base camera motion by enriching it with plausible details. A key component of our system is a database of videos filmed by physical cameras. These videos are analyzed with a camera-motion estimation algorithm (structure-from-motion) and labeled manually with a specific style. By considering spectral properties of location, orientation and acceleration, our solution learns camera motion details. Consequently, an arbitrary virtual base motion, defined in any conventional animation package, can be automatically modified according to a user-selected style. In an animation package the camera motion base path is typically defined by the user via function curves. Another possibility is to obtain the camera path by using a mixed reality camera in motion capturing studio. As shown in our experiments, the resulting shots are still fully artist-controlled, but appear richer and more physically plausible.

Application of Time-Delay Estimation to Mixed Reality Multisensor Tracking

Spatial tracking is one of the most challenging and important parts of Mixed Reality environments. Many applications, especially in the domain of Augmented Reality, rely on the fusion of several tracking systems in order to optimize the overall performance. While the topic of spatial tracking sensor fusion has already seen considerable interest, most results only deal with the integration of carefully arranged setups as opposed to dynamic sensor fusion setups. A crucial prerequisite for correct sensor fusion is the temporal alignment of the tracking data from several sensors. Tracking sensors are typically encountered in Mixed Reality applications, are generally not synchronized. We present a general method to calibrate the temporal offset between different sensors by the Time Delay Estimation method which can be used to perform on-line temporal calibration. By applying Time Delay Estimation on the tracking data, we show that the temporal offset between generic Mixed Reality spatial tracking sensors can be calibrated. To show the correctness and the feasibility of this approach, we have examined different variations of our method and evaluated various combinations of tracking sensors. We furthermore integrated this time synchronization method into our UBITRACK Mixed Reality tracking framework to provide facilities for calibration and real-time data alignment.

Building a Open Source Framework for Virtual Medical Training

This paper presents a framework to build medical training applications by using virtual reality and a tool that helps the class instantiation of this framework. The main purpose is to make easier the building of virtual reality applications in the medical training area, considering systems to simulate biopsy exams and make available deformation, collision detection, and stereoscopy functionalities. The instantiation of the classes allows quick implementation of the tools for such a purpose, thus reducing errors and offering low cost due to the use of open source tools. Using the instantiation tool, the process of building applications is fast and easy. Therefore, computer programmers can obtain an initial application and adapt it to their needs. This tool allows the user to include, delete, and edit parameters in the functionalities chosen as well as storing these parameters for future use. In order to verify the efficiency of the framework, some case studies are presented.

A realidade virtual como factor de atracção para a engenharia

O objectivo da Realidade Virtual é simples de entender mas muito difícil de implementar: criar ambientes completamente indiferenciáveis do mundo real com os quais se possa interagir de um modo natural. Desde a criação do Sensorama por Morton Heiling em 1962, passando pela difusão do conceito pelo público geral na década de 90 até os dias de hoje, a evolução da Realidade Virtual tem sido constante. Este conjunto de tecnologias tem estado envolvido por uma certa descrença por parte da sociedade, motivada pelas grandes expectativas que lhe foram atribuídas e pelo estado de desenvolvimento do hardware aquando do seu auge. No entanto, actualmente assiste-se a um ressurgimento do seu interesse no público geral com a introdução de imagem estereoscópica no cinema ou o sucesso dos controladores da consola Nintendo Wii. Hoje em dia as suas aplicações são muito variadas: desde o treino de pilotos de avião ao tratamento de fobias, passando pela industria do entretenimento e a visita virtual de locais com interesse histórico ou turístico. O objectivo desta tese de mestrado é explorar uma área que ainda não tem sido muito abrangida pela Realidade Virtual e que cobre também aspectos educacionais e lúdicos de modo a ser um factor de atracção para os estudantes do ensino secundário: a simulação de instrumentos musicais. Para tal foi implementado um sistema capaz de simular instrumentos musicais de percussão (uma bateria) utilizando imagem estereoscópica, som posicional e interfaces com o utilizador realistas. Os resultados obtidos nas sessões de avaliação efectuadas por alunos recentemente ingressados no ensino superior demonstram que o sistema desenvolvido, bem como a inovação em interfaces do utilizador com os dispositivos electrónicos de uma forma geral, constituem um meio efectivo na sua motivação para a escolha de um curso na área da engenharia.

Taxonomy of broker's functions in virtual enterprises

Not just with the emergence but also with the growing of the electronic market, that is, the growth of online suppliers of services and products and Internet users (potential consumers), the necessary conditions to the affirmation of the agile/virtual enterprises (A/VE) as a present and future enterprise organizational model are created. In this context, it is our understanding that the broker may have an important role in its development, namely, if the broker performs functions for the A/VE with better efficacy and efficiency. In this article, we will present first a revision of the broker’s models in a structured form. We present a taxonomy of possible broker’s functions for the broker’s actuation near the A/VE and then the classification of the literature broker’s models. This classification will permit an analysis of a broker’s model and establish a mainframe for our broker’s model according to the BM_Virtual Enterprise Architecture Reference Model (BM_VEARM).

Simulador em Realidade Virtual para Aprendizagem da Física

A forma como aprendemos depende do contexto tecnológico e sociocultural que nos rodeia, actualmente a inclusão de tecnologia recente na sala de aula não é mais considerada opcional, mas sim uma necessidade pois a forma como o aluno aprende está em constante evolução. Tendo em atenção esta necessidade, foi desenvolvido no decorrer desta tese um simulador em realidade virtual que utiliza comandos/interfaces hápticos. O objectivo deste simulador é ensinar conceitos de física de forma interactiva. Os dispositivos hápticos permitem adicionar o sentido táctil ou de toque à interacção entre homem e máquina, permitindo assim aceder a novas sensações relativas ao seu uso nomeadamente com objectivos de aprendizagem. O simulador desenvolvido designado por “Forces of Physics” aborda três tipos de forças da física: forças de atrito, forças gravitacionais e forças aerodinâmicas. Cada tipo de força corresponde a um módulo do simulador contendo uma simulação individual em que são explicados conceitos específicos dessa força num ambiente visual estimulante e com uma interacção mais realista devido à inclusão do dispositivo háptico Novint Falcon. O simulador foi apresentado a vários utilizadores bem como á comunidade científica através de apresentações em conferências. A avaliação foi realizada com recurso a um questionário com dez perguntas, cinco de sobre aprendizagem e cinco sobre a utilização, tendo sido preenchido por 14 utilizadores. O simulador obteve uma boa recepção por parte dos utilizadores, tendo vários utilizadores expressado as suas opiniões sobre estado actual do simulador, do futuro do mesmo e da respectiva validade para uso na sala de aula.

Estratificação da interação com o utilizador em ambientes de Realidade Virtual

A evolução tecnológica tem sido de tal ordem que a realidade virtual deixou de ser um mero conceito que apenas é possível de implementar recorrendo a máquinas com um poder de processamento muito elevado. Tendo em conta o potencial da realidade virtual e a não existência de boas práticas na criação da interface de um sistema que use este conceito, pretende-se, nesta dissertação, fazer um estudo sobre como pode ser analisada e estruturada a componente de interação através da estratificação de níveis de interação para as diferentes operações do sistema pretendido. Por forma a ser possível, posteriormente, comparar cada um dos sistemas relativamente à interação, foram estipulados um conjunto de ações/operações que teriam de ser passíveis de executar em cada um, bem como, um tema base, uma aplicação de realidade virtual de simulação de espaço aplicada ao sector mobiliário. Depois de implementados os sistemas, estes foram apresentados a um conjunto de pessoas que foram inquiridas sobre os mesmos, por forma a avaliar a interação com cada um. Através dos resultados obtidos da avaliação dos inquéritos entregues, foi possível concluir que, para uma grande parte das operações implementadas, existe uma preferência para que a realização da operação seja o mais similar à sua execução num contexto real.

A comunicação e difusão em Arquivística: planeamento de uma exposição virtual relativa à exposição «História dum gordo chinês que estava de barriga para o ar - no centenário de Álvaro Cunhal»

O Arquivo tem como funções primordiais, entre outras, comunicar e difundir o seu património, sendo as exposições um modo eficaz de o fazer. Por meio destas, o Arquivo dá a conhecer os conjuntos documentais que encerra e divulga o trabalho que leva a cabo. O presente trabalho tem numa primeira instância o objectivo de abordar três das exposições levadas a cabo na DGLAB, sendo descrito o trabalho levado a cabo e o modo como este contribuiu para o desenvolvimento do produto final. O desenvolvimento e ampliação da utilização das tecnologias de informação e comunicação (TIC) proporcionam aos Arquivos e outras instituições, como Bibliotecas e Museus, a possibilidade de acentuar estas duas funções, por meio da criação na web de exposições virtuais, que utilizam as ferramentas que advêm destas novas tecnologias. Neste sentido, é necessário compreender como é que as diferentes instituições fazem uso destas ferramentas na criação das suas exposições virtuais, uma vez que existem distintas tipologias com diversas aplicações. Procura-se assim nesta linha, escolher boas práticas de exposições virtuais e detalhar as suas potencialidades de modo a retirar ideias que se coadunem com as especificidades da exposição física para a qual se planeia criar uma exposição virtual. Este Relatório de Estágio procura assim responder à questão: Como pode uma exposição virtual valorizar uma exposição física de modo a contribuir para o desenvolvimento das funções de comunicação/ difusão na DGARQ?

Realidade virtual no tratamento do transtorno de pânico

O uso de realidade virtual (RV) é útil no tratamento de exposição em pacientes com transtorno de pânico (TP). Em ambientes virtuais, os pacientes experimentam alterações fisiológicas, psíquicas e somáticas similares aos sintomas em situações da vida real, facilitando o processo de habituação. OBJETIVO: Divulgar o panorama atual do uso de RV no tratamento do TP. MÉTODO: A literatura sobre o tratamento do TP a partir da RV foi revisada com metodologia sistemática na base de dados PubMed, por meio das palavras-chave: virtual reality e panic disorder. RESULTADOS: O tratamento do TP com RV está em geral associado a bons resultados e à boa aceitabilidade por parte dos pacientes. São poucos os estudos que mensuram respostas fisiológicas durante a exposição, apesar da importância destes dados para avaliação da eficácia do tratamento. CONCLUSÕES: Apesar da utilidade do tratamento do TP por RV ser verificada nos estudos, constata-se necessidade de estudos controlados e protocolos de tratamento padronizados.

A distributed environment for virtual and/or real experiments for underwater robots

This paper presents the distributed environment for virtual and/or real experiments for underwater robots (DEVRE). This environment is composed of a set of processes running on a local area network composed of three sites: 1) the onboard AUV computer; 2) a surface computer used as human-machine interface (HMI); and 3) a computer used for simulating the vehicle dynamics and representing the virtual world. The HMI can be transparently linked to the real sensors and actuators dealing with a real mission. It can also be linked with virtual sensors and virtual actuators, dealing with a virtual mission. The aim of DEVRE is to assist engineers during the software development and testing in the lab prior to real experiments

Assessment of emotional reactivity produced by exposure to virtual environments in patients with eating disorders

The aim of this study was to assess the usefulness of virtual environments representing situations that are emotionally significant to subjects with eating disorders (ED). These environments may be applied with both evaluative and therapeutic aims and in simulation procedures to carry out a range of experimental studies. This paper is part of a wider research project analyzing the influence of the situation to which subjects are exposed on their performance on body image estimation tasks. Thirty female patients with eating disorders were exposed to six virtual environments: a living-room (neutral situation), a kitchen with highcalorie food, a kitchen with low-calorie food, a restaurant with high-calorie food, a restaurant with low-calorie food, and a swimming-pool. After exposure to each environment the STAI-S (a measurement of state anxiety) and the CDB (a measurement of depression) were administered to all subjects. The results show that virtual reality instruments are particularly useful for simulating everyday situations that may provoke emotional reactions such as anxiety and depression, in patients with ED. Virtual environments in which subjects are obliged to ingest high-calorie food provoke the highest levels of state anxiety and depression.

Postmortem imaging: real or virtual?

Since the earliest years after the discovery of X-rays, radiological images have been used successfully for answering medico-legal and forensic questions. The possibility to evaluate the inside of a body without actually opening it has been appreciated and used in forensic pathology since then. However, the introduction of modern cross-sectional imaging techniques into post-mortem investigations has created controversial discussions among the medico-legal community. Terms like "Virtual Autopsy" and "Necro-Radiology" have led to confusion and controversy concerning the role of radiological techniques in forensic case work. Regardless, the use of those techniques in post-mortem investigations is increasing, especially the one of Muti-Detector Computed Tomography (MDCT). But also other imaging techniques such as Postmortem Angiography and Magnetic Resonance Imaging are increasingly applied. This presentation shall give an overview over the different techniques of postmortem imaging. It will critically explain their advantages and limitations in forensic death investigations compared to conventional autopsy. The role of postmortem imaging shall be discussed in order to distinguish between real state of the art and virtual reality.

Visual realism enhances realistic response in an immersive virtual environment

Participants in an immersive virtual environment interact with the scene from an egocentric point of view that is, where there bodies appear to be located rather than from outside as if looking through a window. People interact through normal body movements, such as head-turning,reaching, and bending, and within the tracking limitations move through the environment or effect changes within it in natural ways.

A Threat to a Virtual Hand Elicits Motor Cortex Activation

We report an experiment where participants observed an attack on their virtual body as experienced in an immersive virtual reality (IVR) system. Participants sat by a table with their right hand resting upon it. In IVR, they saw a virtual table that was registered with the real one, and they had a virtual body that substituted their real body seen from a first person perspective. The virtual right hand was collocated with their real right hand. Event-related brain potentials were recorded in two conditions, one where the participant"s virtual hand was attacked with a knife and a control condition where the knife only struck the virtual table. Significantly greater P450 potentials were obtained in the attack condition confirming our expectations that participants had a strong illusion of the virtual hand being their own, which was also strongly supported by questionnaire responses. Higher levels of subjective virtual hand ownership correlated with larger P450 amplitudes. Mu-rhythm event-related desynchronization in the motor cortex and readiness potential (C3C4) negativity were clearly observed when the virtual hand was threatened as would be expected, if the real hand was threatened and the participant tried to avoid harm. Our results support the idea that event-related potentials may provide a promising non-subjective measure of virtual embodiment. They also support previous experiments on pain observation and are placed into context of similar experiments and studies of body perception and body ownership within cognitive neuroscience.