MODUL 2 · TEORIJSKE OSNOVE I PRIPREME ZA KORIŠTENJE VIRTUALNE STVARNOSTI
Modul 2 · završno
Aktivnosti za samostalno učenje
Zadaci prate redoslijed nastavnih jedinica modula. Za većinu su dovoljni olovka, papir i računski prikazi iz jedinica; zajednički primjer je virtualni laboratorij VR-1 s radnim stolom i mobilnim robotom koji se sklapa, pokreće i ispituje u sceni.
Aktivnosti za samostalno učenje
Zadaci su poredani redom nastavnih jedinica. Ondje gdje se spominje računski prikaz, rješenje se provjerava u pripadnoj jedinici.
- Vlastita definicija i primjeneNapišite vlastitu definiciju virtualne stvarnosti u dvije do tri rečenice i navedite tri primjene: jednu u proizvodnji, jednu u održavanju i jednu u obrazovanju. Za svaku primjenu upišite u tablicu korist u odnosu na obuku bez VR-a. Predaje se tablica s tri retka i definicija.
- Imerzija i prisutnost u VR-1Za virtualni laboratorij VR-1 navedite tri tehnička svojstva sustava koja povećavaju imerziju i tri ponašanja korisnika po kojima se vidi da osjeća prisutnost. Predaje se popis od šest stavki s jednom rečenicom obrazloženja uz svaku.
- Vremenska crta razvoja VR-aIzradite vremensku crtu s pet ključnih koraka u razvoju virtualne stvarnosti, od prvih simulatora i naglavnih zaslona do današnjih samostalnih naočala. Uz svaki korak navedite desetljeće i tehnologiju koja je tada omogućila napredak. Predaje se crtež vremenske crte.
- Razvrstavanje na kontinuumuNa kontinuum virtualnosti smjestite šest primjera: virtualni obilazak robotske ćelije, uputu za zamjenu alata prikazanu na naočalama s malim zaslonom, virtualni robot na stvarnom stolu uz prolaz slike, digitalni model stroja na monitoru, snimanje rada iz prvog lica i VR-1. Predaje se shema kontinuuma s označenim primjerima i oznakom VR, AR, MR ili nije XR.
- VR-1 kao miješana stvarnostOpišite što bi se promijenilo kad bi se robot MR-1 sklapao na stvarnom stolu uz prolaz slike umjesto u virtualnom laboratoriju: što se više ne modelira, što mora biti usidreno u prostoru i koji se novi problemi pojavljuju. Predaje se kratak opis od najviše pola stranice.
- Vrijeme okvira i kašnjenjeIzračunajte vrijeme okvira za 72, 90 i 120 Hz i usporedite ga s ciljem VR-1 od najviše 20 ms od pokreta do fotona. Koliko okvira stane u to kašnjenje pri svakoj frekvenciji? Predaje se tablica s postupkom računa.
- Mjere protiv kinetozeNavedite sve mjere udobnosti koje VR-1 koristi (način kretanja, okretanje, vinjeta, frekvencija) i uz svaku objasnite koji nesklad osjetila smanjuje. Obrazložite zašto je teleport zadani način kretanja. Predaje se tablica s obrazloženjem.
- Mjerenje vlastitog IPD-aIzmjerite vlastiti razmak zjenica ravnalom pred zrcalom ili uz pomoć kolege, tri puta, i izračunajte srednju vrijednost. Provjerite ulazi li u raspon podešavanja uređaja A od 58 do 72 mm. Predaje se zapis mjerenja i zaključak.
- Fizikalna svojstva dijelovaZa četiri dijela robota MR-1 (šasija, pogonski kotač, baterija, prekidač) odredite treba li dio imati simuliranu fiziku ili je kinematički, koji mu kolizijski oblik odgovara i što se događa kad ga korisnik ispusti. Predaje se tablica s četiri retka.
- Zvučni i haptički događajiSastavite popis od najmanje šest zvučnih i haptičkih događaja u VR-1 (dodir, hvat, odlaganje, spajanje dijela, pokretanje motora, udar u rub stola). Za svaki navedite izvor zvuka u prostoru i trajanje vibracije. Predaje se tablica događaja.
- Slojevi za uređaj BNacrtajte slojeve programske podrške za uređaj B u dva načina rada: samostalno i spojeno na računalo. Označite na kojem uređaju radi svaki sloj i kojim putem idu slika i poze. Predaje se crtež s dvije sheme.
- Akcije i vezivanjaZa pet akcija VR-1 (uhvati, odaberi točku interesa, teleport, okret, vibracija) napišite vrstu akcije i prijedlog vezivanja za kontroler, praćenje ruku i miš. Predaje se tablica s pet redaka i četiri stupca.
- Prijenos slike na uređaj BU računskom prikazu jedinice 2.5 izračunajte omjer kompresije i broj bitova po pikselu za brzine prijenosa od 150, 200 i 500 Mbit/s pri 90 Hz. Objasnite kako se mijenja čitljivost natpisa na točkama interesa. Predaje se tablica rezultata i dvije rečenice zaključka.
- Odabir načina praćenjaZa tri scenarija odaberite praćenje izvana prema unutra ili iznutra prema van: stalni laboratorij za razvoj, radionica u kojoj se ništa ne smije bušiti u zid, prezentacija na sajmu. Obrazložite odabir prednostima i manama svakog rješenja. Predaje se tablica s obrazloženjem.
- Pogreška zbog kašnjenjaU računskom prikazu jedinice 2.6 izračunajte preostalu kutnu pogrešku i zaostajanje ruke za kašnjenja od 20 i 40 ms pri okretu glave od 200 °/s i brzini ruke od 2 m/s, uz učinak predviđanja od 90 %. Predaje se tablica i ocjena je li hvatanje sitnih dijelova u oba slučaja pouzdano.
- Plan provjere praćenjaSastavite plan provjere praćenja kontrolera u pet položaja (ispred tijela, iza leđa, iznad glave, blizu lica, ispod ruba stola) s kriterijem prihvaćanja za svaki položaj. Predaje se tablica koja se može koristiti pri svakom puštanju u rad.
- Gustoća piksela i natpisiU računskom prikazu jedinice 2.7 izračunajte broj piksela po stupnju za uređaje A i B i za zamišljene naočale s 3840 piksela na 110°. Za svaki uređaj procijenite najmanju visinu natpisa čitljivog s 1 m ako slovo treba imati 12 piksela. Predaje se tablica s postupkom.
- Zasloni i leće za nabavuUsporedite zaslone LCD, OLED i mikro-OLED te Fresnelove i pancake leće prema svjetlini, kontrastu, oštrini do ruba i debljini naočala. Za VR-1 u svijetloj prostoriji preporučite kombinaciju i obrazložite je. Predaje se tablica i preporuka u tri rečenice.
- Kategorija uređaja prema namjeniZa četiri namjene odaberite kategoriju uređaja: snimanje rada na glodalici iz prvog lica, upute pri održavanju stroja, sklapanje robota rukama u 3D sceni, profiliranje zahtjevne scene. Predaje se tablica s kategorijom i jednim kriterijem odabira za svaku namjenu.
- Prostor za igru u vlastitoj prostorijiIzmjerite prostoriju u kojoj ćete raditi, ucrtajte namještaj i u računskom prikazu jedinice 2.8 izračunajte prostor za igru uz granicu od 0,3 m. Ocijenite zadovoljava li preporučeni ili najmanji prostor VR-1. Predaje se skica tlocrta s kotama i rezultat računa.
- Kontrolna lista puštanja u radSastavite kontrolnu listu za puštanje u rad deset samostalnih naočala prije sata: punjenje, ažuriranje, granica, IPD, provjera praćenja, aktivni pokretač za rad s računalom. Predaje se lista s kvačicama koja stane na jednu stranicu.
- Higijenski i sigurnosni protokolNapišite protokol za rad skupine od dvanaest polaznika s četiri para naočala: čišćenje između korisnika, čišćenje leća, pohrana, uloga promatrača, postupak pri mučnini. Predaje se protokol u obliku numeriranih koraka.
Vježbe uz modul
Uz modul idu 3 vježbe, ukupno 6 h. Poveznica Uz jedinicu vodi na gradivo koje treba proći prije vježbe. Cijeli praktikum područja obuhvaća 15 vježbi i 30 sati; popis je na stranici Vježbe.
| Vježba | Naslov, sadržaj i pripadna jedinica | Trajanje |
|---|---|---|
| V4 | Kontinuum virtualnosti na primjerima iz industrijeOsam primjera iz servisa, pogona i obuke razvrstava se na kontinuumu virtualnosti, od stvarnog okruženja preko proširene stvarnosti i proširene virtualnosti do potpuno virtualnog okruženja. Uz položaj na kontinuumu ocjenjuju se imerzija, stupnjevi slobode i izbor uređaja za laboratorij VR-1.Uz jedinicu 2.1, 2.2 | 2 h |
| V5 | Proračun vremena okvira, kašnjenja i gustoće pikselaRačunska vježba o granicama udobnosti u virtualnoj stvarnosti: vrijeme okvira pri 72, 90 i 120 Hz, udio budžeta koji troši iscrtavanje, piksela po stupnju, kašnjenje od pokreta do fotona po fazama i memorija tekstura. Svi podaci su iz laboratorija VR-1 i njegovih uređaja A i B.Uz jedinicu 2.3, 2.7 | 2 h |
| V6 | Postavljanje VR sustava i prostora za igruPostavljanje PC-VR sustava s vanjskim praćenjem i samostalnih naočala za virtualni laboratorij VR-1: bazne stanice, pokretač, prostor za igru, visina poda i razmak zjenica. Vježba završava provjerom praćenja i zapisnikom o spremnosti opreme, uz pravila sigurnosti i higijene.Uz jedinicu 2.6, 2.8 | 2 h |