Modul A: Navidezna in obogatena resničnost

Opis predmeta

Uvod (razširjena, mešana, obogatena in navidezna resničnost); Človeški faktor (vidne, zvočne, haptične in vestibularne zaznave, motorični sistem); Kinematika in dinamika navideznega sveta (gibanje, deformacije, detekcija trka, modeliranje sveta); Sledenje gibanja uporabnika (merjenje položaja in gibanja uporabnika, merjenje sil interakcije, zaznavanje okolice); Interakcija (manipulacija objektov, virtualna navigacija, interakcija z ostalimi uporabniki); Vizualna modalnost navideznega okolja (grafično modeliranje, animacija, vizualno upodabljanje, tehnologije 3D grafičnih prikazovalnikov); Zvočna modalnost navideznega okolja (akustika, prostorski zvok, zvočno upodabljanje); Haptična modalnost navideznega okolja (kinestetični in taktilni haptični vmesniki, haptično upodabljanje); Sodelovanje in interakcija v večuporabniških navideznih okoljih; Navidezna prisotnost (mentalna in fizična navidezna prisotnost, ustvarjanje pogojev za navidezno prisotnost, merjenje navidezne prisotnosti uporabnika); Obogatena resničnost (združevanje informacij iz realnega in navideznega sveta); Uporaba razširjene resničnosti v industriji, medicini, izobraževanju in oblikovanju.

Cilji in kompetence

Predmet ciljno obravnava interakcijo med človekom in računalniško generiranim navideznim okoljem. Analizira fizikalne osnove, tehnološke izzive ter možnosti in omejitve pri gradnji večpredstavnih navideznih in obogatenih okolij. Poudarek je na konceptih potrebnih za razumevanje navideznih okolij in odzivov uporabnika na sintetično generirane vizualne, zvočne in haptične dražljaje. Praktična znanja pridobijo študenti v laboratoriju ob izvajanju interdisciplinarnih skupinskih projektov.

Metode poučevanja in učenja

Študenti imajo na voljo knjigo z vsebino predmeta. Na predavanjih je poudarek na teoretičnih osnovah večpredstavnih navideznih okolij. Zaradi specifičnosti predmeta, se del predavanj izvaja s pomočjo multimedijskih predstavitev. Najnovejši dosežki s področja navideznih okolij so predstavljeni v "video predavanjih". Praktične vaje potekajo v laboratoriju, ki je opremljen z večjim številom haptičnih robotov, avdio sistemov za generiranje prostorskega zvoka in 3D grafičnimi zasloni. Študentje delajo v interdisciplinarnih projektnih skupinah, kjer se posamezen študent ukvarja z določeno modalnostjo navideznega okolja.

Predvideni študijski rezultati

Po uspešno opravljenem modulu naj bi bili študenti zmožni:

– razložiti človekovo zaznavanja vizualnih, zvočnih, taktilnih in kinestetičnih dražljajev,

– analizirati gibanja človeka z uporabo različnih merilnih sistemov,

– sintetizirati vizualne, zvočne in haptične dražljaje,

– izbrati ustrezne prikazovalnike za izvedbo vizualne, zvočne in haptične povratne informacije človeku,

– integrirati sintetizirane dražljaje v večpredstavna navidezna okolja, ki omogočajo uporabniku fizično in mentalno navidezno prisotnost,

– nadgraditi navidezno resničnost v obogateno resničnost,

– uporabiti računalniška orodja za namen izvedbe nalog navidezne oziroma obogatene resničnosti,

– izdelati uporabne aplikacije na osnovi navidezne oziroma obogatene resničnosti (razširjene resničnosti).

Reference nosilca

1. M. Mihelj, D. Novak, S. Beguš, Virtual Reality Technology and Applications, Springer, 2013.
2. M. Mihelj, J. Podobnik, Haptics for Virtual Reality and Teleoperation, Springer, 201
3. MIHELJ, Matjaž, NOVAK, Domen, MILAVEC, Maja, ZIHERL, Jaka, OLENŠEK, Andrej, MUNIH, Marko. Virtual rehabilitation environment using principles of intrinsic motivation and game design. Presence, ISSN 1054-7460. [Print ed.], Feb. 2012, vol. 21, no. 1, str. 1-15.
4. NOVAK, Domen, MIHELJ, Matjaž, ZIHERL, Jaka, OLENŠEK, Andrej, MUNIH, Marko. Psychophysiological measurements in a biooperative feedback loop for upper extremity rehabilitation. IEEE transactions on neural systems and rehabilitation engineering, ISSN 1534-4320. [Print ed.], Aug. 2011, vol. 19, no. 4, str. 400-410.
5. KOENIG, Alexander, NOVAK, Domen, OMLIN, Ximena, PULFER, Michael, PERREAULT, Eric, ZIMMERLI, Lukas, MIHELJ, Matjaž, RIENER, Robert. Real-time closed-loop control of cognitive load in neurological patients during robot-assisted gait training. IEEE transactions on neural systems and rehabilitation engineering, ISSN 1534-4320. [Print ed.], Aug. 2011, vol. 19, no. 4, str. 453-464.

Temeljni viri in literatura

1. M. Mihelj, D. Novak, S. Beguš, D. Fefer: Navidezna resničnost, Založba FE in FRI, 2014 (digitalna verzija).
2. M. Mihelj, D. Novak, S. Beguš, Virtual Reality Technology and Applications, Springer, 2013.
3. B. Furht, Handbook of Augmented Reality, Springer, 2011.
4. W. Sherman, A. B. Craig, Understanding Virtual Reality, Morgan Kaufmann, 2003.
5. A. B. Craig, Understanding Augmented Reality, Morgan Kaufmann, 2013.
6. D. Schmalstieg, T. Höllerer, Augmented Reality, Addison-Wesley, 2016.