Realiti Maya: Pengenalan

1

PengenalanPengenalan RealitiRealitiMaya (VR)Maya (VR)TH3813 TH3813 RealitiRealiti [email protected]@ftsm.ukm.my

Persekitaran Persekitaran mayamaya

Ramai orang melihat Ramai orang melihat VR VR sebagai satu sebagai satu pemodelan utk dunia sebenarpemodelan utk dunia sebenar½ ½ orang pula mengatakan ia adalah orang pula mengatakan ia adalah bentuk bentuk advance advance bagi bagi human computer human computer interfaceinterface½ ½ pandangan pula mengatakan sistempandangan pula mengatakan sistemVR VR perlu ada perlu ada head mounted display, head mounted display, feedback glove, full body suit feedback glove, full body suit dll dll

Persekitaran mayaPersekitaran mayaIstilahIstilah VR VR mempunyaimempunyai banyakbanyak takrifantakrifan yang yang berbezaberbeza..SesetengahSesetengah definisidefinisi VR yang VR yang diberikandiberikan tidaktidakmenggambarkanmenggambarkan VR VR dengandengan sebenarsebenar--benarnyabenarnya..DefinisiDefinisi yang yang diberikandiberikan didi dalamdalam bukubuku The The Silicon MirageSilicon Mirage adalahadalah sepertiseperti berikutberikut::

““VR VR ialahialah kaedahkaedah didi manamana manusiamanusia gambarkangambarkan ((visualisevisualise), ), manipulasimanipulasidandan berinteraksiberinteraksi dengandengan komputerkomputer dandan data data komplekskompleks.”.”

Everyone generally accepts VR for : Everyone generally accepts VR for : a system for providing an interactive a system for providing an interactive

exploration of a three dimensional virtual exploration of a three dimensional virtual environment.environment.

Virtual environment have been opted by Virtual environment have been opted by professionals which VR has associated professionals which VR has associated

withwith

DefinisiDefinisi PersekitaranPersekitaran MayaMaya

PersekitaranPersekitaran spatial 3D yang spatial 3D yang dijanakandijanakanoleholeh komputerkomputer untukuntuk membolehkanmembolehkanpenggunapengguna mengambilmengambil bahagianbahagian dalamdalammasamasa nyatanyata..PersekitaranPersekitaran mayamaya bolehboleh::

ImersifImersif sepenuhnyasepenuhnyaAugmentation Augmentation kepadakepada duniadunia sebenarsebenarMelaluiMelalui ‘‘tetingkaptetingkap duniadunia’ (’ (window’s worldwindow’s world))

DefinisiDefinisi PersekitaranPersekitaran MayaMaya

LainLain--lain lain konsepkonsep yang yang merujukmerujuk kepadakepadaperkaraperkara yang yang samasama

Artificial reality, cyberspace, virtual reality, Artificial reality, cyberspace, virtual reality, virtual world, virtual environments, synthetic virtual world, virtual environments, synthetic environment. environment.

2

AsalAsal--usulusul istilahistilah VRVR

Artificial realityArtificial reality (AR)(AR)IstilahIstilah yang yang diperkenalkandiperkenalkan oleholeh Myron Myron Krueger Krueger dalamdalam pertengahanpertengahan 70an.70an.MaksudMaksud sebenarsebenar AR AR mengikutmengikut Krueger Krueger ialahialah::

““full body participation in computer events that full body participation in computer events that is so compelling that it is accepted as real is so compelling that it is accepted as real experience”experience”

AtauAtau

What is real? How do you define real? If What is real? How do you define real? If you’re talking what you can feel, what you you’re talking what you can feel, what you can smell, what you can taste and see then can smell, what you can taste and see then real is simply electrical signals interpreted real is simply electrical signals interpreted by your brain.by your brain.

Morpheus from The Matrix

AsalAsal usulusul istilahistilah VRVR

CyberspaceCyberspaceMulaMula diperkenalkandiperkenalkan oleholeh William Gibson William Gibson dalamdalam tahuntahun 1984 1984 dalamdalam novel novel sainssainsfiksyenfiksyen, , NueromancerNueromancer..Gibson Gibson merujukmerujuk kepadakepada satusatu AR yang AR yang bolehbolehdidi gunakan/digunakan/di jelajahjelajah secarasecara serentakserentak oleholehribuanribuan manusiamanusia seluruhseluruh duniadunia..

AsalAsal--usulusul istilahistilah VRVR

Virtual Realty (VR)Virtual Realty (VR)DiperkenalkanDiperkenalkan oleholeh JaronJaron Lanier i.e. Lanier i.e. peloporpelopordandan ketuaketua VPL Research.VPL Research.MaksudMaksud istilahistilah VR VR iniini merujukmerujuk kepadakepada realitirealiti3D yang 3D yang dilaksanakandilaksanakan melaluimelalui head head mounted displaymounted display dandan data glove data glove untukuntuk tujuantujuaninput.input.

Asal usul istilah VRAsal usul istilah VR

Virtual worldsVirtual worlds“moving and interacting with theree “moving and interacting with theree

dimensional model of a world in realdimensional model of a world in real-- time time such that the experience is almost real or a such that the experience is almost real or a nearnear-- believable simulation of the real.” believable simulation of the real.”


Virtual environmentVirtual environmentIstilah yang lebih sesuai berbanding dengan Istilah yang lebih sesuai berbanding dengan virtual world.virtual world.

3


Synthetic environmentSynthetic environmentIstilah yang digunakan oleh DARPA yang Istilah yang digunakan oleh DARPA yang digunakan untuk menerangkan pelabagai digunakan untuk menerangkan pelabagai program untuk melihat and berinteraksi program untuk melihat and berinteraksi dengan dunia 3D.dengan dunia 3D.

SistemSistem VRVR

SistemSistem VR yang VR yang umumumum terdiriterdiri daripadadaripada 6 6 komponenkomponen utamautama: :

dunia/persekitarandunia/persekitaran mayamaya; ; enjinenjin grafikgrafik; ; enjinenjin simulasisimulasi; ; antaramukaantaramuka penggunapengguna; ; input input penggunapengguna dandanoutput output penggunapengguna..

Virtual World

SimulationEngine

GraphicEngine

User Interface

Inputs Outputs

External

Internal

SistemSistem VR VR -- DuniaDunia MayaMaya

Dunia maya ialah pangkalan data Dunia maya ialah pangkalan data persekitaranpersekitaran ((scene databasescene database) ) mengandungi perwakilan geometri dan mengandungi perwakilan geometri dan atributatribut--atribut untuk semua objek dalam atribut untuk semua objek dalam persekitaran.persekitaran.Format perwakilan ini bergantung Format perwakilan ini bergantung kepadakepadaenjin simulasi dan grafik yang digunakan.enjin simulasi dan grafik yang digunakan.

SistemSistem VR VR -- EnjinEnjin GrafikGrafik

Enjin grafik Enjin grafik –– menjanakan imej yang menjanakan imej yang akan di lihat oleh pemerhati. Dilakukan akan di lihat oleh pemerhati. Dilakukan dengan mengambil kira dengan mengambil kira scene databasescene databaseserta kedudukan dan orientasi pemerhati. serta kedudukan dan orientasi pemerhati. Juga melibatkan aspek tekstur, bunyi dan Juga melibatkan aspek tekstur, bunyi dan kesan khas kesan khas –– hasilkan hasilkan kesankesan daripada daripada pusat pemerhatian.pusat pemerhatian.

SistemSistem VR VR -- EnjinEnjin SimulasiSimulasiEnjin simulasi Enjin simulasi –– menyelenggara menyelenggara persekitaran maya yang dinamik, persekitaran maya yang dinamik, bagaimana ia berubah mengikut masa bagaimana ia berubah mengikut masa dan bagaimana ia bertindakbalas dan bagaimana ia bertindakbalas terhadap tindakan pengguna. terhadap tindakan pengguna. Termasuk juga kawalan interaksi, Termasuk juga kawalan interaksi, tindakan objek yang telah diprogramkan, tindakan objek yang telah diprogramkan, simulasi fizikal (graviti atau inersia) atau simulasi fizikal (graviti atau inersia) atau tindakan pengguna.tindakan pengguna.

4

Antaramuka PenggunaAntaramuka Pengguna

Antaramuka Antaramuka –– mengawal bagaimana mengawal bagaimana pengguna berinteraksi dan bernavigasi pengguna berinteraksi dan bernavigasi dalam persekitaran maya. Bertindak dalam persekitaran maya. Bertindak sebagai sebagai bufferbuffer (penimbal) antara dunia (penimbal) antara dunia maya dan peranti input/output yang maya dan peranti input/output yang digunakan.digunakan.Input/output biasanya tidak bergantung Input/output biasanya tidak bergantung pada perisian VR yang digunakan.pada perisian VR yang digunakan.

Persekitaran/dunia Persekitaran/dunia mayamayaAspekAspek terpentingterpenting dalamdalam manamana-- manamana objekobjeksimulasisimulasi ialahialah orientasiorientasi..SistemSistem VR VR meningkatkanmeningkatkan metodologimetodologi iniini dalamdalamduadua bidangbidang utamautama: : immersionimmersion, , dandan interaksiinteraksi didiantaraantara penggunapengguna dandan duniadunia mayamaya..AspekAspek-- aspekaspek lain lain dalamdalam duniadunia mayamaya

TindakbalasTindakbalas visual visual dandan immersionimmersionInteraksiInteraksiTactile feedbackTactile feedbackAcoustic feedbackAcoustic feedback

KonsepKonsep deriaderia dalamdalam VRVR

realitirealiti didi kesankesan melaluimelalui deriaderiaatasatas asasasas iniini otakotak akanakan binabina gambarangambarankalaukalau kitakita tidaktidak 100% 100% pastipasti dengandengan deriaderiamakamaka kitakita tidaktidak pastipasti dengandengan realitirealitiContohContoh::

warnawarnatiubtiub berputarberputar

KonsepKonsep deriaderia dalamdalam VRVR

RealitiRealiti Maya Maya -- satusatu simulasisimulasi komputerkomputeryang yang menggabungkanmenggabungkan beberapabeberapa aspekaspekderiaderia ((tapitapi tidaktidak semuasemua))MatlamatMatlamat VR VR ialahialah: : intensifintensif, , interaktifinteraktif, , immersiveimmersive, , ilustratifilustratif dandan intuitifintuitif

DeriaDeria dalamdalam VR VR dandanperalatanperalatan VRVR

PenglihatanPenglihatanaspekaspek deriaderia yang yang lebihlebih terkehadapanterkehadapandaripadadaripada aspekaspek deriaderia yang lainyang lain

grafikgrafik 3D3Dvariasivariasi cahayacahaya dandan bayanganbayangan

peralatanperalatanheadsetheadsetpenjanapenjana stereoskopikstereoskopik ((stereoscopocstereoscopoc projection)projection)DomeDomeCAVE (Cave Automatic Virtual Environment)CAVE (Cave Automatic Virtual Environment)

DeriaDeria dalamdalam VR VR dandanperkakasanperkakasan VRVR

PendengaranPendengarankesankesan bunyibunyi terdapatterdapat dalamdalam aplikasiaplikasi VRVRklipklip bunyibunyi didi modifikasimodifikasi dalamdalam persekitaranpersekitaranmayamaya untukuntuk berikanberikan kesankesan jarakjarak ((distancedistance))

PeralatanPeralatanpelbagaipelbagai sistemsistem bunyibunyi bolehboleh diperolehdiperoleh

5


SentuhanSentuhanpembangunannyapembangunannya tidaktidak setandingsetandingpenglihatanpenglihatan dandan pendengaranpendengaranantaramukaantaramuka haptikhaptik dandan VR glove VR glove bolehbolehdiperolehidiperolehi tapitapi tidaktidak terlaluterlalu sofistikatedsofistikated

PeralatanPeralatanPHANToMPHANToMVR gloveVR glove


RasaRasamasihmasih belumbelum adaada

BauBaubolehboleh disimulasikandisimulasikan dengandengan sistemsistempendinginpendingin udaraudara bersertaberserta dengandengan bauanbauanyang yang dikehendakidikehendaki


TekananTekanan ((pressurepressure))antaramukaantaramuka tindakbalastindakbalas dayadaya bolehboleh alirkanalirkantekanantekanan padapada keduakedua-- duadua araharah antaraantaramanusiamanusia dandan persekitaranpersekitaran mayamayateksturtekstur permukaanpermukaan, , kelekitankelekitan, , beratberat bolehbolehdisimulasikandisimulasikan

PeralatanPeralatanPHANToMPHANToMSidewinderSidewinder


ThermosensingThermosensing -- panaspanas & & sejuksejukbolehboleh disimulasikandisimulasikan melaluimelalui VR gloveVR glove dandansuitsuit..

PeralatanPeralatanVR gloveVR glove


KesakitanKesakitanbolehboleh disimulasikandisimulasikan melaluimelalui simulasisimulasi elektrikelektrikdandan tindakbalastindakbalas dayadaya

PeralatanPeralatanmasihmasih belumbelum adaada


ImbanganImbangan dandan posisiposisideriaderia imbanganimbangan berdasarkanberdasarkan bahagianbahagiandalamdalam telingatelinga dandan disokongdisokong dengandenganpenglihatanpenglihatan

PeralatanPeralatanPlatform simulatorPlatform simulatorHead & body trackersHead & body trackers

6

KeperluanKeperluan sistemsistem VRVR

SistemSistem VR VR mengeksploitasimengeksploitasi satusatu mod mod interaksiinteraksi -- sistemsistem komputerkomputer grafikgrafik masamasanyatanyataKeperluanKeperluan utamautama -- update update imejimej dengandengankepantasankepantasan tinggitinggi

KeperluanKeperluan sistemsistem VRVR

KeperluanKeperluan lainlainPangkalanPangkalan data data mayamayaPenjanaanPenjanaan imejimej duniadunia nyatanyataInteraksiInteraksi pangkalanpangkalan datadataSimulasiSimulasi fizikalfizikalNonNon--immersiveimmersive sistemsistem VRVRSistemSistem VR VR hibridhibridCAVECAVE

Perisian realiti mayaPerisian realiti maya

PerisianPerisian yang yang digunakandigunakan untukuntukmembangunmembangun dandan mengeditmengedit duniadunia mayamaya..

JenisJenis sistemsistem VRVRTerdapatTerdapat beberapabeberapa klasifikasiklasifikasi sistemsistem VR VR -- berdasarkanberdasarkan metodmetod antaramukaantaramuka yang yang digunakandigunakan

Window on World (Window on World (WoWWoW) ) atauatau Desktop VRDesktop VRPemetaanPemetaan video (video (Video mappingVideo mapping))Immersive VRImmersive VRTelepresenceTelepresenceAugmented realityAugmented realityFish tank VRFish tank VR

WowWow

SistemSistem VR yang paling VR yang paling lazimlazim digunakandigunakandalamdalam bentukbentuk desktop desktop TidakTidak bergantungbergantung kepadakepada perantiperantiinput/output yang input/output yang khususkhusus; mouse ; mouse dandanmonitor monitor sudahsudah memadaimemadai

Video mapping Video mapping

monitor monitor penggunapengguna dengandengan menggunakanmenggunakankamerakamera video video komputerkomputer kenalpastikenalpasti tubuhtubuh badanbadanpenggunapengguna dandan petakanpetakan padapada komputerkomputer..

7

Immersive VRImmersive VR

MatlamatMatlamat utamautama VR VR ialahialah untukuntuk immerseimmersepenggunapengguna dalamdalam persekitaranpersekitaranmayamayaDipisahkanDipisahkan daripadadaripada duniadunia sebenarsebenarPerluPerlu kepadakepada HMDHMDTeknologiTeknologi lain lain ialahialah CAVECAVEHMD HMD bersifatbersifat personal personal manakalamanakala CAVE CAVE bolehboleh berkongsiberkongsi

TelepresenceTelepresence

Link remote sensors Link remote sensors dandan kamerakamera dalamdalamduniadunia nyatanyata dengandengan antaramukaantaramuka padapadapenggunapenggunaContohContoh remote robot remote robot untukuntuk bomb bomb disposalsdisposals

Augmented realityAugmented reality

GabunganGabungan antaraantara nonnon--immersiveimmersive dandanfully immersivefully immersivePaparkanPaparkan maklumatmaklumat janaanjanaan komputerkomputerkepadakepada pandanganpandangan penggunapengguna tentangtentangduniadunia nyatanyata..ContohContoh: : head up displayhead up display (HUD) yang (HUD) yang digunakandigunakan dalamdalam jet jet tenteratentera dandanperubatanperubatan..

Fish tank VRFish tank VR

SistemSistem hibridhibrid yang yang menggabungkanmenggabungkandesktop VR desktop VR dengandengan stereoscopic stereoscopic viewing viewing and head tracking mechanism. and head tracking mechanism. GunakanGunakan LCD shutter glass LCD shutter glass untukuntukhasilkanhasilkan imejimej stereoscopicstereoscopic dandan head head monitormonitor untukuntuk kawalkawal pandanganpandanganpenggunapengguna..

AplikasiAplikasi VRVR

PerubatanPerubatanPendidikan, Seni & HiburanPendidikan, Seni & HiburanKetenteraanKetenteraanManufacturingManufacturingRoboticsRoboticsVisualisasiVisualisasi

Aplikasi VR Aplikasi VR –– PerubatanPerubatan

Virtual AnatomyVirtual AnatomyPenghasilan anotomi Penghasilan anotomi Visible Human Visible Human untuk tujuan untuk tujuan pengajaran.pengajaran.

DiagnosisDiagnosisBelajar mendiagnosis abnormaliti. Cth. Belajar mendiagnosis abnormaliti. Cth. Virtual Virtual BronchoscopyBronchoscopy..

SurgeriSurgeriLatihan dalam surgeri. Cth. Latihan dalam surgeri. Cth. Intrevenous proceduresIntrevenous procedures..

RehabilitationRehabilitationCth. Cth. Orthopedic rehabilitationOrthopedic rehabilitation (fractured ankle, hand (fractured ankle, hand or knee).or knee).

8

Aplikasi VR (Pendidikan, Aplikasi VR (Pendidikan, Seni & Hiburan)Seni & Hiburan)

PendidikanPendidikanExplorationExploration-- Based Learning Based Learning -- CyberMath CyberMath dalam pengajaran algebra dan geometry di dalam pengajaran algebra dan geometry di Sweden.Sweden.Lerning by Building Virtual Worlds Lerning by Building Virtual Worlds –– telah telah diuji untuk pelajar sekolah dengan diuji untuk pelajar sekolah dengan mengahsilkan virtual garden.mengahsilkan virtual garden.

Aplikasi VR (Pendidikan, Aplikasi VR (Pendidikan, Seni & Hiburan)Seni & Hiburan)

SeniSeniPenghasilan persekitaran yang lebih dinamik Penghasilan persekitaran yang lebih dinamik dan mudah akses. Cth. Virtual museum.dan mudah akses. Cth. Virtual museum.

HiburanHiburanPC Video game dll.PC Video game dll.

Aplikasi VR (Ketenteraan)Aplikasi VR (Ketenteraan)

Telah lama dipertimbangkan dalam bentuk Telah lama dipertimbangkan dalam bentuk latihan ketenteraan. Contoh:latihan ketenteraan. Contoh:

Platoon Leadership TrainingPlatoon Leadership Training untuk operasi untuk operasi keamanan keamanan –– melatih pegawai dalam membuat melatih pegawai dalam membuat keputusan ketika menegmudi unit.keputusan ketika menegmudi unit.Virtual Environment for Submarine Ship Handling Virtual Environment for Submarine Ship Handling Training (VESUB) Training (VESUB) –– simulator untuk officersimulator untuk officer--onon--deck deck training.training.Unit Trainer & Virtual Cockpit Unit Trainer & Virtual Cockpit –– latihan untuk latihan untuk juruterbangjuruterbang

Aplikasi VR Aplikasi VR (Manufacturing)(Manufacturing)

Virtual prototypingVirtual prototypingReka bentuk produk. Cth Reka bentuk produk. Cth FreeFormFreeForm drpd SensAble drpd SensAble Technologies.Technologies.Ergonomic analysis Ergonomic analysis –– menguji kesesuain produk menguji kesesuain produk sebenar yang telah dihasilkan. Cth. sebenar yang telah dihasilkan. Cth. Task Analysis Task Analysis Toolkit Toolkit [[11, , 22]]

LainLain-- lainlainReka bentuk kilang dan construction.Reka bentuk kilang dan construction.Latihan personel.Latihan personel.Pemasaran Pemasaran –– virtual showroom untuk kereta.virtual showroom untuk kereta.

Aplikasi VR (Robotics)Aplikasi VR (Robotics)

Robot Teleoperation Robot Teleoperation –– ada 2 jenis robot ada 2 jenis robot ––industri dan perkhidmatan. Robot industri industri dan perkhidmatan. Robot industri lakukan tugas secara automatik dalam lakukan tugas secara automatik dalam persekitaran berstruktur. Robot persekitaran berstruktur. Robot perkhidmatan berfungsi dalam perkhidmatan berfungsi dalam persekitaran tidak berstruktur (cth. persekitaran tidak berstruktur (cth. penjelajahan angkasa) tetapi di dalam penjelajahan angkasa) tetapi di dalam kawalan (teleopretaion) manusia. Cth. kawalan (teleopretaion) manusia. Cth. Mars PathfinderMars Pathfinder..

Aplikasi VR (Visualisasi Aplikasi VR (Visualisasi Maklumat)Maklumat)

Transformasi data abstrak dalam 2D Transformasi data abstrak dalam 2D kepada bentuk geometri 3Dkepada bentuk geometri 3D

9

AplikasiAplikasi VR VR -- masamasa lampaulampau

1920an 1920an -- simulasisimulasi kenderaankenderaan -- teknikteknikdibangunkandibangunkan oleholeh Edwin LinkEdwin Link1940an 1940an -- teknologiteknologi ““teleoperationteleoperation” ” dibangunkandibangunkan1954 1954 -- cineramacinerama -- panggungpanggung wayangwayangdengandengan 3 3 penjurupenjuru1966 1966 -- NASA NASA mulamula bangunkanbangunkan simulator simulator penerbanganpenerbangan untukuntuk program program angkasaangkasa

AplikasiAplikasi VR VR -- masamasa lampaulampau1960an 1960an -- Ivan Sutherland Ivan Sutherland bangunkanbangunkan konsepkonsepVE VE menggunakanmenggunakan ““computer generated computer generated displaydisplay””1970an 1970an -- Artificial Reality Artificial Reality didi perkenalkanperkenalkan oleholehKruegerKrueger1984 1984 -- istilahistilah cyberspacecyberspace digunakandigunakan pertamapertamakalinyakalinya dalamdalam bukubuku ““NeuromancerNeuromancer””1989 1989 -- JanonJanon Lanier Lanier perkenalkanperkenalkan istilahistilah Virtual Virtual RealityReality

AplikasiAplikasi VR VR -- masamasa kinikini

PelanconganPelancongan


LatihanLatihan


ConstructionConstruction Reka bentuk produkReka bentuk produk

10

industriindustri perfilemanperfileman dandan produksiproduksi TVTV latihanlatihan untukuntuk pegawaipegawai yang yang bertugasbertugas didi pelantarpelantar

latihanlatihan untukuntuk robotrobot latihanlatihan melakukanmelakukan pembedahanpembedahan ((keyhole keyhole surgery training)surgery training)

latihanlatihan neurosurgeryneurosurgery augmented realityaugmented reality

11

VR VR didi masamasa hadapanhadapan

Cuba Cuba fikirkanfikirkan bagaimanabagaimana VR VR akanakandigunakandigunakan didi masamasa hadapanhadapan..

Headsets

Stereoscopic projection Dome

CAVEPHANToM

12

Sidewinder Platform simulator

Head & body trackers

Documents

Realiti Maya: Pengenalan