Proiect Realitatea virtuala a UTCN

Cap1. Elaborarea conceptului

1.1 Formularea specificației formale inițiale de design a produsului

'Un sistem de Realitate Virtuala este o interfata care implica simularea in timp real si interactiunea prin intermediul mai multor canale senzoriale. Aceste canale sunt simturile omului: vazul, auzul, simtul tactil, mirosul si gustul” [Burd93].

'Realitate Virtuala este un sistem folosit pentru a crea o lume artificiala pentru un utilizator astfel incat sa aiba impresia ca se afla in aceasta realitate in care se poate misca si interactiona cu obiectele inconjuratoare' [Man95].

Dintre cele cinci simturi care sunt folosite pentru perceptia realitatii, nu toate sunt la fel de importante in crearea unui mediu virtual. Simtul gustului si al mirosului au actiuni limitate in perceperea realitatii (cu exceptia servirii mesei!) si putine cercetari au fost efectuate pentru folosirea lor in medii virtuale.

Simtul tactil este mult mai util, mai ales atunci cand se manipuleaza obiecte in mediul virtual. Greutatea, temperatura, duritatea, rezistenta la efort, toate aceste informatii se obtin prin simtul tactil. Din acest motiv, cercetari importante au fost facute pentru a simula 'atingerea' obiectelor virtuale si, in momentul de fata, experimentele in mediul virtual permit generarea informatiilor tactile.

Cele mai importante simturi folosite in realitatea virtuala sunt vazul si auzul, deoarece cele mai multe informatii despre mediul inconjura 818e46i tor se obtin prin intermediul ochilor si al urechilor. Din acest motiv, cele mai multe cercetari in domeniul realitatii virtuale au fost facute in domeniul generarii imaginii si a sunetelor in medii virtuale. Chiar clasificarea sistemelor de realitate virtuala se bazeaza in principal pe modul de generare a imaginii mediului virtual.

Dintre aplicatiile cele mai importante ale realitatii virtuale se pot enumera:

Simulatoare de antrenament, in special simulatoare de zbor, in care se pot exersa manevre dificile, fara a pune in pericol viata pilotului sau securitatea aparatului de zbor.

Proiectare in diferite domenii de activitate (constructii, arhitectura). Proiectantul are posibilitatea sa vada rezultatele proiectului sub forma imaginii acestuia in timp real, sa observe detaliile impreuna cu alte persoane interesate, si sa ia decizii de modificare inainte de construirea prototipului.

Vizualizarea stiintifica, prin care se obtine imaginea diferitelor modele sau fenomene inaccesibile observatiei directe (structuri atomice, fluxuri de informatie, etc.).

In domeniul medical, in special chirurgie, se pot efectua experimente 'la rece' de invatare a diferitelor proceduri, fara riscul vietii pacientului.

Jocurile distractive si filmele de animatie sunt unele din cele mai cunoscute aplicatii de realitate virtuala.

In domeniul graficii in realitatea virtuala, dezvoltarile tehnologice sunt deosebit de dinamice: apar in permanenta echipamente din ce in ce mai performante, la preturi din ce in ce mai scazute; apar numeroase biblioteci, limbaje si programe utilitare (toolkits) care propun diferite modalitati de abordare a aplicatiilor grafice.

Generarea imaginii vizuale in realitatea virtuala implica doua aspecte importante: crearea modelului scenei virtuale si vizualizarea scenei virtuale. Crearea modelului scenei virtuale (mai pe scurt, crearea scenei virtuale) este un proces off­line si, de cele mai multe ori, de durata considerabila, prin care se creeaza colectia de modele ale obiectelor tridimensionale care constituie cea mai adecvata reprezentare a mediului virtual. Vizualizarea scenei virtuale este un proces on-line, care se desfasoara in timp real, cu participarea uneia sau mai multor persoane, in care scena virtuala este explorata in mod interactiv si, in fiecare moment, imaginea scenei redata pe display depinde de conditiile de explorare (pozitie de observare, actiuni interactive, etc.).

Frecventa de redare a imaginilor vizuale succesive (update rate) trebuie sa fie mai mare decat frecventa limita a perceptiei vizuale a imaginilor distincte, care se situeaza in jurul a 15-20 imagini/secunda. Frecventa de redare a imaginii depinde de frecventa de refresh a display-ului folosit, fiind un submultiplu al acesteia. in mod obisnuit, in realitatea virtuala actualizarea imaginii afisate se face la un multiplu intreg de cadre baleiate. La frecvente de refresh a display-ului de 60 cadre/secunda se genereaza imagini cu frecventa de 30 imagini/secunda sau 60 imagini/secunda.

Ideea de baza a acestui proiect este indrumarea celor straini care intra pe porțile facultații și nu știu pe unde sa mearga la o anumita sala. Cu ajutorul modelarii virtuale a facultații de mecanica, toate salile și coridoarele, precum și cladirile fiind modelate la scara dupa anumite masuratori, am realizat cateva filmulețe virtuale care pot sa vina in ajutorul persoanelor care vor sa ajunga la o anumita sala a cladirilor facultații.

Proiectul este bazat pe o modelare facuta in softul de modelare 3D Studio Max, in care sunt redate toate corpurile ce aparțin Universitații Tehnice, Facultații de Mecanica. Interiorul cladirilor fiind redat la cele mai mici detalii in ceea ce privește construcția și forma.

Aceasta modelare se poate implementa la un aparat numit InfoTouch, care se poate achiziționa in orice facultate sau cladire de dimensiuni mari, prin care este greu de gasit o anumita sala de la un anumit etaj. La acest InfoTouch se poate implementa o interfața grafica de tip pagina web, facuta intr-un soft de creare de pagini web, care sa poate sa fie vizualizata pe monitorul InfoTouch-ului.

Modelarea mai poate sa ajute și pe studenții altor facultați care au ore in cladirile facultații de mecanica. Nu de multe ori ni s-a intamplat sa vina la noi un student sau o persoana straina sa ne intrebe unde este o anumita sala, sau unde se afla un anumit laborator.

Cu ajutorul acestei modelari și cu toate celelalte implementari intr-un InfoTouch, se poate realiza o harta virtuala a cladirilor facultații de mecanica.

Proiectul conține peste 20 de filmulețe virtuale care sunt facute de la punctul de plecare care este InfoTouch-ul, unde de altfel este așezata persoana care in necunoștința, și pana la anumite etaje are conțin mai multe sali, sau pana la anumite corpuri care nu au etaje, dar au laboratoare mari, unde se afla strungurile și incaperile cu mașini unelte și cele cu comanda numerica. Filmulețele sunt realizate in 3D Studio Max.

1.2 Planificarea desfașurarii proiectului

1.3 Incadrarea produsului in context

Realitatea virtuala, in forma in care este cunoscuta in momentul de fata, nu este o inventie de data recenta, experimente care pot fi considerate ca apartinand acestui domeniu fiind datate cu mai mult de treizeci de ani in urma.

Dintre acestea, inventia lui Morton Heilig realizata in anul 1962, numita Sensorama, este considerata primul sistem de realitate virtuala. Inventia lui Heilig avea toate caracteristicile unui sistem de realitate virtuala, mai putin interactivitatea. Observatorul era 'plimbat' prin New York pe o motocicleta, avand posibilitatea de a simti vibratiile motocicletei, curentii de aer, zgomote si mirosuri specifice si, bineinteles, imaginea strazilor, prezentate ca film color pe ecranul unui televizor montat pe o casca. Ruta de parcurgere era preinregistrata si, deci, fixa. Heilig nu era inginer, ci specialist in cinematografie, si dorea sa modifice experienta cinematografica clasica; in orice caz, imaginatia lui Heilig a devansat timpul in care si-a desfasurat activitatea.

Experimentele lui Heilig au fost continuate de un mare specialist in grafica pe calculator, Ivan Sutherland, care a adus numeroase contributii in acest domeniu, in 1968 Ivan Sutherland a descris un dispozitiv de afisare montat pe cap (head-mounted display- HMD), ce consta din doua monitoare si un sistem optic cu oglinzi semitransparente, pe care se afisau imagini dependente de pozitia capului. Acest dispozitiv permitea combinarea unei imagini sintetice stereoscopice cu imaginea reala a mediului, realizand astfel un sistem care in momentul de fata este numit 'realitate imbogatita' (augmented reality). Sutherland a adus contributii importante la generarea imaginilor vizuale prin intermediul calculatorului, proiectand unele dintre cele mai performante generatoare de imagini, realizate de compania Evens&Sutherland.

Un alt nume recunoscut pentru lucrarile semnificative in domeniul realitatii virtuale este numele lui Tom Furness, care a activat in laboratoarele de cercetari medicale ale fortelor armate americane (US Air Force's Armstrong Medical Research). impreuna cu echipa sa, Furness a realizat in anul 1986 un simulator de zbor dotat cu o cabina sofisticata, iar pilotul era echipat cu un sistem de afisare montat pe cap, prin care putea obtine diferite informatii de zbor si tactica de lupta, prezentate grafic, suprapus peste imaginea mediului sintetic.

Un alt organism guvernamental din SUA interesat de dezvoltarea simulatoarelor se zbor a fost NASA (National American Space Agency), care avea nevoie de simulatoare pentru antrenarea astronautilor, dat fiind ca antrenarea acestora in conditiile reale ale spatiului cosmic nu este posibila. Un proiect semnificativ realizat de inginerii de la NASA este proiectul VIEW (Virtual Intractive Environment Workstation), care este un sistem multisenzorial de imersiune, incluzand un dispozitiv de afisare montat pe cap (HMD), casti auditive tridimensionale, sistem de recunoastere a vorbirii, sistem de urmarire (tracking) a miscarii capului si mainii, manusa de date (DataGlove). in cadrul acestui proiect a fost experimentat un tip nou de manusa de date. Jaron Lanier, unul dintre realizatorii acesteia, a devenit mai tarziu directorul companiei VPL, una dintre primele companii care a detinut un patent pentru manusi de date si a comercializat echipamente pentru sisteme de realitate virtuala.

Cele mai importante contributii la dezvoltarea realitatii virtuale au fost prilejuite de realizarea simulatoarelor de antrenament, in special simulatoare de zbor in domeniul militar. Dar, cel putin pana in anii 80-85, majoritatea descoperirilor in domeniul echipamentelor simulatoarelor militare erau secrete si nu se publicau. Situatia s-a schimbat mai tarziu, cand diminuarea bugetelor militare a determinat directionarea catre aplicatii civile ale realitatii virtuale, ca si posibilitatea de a fi cunoscute si utilizate echipamente complexe de navigare in mediul virtual.

Dezvoltarea simulatoarelor de zbor a fost aceea care a permis identificarea si intelegerea profunda a cerintelor tehnice care se impun sistemelor de realitate virtuala, impunand ideea ca sistemele de realitate virtuala (inclusiv simulatoarele) sunt eficiente numai daca experienta este convingatoare din punct de vedere al participantului. Dintre aceste cerinte de performanta ale sistemelor de realitate virtuala se pot enumera:

Viteza de actualizare a datelor afisate de cel putin 30 cadre/secunda.

Timp de intarziere trebuie sa fie cat mai redus, astfel incat sa nu fie perceptibila diferenta dintre momentul de executie a unei actiuni si raspunsul afisat pe display.

Mediu virtual reprezentat trebuie sa fie cat mai complex, cu numar mare de obiecte vizibile.

Rezolutia de reprezentare a imaginilor trebuie sa fie cat mai mare; includerea mai multor trasaturi de realism al imaginilor: ascunderea reciproca intre obiecte, iluminare, umbrire, texturare.

Simularea miscarii cabinei si a reactiei (forta de raspuns) sistemelor de comanda.

Simulatoarele care prezinta toate aceste caracteristici la nivele acceptabile ating costuri de realizare foarte mari, de cateva milioane de dolari. Pentru simulatoarele de zbor acest cost poate fi acceptabil, dat fiind ca economiile de antrenare in simulator a pilotilor, ca si diminuarea riscului de avariere a aparatelor de zbor in cursul antrenamentelor in conditii reale, sunt de asemenea considerabile. Pentru ca sisteme de realitate virtuala pentru alte aplicatii sa devina accesibile, trebuie ca performante similare celor aratate mai sus sa fie obtinute la preturi mult mai mici. Acest deziderat se contureaza totusi ca un fapt perfect posibil, datorita progreselor tehnologice in domeniile implicate in realitatea virtuala: echipamente de calcul de mare viteza, traductoare de pozitie de mare precizie, display-uri stereografice color, recunoasterea si sinteza vorbirii, simularea simtului tactil.

In tara noastra au fost realizate mai multe simulatoare de antrenament, atat in domeniul civil cat si in domeniul militar. Primul simulator de antrenament a fost simulatorul de locomotiva Diesel electrica, dezvoltat la Institutul de Cercetari si Proiectari Tehnologice in Transporturi (ICPTT), in colaborare cu Institutul de Tehnica de Calcul (ITC) in anul 1980. Desi mijloacele de calcul disponibile in acea perioada, mai ales in conditiile din tara noastra, erau destul de precare, simulatorul a permis antrenarea a numerosi mecanici de locomotiva, in special pentru rezolvarea diferitelor situatii de avarie. in conditii similare au mai fost realizate simulatoare de radar si de navigatie. in domeniul simulatoarelor de zbor pentru avioane si elicoptere militare, primele simulatoare pentru avionul de productie romaneasca IAR 93 au fost realizate in anii 1984-1989 la INCREST, in colaborare cu ITC, pe baza unor sisteme multiprocesor special proiectate.

Realitatea Virtuala a cunoscut in ultimii ani o imensa dezvoltare și publicitate. In reviste, magazine, la televiziune, s-a prezentat aceasta 'noua și fantastica tehnologie' din cele mai variate puncte de vedere. Chiar și definițiile date termenului Realitate Virtuala difera de la un autor la altul, una din definițiile cele mai raspandite fiind urmatoarea: un sistem de Realitate Virtuala este un sistem care creeaza unui utilizator impresia ca este 'imersat'(prezent) intr-un mediu sintetic [Gig93]. Termenul Realitate Virtuala {Virtual Reality) este unul dintre termenii folosiți pentru a defini astfel de experimente, dar se mai folosesc și termenii: lume virtuala (Virtual World), mediu virtual (Virtual Environment), mediu sintetic (Synthetic Environment), realitate artificiala (Artificial Reality). Deși aceste denumiri sunt echivalente, unii specialiști le prefera, deoarece termenul de Realitate Virtuala, a fost și este suprautilizat și, de multe ori, asociat cu așteptari lipsite de realism. Termenul Cyberspace, care se mai folosește pentru a desemna un mediu virtual, este, oarecum, nepotrivit, deoarece este preluat din denumirea folosita de William Gibson in romanul de ficțiune 'The Matrix', pentru descrierea unei lumi a viitorului, tehno-criminala, invadata de droguri, implantari cerebrale și furturi prin calculator. Este normal ca specialiști care muncesc din greu pentru progrese in domeniul realitații virtuale sa nu doreasca asocierea acestui domeniu cu previziuni atat de sumbre.

Cuvantul 'virtual' este folosit in mod obișnuit in domeniul calculatoarelor pentru a desemna o entitate care simuleaza o alta entitate. De exemplu, termenul 'memorie virtuala' se refera la simularea memoriei principale prin memoria hard-discului. Sistemul de operare stocheaza pagini de memorie in fișiere pe disc, astfel ca sistemul pare a avea o memorie mult mai mare decat memoria reala. Cuvantul 'realitate' se refera la mediul perceput de om prin intermediul simțurilor. Deoarece 'realitatea' este perceputa prin intermediul simțurilor, este posibila 'simularea' acesteia prin furnizarea datelor percepute de unul sau mai multe simțuri. De aceea, Realitatea Virtuala se refera la modalitatea prin care calculatorul modifica modul in care o persoana percepe realitatea, prin simularea unei alte realitați. Aceasta realitate, sau mediu, simulata de calculator este numita Realitate Virtuala.

Realitatea virtuala este o tehnologie care a modificat și continua sa modifice modul de abordare a numeroase aplicații practice in industrie, medicina, instruire, arta și divertisment. Deși inceputurile realitații virtuale se pot situa la nivelul anilor 1965-1970, legate de cercetarile lui Ivan Sutherland și de realizarea unor simulatoare de antrenament pentru piloți, cercetari sistematizate in domeniul realitații virtuale au avut loc mai cu seama in ultimii 10-15 ani.

Realitatea virtuala inglobeaza o mare varietate de tehnologii și echipamente (echipamente electronice, hidraulice, sisteme de calcul in timp real, proiectoare optice), care genereaza senzații adresate simțurilor umane (simțului vizual, auditiv, tactil). Dintre acestea, simțul vizual este cel mai intens folosit in realitatea virtuala, deoarece cele mai multe informații despre mediul inconjurator se obțin prin intermediul vazului. Imaginea vizuala este componenta esențiala a realitații virtuale, fiind aceea care permite utilizatorului sa identifice mediul in care evolueaza, sa se orienteze și sa acționeze și, de aceea, cele mai multe cercetari in domeniul realitații virtuale au fost facute in domeniul graficii și al generarii imaginilor.

Pe firmamentul valorilor culturale ale municipiului Cluj-Napoca, invațamantul tehnic s-a afirmat inca de la inceputul secolului trecut.

Realizarea statului național unitar roman, la 1 decembrie 1918, a deschis perspective noi pentru invațamantul de toate gradele. La 1 februarie 1920 este inființata Școala superioara industriala, noua instituție școlara trecand apoi printr-o suita de reorganizari și devenind in 1922 Școala de conductori tehnici . Era unica școala de acest nivel in tara, cu profil electromecanic, precursoare a Politehnicii clujene . O alta scoala cu profil tehnic creata in 1920 a fost Școala de conductori de lucrari publice , cu specific de drumuri și poduri, veritabila precursoare a Facultații de Construcții. Școala de conductori tehnici, care s-a bucurat de un important prestigiu in cadrul industriei romanești, a fost reorganizata in 1937 ca Școala de subingineri electromecanici .

In anul 1947, in urma unui memoriu adresat Ministerului Educației Naționale privind inființarea unei Politehnici la Cluj cu trei facultați: construcții, electromecanica și silvicultura, prin prevederile legea pentru reforma invațamantului din august 1948, s-a creat Institutul de Mecanica din Cluj , avand o facultate cu doua secții: termotehnica și mașini de lucru. Creșterea nevoii de cadre tehnice a facut ca in anul 1953 Institutul de Mecanica sa se transforme in Institutul Politehnic din Cluj.

Dupa revoluția din 1989, invațamantul superior romanesc a revenit la tradiția romaneasca corelata cu sistemul occidental. Incepand din 1992 Institutul Politehnic și-a schimbat denumirea in Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca , iar din cele trei facultați existente la momentul respectiv, prin restructurare s-au constituit șapte facultați: Automatica și Calculatoare, Electronica, Telecomunicații și Tehnologia Informației, Inginerie Electrica, Construcții, Construcții de Mașini, Mecanica, Știința și Ingineria Materialelor, precum și Colegiul Universitar Tehnic, Economic și de Administrație. Incepand cu anul universitar 1998/1999 structura Universitarii Tehnice din Cluj-Napoca s-a completat cu Facultatea de Arhitectura și Urbanism.

La momentul actual, Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca pregatește specialiști pentru domeniul tehnic (inginerie mecanica, electrica, de construcții și arhitectura) prin studii de lunga și scurta durata, studii postuniversitare și doctorale, numarul studenților din UTC-N depașind 12000.

Cercetarea științifica a reprezentat o preocupare esențiala a cadrelor didactice și cercetatorilor din UTCN. Potențialul științific de care dispune Universitatea a indreptațit-o sa organizeze o suita de manifestari științifice de anvergura, cu o larga participare a specialiștilor romani și straini. Rezultatele practice ale activitații de cercetare sunt reflectate de numeroase contracte și proiecte cu finanțare interna și internaționala, dintre care cele mai importante sunt cele cu: CNCSIS, ANSTI, PNCDI și cele finanțate de Comisia Uniunii Europene: EUREKA, COPERNICUS, COST, PC5 și PC6.

Racordarea Universitații la cerințele europene este reflectata de o seama de convenții internaționale la care este parte și de o gama larga de programe europene cu specific educațional: TEMPUS-PHARE, SOCRATES, ERASMUS, LEONARDO, CEEPUS. De asemenea, au fost incheiate o suita de convenții, acorduri și protocoale internaționale cu universitați din Franța, Italia, Germania, SUA, Austria etc. UTC-N a fost acceptata, din 2003, ca membru in Asociația Europeana a Universitaților.

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca se prezinta astazi ca o instituție de invațamant superior tehnic moderna, aflata intr-o faza de renaștere veritabila, confirmand autentice disponibilitați de creație științifica și tehnica.

Grafica utilizata in realitatea virtuala permite generarea prin calcul a imaginilor, pornind de la modelele obiectelor tridimensionale care alcatuiesc scena virtual. Doua cerințe de performanta ale graficii sunt vitale in sistemele de realitate virtuala: realismul imaginilor și generarea acestora in timp real. Aceste cerințe implica atat aspecte software, de selectare a celor mai adecvați algoritmi de generare a imaginilor, cat și aspecte hardware, de realizare a unor echipamente performante, care sa asigure realismul și viteza de generare a imaginilor in realitatea virtuala. Stații grafice multiprocesor și acceleratoare grafice care implementeaza in hardware algoritmii de generare a imaginilor sunt echipamente de baza in realitatea virtuala, iar progresele tehnologice realizate au permis utilizarea acestora intr-un numar imens de aplicații de realitate virtuala, accesibile in momentul de fata unor categorii variate de utilizatori.

Realitatea virtuala este doar una dintre aplicațiile graficii pe calculator, alaturi de altele cum sunt: realizarea interfețelor utilizator dezvoltate in numeroase programe utilitare și medii de programare, proiectarea asistata de calculator (CAD - Computer Aided Design), prezentarile grafice interactive, vizualizarea datelor științifice, tehnologia multimedia.

In acest proiect se pune accentul pe conexiunea dintre aspectele teoretice ale graficii și implementarea programelor de generare a imaginii obiectelor și scenelor virtuale tridimensionale.

Produsul este defapt o soluție interactiva aplicata la un soft de specialitate care este defapt o interfața grafica cu acces la o baza de date, care sunt filmulețele. Aplicații de acest gen se afla la info-chioșcuri de prin orașele mari, la diferitele magazine care dețin o baza mare de date a produselor de pe stoc, unde se poate folosi chiar și un calculator, numai ca in locurile nesupravegheate pot sa apara intenții criminale din partea raufacatorilor, sau chiar de distrugere. Așa, cu un InfoTouch sau un Info-chioșc, șansele de distrugere sau talharie sunt minimale, informația este aceeași, și este pe baza de touchscreen, așa nefiind nevoie de un mouse sau o tastatura pentru navigare, ci doar degetele persoanelor pentru atingere.

In primul rand, pentru a ajunge la o soluție, este nevoie de o problema. Problema aici este necunoștința persoanelor straine care vin pentru prima data in cladirea facultații de mecanica și nu știu pe unde sa mearga sa ajunga la o anumita sala, laborator, secretariat, sala de sport sau alte sali.

In prima faza am incercat sa rezolv aceasta problema cu ajutorul unor filmari reale cu un aparat profesional, filmari ale cailor pentru destinația dorita. Dar toate aceste filmari necesita un timp indelungat daca sunt facute lucrari de calitate. Insemnand stabilitate in imagini, accentuarea punctelor cheie din drumul parcurs, adica puncte care sunt ușor depistate vizual de catre persoanele care le strabat, pentru o memorare mai ușoara. Fiind nevoie de cel puțin 20 de filmari pentru a putea acoperii toate cladirile și etajele acestora, este nevoie de un suport de informație mare, adica un HDD incapator, pentru transportarea informațiilor, accesarea și indexarea lor, acestea fiind la o calitate mare și de un timp destul de indelungat

O alta soluție pe care am vrut sa o dezvolt era pe baza unei modelari virtuale, care sa fie nemișcata tot pe un InfoTouch, și sa apara aceea cale care duce spre sala dorita, printr-o linie roșie care sa palpaie la un interval de timp. Aceasta idee era buna daca marimea cladirilor nu era așa de mare incat sa fie nevoie de cel puțin 20 de presetari de metode de a ajunge la fiecare etaj, pentru a avea acces la informații. Tot din cauza multitudinii de etaje și cladiri, pentru a putea vedea acea linie roșie care marcheaza drumul, este nevoie de o vedere prin cladire, necesitand abilitatea de a da o anumita transparenta a pereților pentru a putea vizualiza linia, dar fiind prea mulți pereți, exista posibilitatea de suprasolicitare a vizualizarii liniei roșii de catre persoana respectiva.

O soluție finala la aceasta problema este și cea pe care am abordato, care consta in realizarea modelului virtual al facultații și realizarea de animații virtuale pe baza acestui model. Filmarile virtuale pornesc toate de la locul in care se afla persoana respectiva, adica undeva langa ușa principala, prima vizibila de la intrarea persoanei in cladire. Drumul parcurs de aceste filmulețe este facut pe fiecare coridor de la fiecare etaj, facand posibila deplasarea persoanei la o sala anume de pe acel etaj. In acest fel, filmulețele sunt la o calitate acceptabila, arata prin contrastul culorilor dintre podea și pereți, o memorare ușoara a drumului parcurs. Prin accentuarea anumitor puncte cheie din aceasta animație, persoana respectiva poate sa memoreze mai ușor traseul, nemaifiind nevoie sa revina la InfoTouch, respectiv punctul de pornire.

1.4 Analiza stadiului actual al soluționarii problemei

Brevete de invenție:

a) Modelarea partiala și scalarea unor cladiri, vizualizarea scalarii cladirii astfel incat o persoana care nu este familiara cu desenul pot sa obtina un cocept clar al ideilor generate.

b) Este un sistem de procesarea a datelor ce include un dispozitiv de inițializare de date multifuncțional format dintr-un touchscreen și o tableta grafica digitala integrate una in alta, dar care se pot activa independent una fata de cealalta de catre anumiți stimuli. Dispozitivul de intrare este integrat intr-un display plat pentru a putea stabili un feedback vizual la persoana respectiva sau pentru a putea prezenta informații cu referire la datele de intrare dupa ce au fost procesate. Displayul plat, touchscreen-ul și tableta digitala iau diferite forme și o varietate de tehnologii sunt folosite pentru a determina care dintre touchscreen și tableta digitala sunt active la un moment dat.

“

c) Aranjamentul și metoda pentru maparea unui drum in timpul mișcarii unui autovehicul avand 2 module de obținere a datelor poziționate pe parțile laterale ale autovehiculului, fiecare avand un receiver GPS și o antena pentru determina poziția autovehiculului și o camera liniara care filmeaza imagini unidimensionale ale unei zone pe partea respectiva pe un plan vertical perpendicular pe carosabil in așa fel incat acea informație este obținuta dintr-o scena cu direcția perpendiculara pe carosabil. Un procesor formeaza o baza de date de mape a drumurilor prin corelarea poziției vehiculului și informațiile despre carosabil. In loc de adaugarea la camerele liniare, sunt prevazute radare cu scanare laser care transmit unde catre un plan perpendicular pe carosabil și primește unde reflectate pentru a procura informații despre distanta dintre radarele cu laser și drum pentru utilizarea in formarea bazei de date

Toate aceste brevete care au legatura cu modelarea 3D folosesc in principiu un limbaj de programare din domeniul informaticii numit OpenGL.

Opengl este un API (Application Programming Interface - interfata pentru programele de aplicatii) foarte utilizat pentru programarea componentelor grafice 2D și 3D ale programelor de calculator. Interfața consta in peste 250 de apeluri diferite care pot fi folosite pentru a desena scene 3D complexe din primitive simple. OpenGL a fost dezvoltat de Silicon Graphics Inc. (SGI) in 1992 și este foarte utilizat in softuri CAD, realitate virtuala, vizualizare științifica, simulari de zboruri, jocuri pe calculator. In acest ultim domeniu este in stransa competiție cu tehnologia DirectX de la Microsoft.

Modelarea mai poate fi folosita la ieșirile in caz de urgenta și protecția impotriva incendiilor, prevenirea și stingerea incendiilor. O legislație in privința acestui fapt :

Norma generala de aparare impotriva incendiilor fragment din 28/02/2007 publicat in Monitorul Oficial, Partea I nr. 216 din 29/03/2007
SECTIUNEA a 3-a
Actele de autoritate, documente specifice si evidente privind apararea impotriva incendiilor
i) rapoartele intocmite in urma controalelor preventive proprii sau ale autoritatii de stat competente;
Art. 18. - Documentele si evidentele specifice apararii impotriva incendiilor ale operatorilor economici/institutiilor mentionate la art. 5 lit. c) trebuie sa cuprinda cel putin:
f) certificate EC, certificate de conformitate, agremente tehnice pentru mijloacele tehnice de aparare impotriva incendiilor si echipamentele specifice de protectie utilizate;
Art. 28. - Planurile de protectie impotriva incendiilor prevazute la art.18 lit. k) si art. 23 lit. d) sunt:
a) planul de evacuare a persoanelor;
Art. 29. - (1) Planurile de evacuare a persoanelor in caz de incendiu cuprind elemente diferentiate in functie de tipul si destinatia constructiei si de numarul persoanelor care se pot afla simultan in aceasta si se intocmesc astfel:
a) pe nivel, daca se afla simultan mai mult de 30 de persoane;
b) pe incaperi, daca in ele se afla cel putin 50 de persoane;
c) pentru incaperile destinate cazarii, indiferent de numarul de locuri.
(2) Planurile de evacuare se afiseaza pe fiecare nivel, pe caile de acces si in locurile vizibile, astfel incat sa poata fi cunoscute de catre toate persoanele, iar in incaperi, pe partea interioara a usilor.
(3) Planul de evacuare se intocmeste pe baza schitei nivelului sau a incaperii, pe care se marcheaza cu culoare verde traseele de evacuare prin usi, coridoare si case de scari sau scari exterioare.
(4) Pe planurile de evacuare se indica locul mijloacelor tehnice de aparare impotriva incendiilor: stingatoare, hidranti interiori, butoane si alte sisteme de alarmare si alertare a incendiilor, posibilitatile de refugiu, incaperi speciale, terase, precum si interdictia de folosire a lifturilor in asemenea situatii.
Art. 36. - (1) Indicatoarele de securitate, respectiv de interzicere, avertizare, orientare si/sau informare, prevazute la art. 23 lit. f), se executa, se amplaseaza si se monteaza conform reglementarilor si standardelor de referinta.
(2) In anumite situatii, indicatoarele pot fi insotite de inscrisuri explicative si in limbi de circulatie internationala.
(3) Obligatia de a amplasa, de a monta si de a pastra integritatea indicatoarelor revine conducatorului locului de munca.
SECTIUNEA a 3-a
Limitarea izbucnirii, propagarii si dezvoltarii incendiului
si a efluentilor incendiului in interiorul si in afara incintei
focarului de incendiu
(7) Usile de acces in zone, spatii sau incaperi in care sunt posibile deversari de gaze ce pot pune in pericol viata utilizatorilor, precum si caile de evacuare din aceste locuri se marcheaza cu inscriptii de avertizare asupra pericolului, amplasate in locuri vizibile pentru personalul de la locurile de munca si fortele de interventie.
(8) Semnalele optice si acustice produse de dispozitivele de avertizare trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii:
a) sa fie inactive in starea de asteptare;
b) sa indice toate caile de evacuare din zonele de stingere;
e) sa fie in concordanta cu capacitatile psihomotorii si senzoriale ale utilizatorilor.
Art. 62. - Proiectarea, montarea, exploatarea, verificarea si mentenanta instalatiilor de protectie impotriva incendiilor se efectueaza conform standardelor europene de referinta si reglementarilor tehnice specifice.
SECTIUNEA a 6-a
Evacuarea utilizatorilor si securitatea fortelor de interventie
Art. 71. - (1) Pentru evacuarea in conditii de siguranta a utilizatorilor in caz de incendiu, caile de evacuare trebuie sa indeplineasca urmatoarele cerinte:
(2) In functie de categoria constructiei, instalatiei sau a amenajarii si de destinatia acesteia, se au in vedere si alte masuri specifice, cum sunt:
a) dimensionarea, realizarea, dispunerea si marcarea cailor de evacuare si a iesirilor de evacuare corespunzator numarului de utilizatori si starii sanatatii acestora, conform prevederilor reglementarilor tehnice;
e) PREVEDEREA DE SISTEME DE ORIENTARE IN CAZ DE INCENDIU, CUM SUNT INDICATOARE DE SECURITATE, MARCAJE FOTOLUMINISCENTE SI ALTELE ASEMENEA;
ANEXA Nr. 1 la normele generale
4. Masuri generale (de exemplu, interzicerea focului deschis, interzicerea fumatului, colectarea deseurilor etc.)
ANEXA Nr. 2 la normele generale
PLANUL DE EVACUARE a persoanelor/bunurilor
Se intocmeste, pentru fiecare nivel la care se afla persoane sau bunuri necesar a fi evacuate, schita nivelului, pe care se specifica numarul nivelului si numarul maxim al persoanelor ce pot fi la un moment dat pe nivel si se marcheaza prin simbolurile corespunzatoare caile de evacuare, incaperile/locurile in care se afla persoane/substante periculoase sau bunuri de evacuat
Se stabilesc traseele pe care se face evacuarea persoanelor, pe cat posibil, urmarindu-se ca evacuarea persoanelor sa se faca pe alte cai decat cele destinate evacuarii materialelor si astfel stabilite incat sa nu ingreuneze interventia pompierilor la stingere;

ANEXA Nr. 3 la normele generale
PLANUL DE INTERVENTIE
- structura-cadru -
2. Planul general al unitatii (la scara), pe care se marcheaza:
- amplasarea cladirilor, instalatiilor tehnologice si a depozitelor in incinta;
- caile de acces si de interventie din incinta si cele adiacente acesteia;
- retelele si sursele proprii de alimentare cu apa;
- rezervele de agenti de stingere si de mijloace de protectie a personalului de interventie;
- retelele si racordurile de alimentare cu energie electrica, agent termic, gaze si alte fluide combustibile;
- retelele de canalizare;
- vecinatatile.

1.5 Analiza necesitaților consumatorului

Identificarea nevoilor consumatorilor este foarte importanta in faza primara a dezvoltarii oricarui produs, scopurile acesteia fiind:

Sa asigure ca produsul va fi adecvat nevoilor consumatorului.

Identificarea atat a nevoilor latente cat si cele explicite.

Sa asigure o baza care sa justifice caracteristicile necesare produsului.

Crearea unei arhive de inregistrari necesara in activitatea echipelor de dezvoltare a produselor.

Asigurarea ca nici o nevoie subliniata de consumator nu este uitata / omisa.

Dezvoltarea printre membrii departamentului de cercetare-dezvoltare a unui mod comun de intelegere a nevoilor consumatorului.

Filosofia din spatele metodei este aceea de a crea un canal de comunicare foarte bun intre consumatorii tinta de pe piata si cei ce dezvolta produsul. Aceasta se bazeaza pe premisa ca, cei ce detin controlul direct asupra stabilirii detaliilor produsului, inclusiv inginerii si designerii industriali, trebuie sa interactioneze cu consumatorii si sa experimenteze mediul in care va fi folosit produsul. Fara aceasta experienta directa, concluziile tehnice s-ar putea sa nu fie cele corecte, sa nu fie descoperite solutiile inovatoare care sa raspunda la nevoile consumatorului, iar produsul proiectat si fabricat sa nu aiba succesul scontat.

Procesul de identificare a nevoilor consumatorilor face parte integranta din procesul mult mai larg de dezvoltare a produsului, fiind in mod special legat de generarea conceptului, alegerea conceptului, benchmarking si stabilirea caracteristicilor produsului. Locul activitatii de descoperire a nevoilor consumatorului este prima veriga, de care se leaga toate celelalte faze ale dezvoltarii produsului

Procesul de dezvoltare a conceptului, implica o legatura subtila dar foarte importanta intre nevoile consumatorului si caracteristicile produsului. Nevoile sunt in general independente de orice produs s-ar dezvolta. O echipa ar trebui sa fie capabila sa identifice nevoile consumatorului fara sa stie daca si cum ar putea sa satisfaca aceste nevoi.

Identificarea nevoilor consumatorului este in sine un proces, care se poate desfasura in cinci pasi. Pe termen lung aceasta structura faciliteaza practicile de dezvoltare a produsului, aplicarea ei nefiind un proces rigid ci mai degraba un punct de la care se poate continua imbunatatirea si rafinarea produsului.

Cei cinci pasi sunt:

Colectarea datelor initiale de la consumatori.

Interpretarea datelor initiale in termenii nevoilor consumatorilor.

Stabilirea unei ierarhii a nevoilor principale, secundare si terte.

Stabilirea importantei relative a acestor nevoi.

Reflectarea asupra rezultatelor obtinute si formularea concluziilor.

In cazul exemplului ales, s-au urmat cei cinci pasi, luand in considerare formularea misiunii proiectului.

1.6 Analiza produselor competitoare existente pe piața

Neavand un produs competitor care sa faca concurența, am selectat cateva softuri de modelare, care sunt folosite in grafica 3D si conceperea cladirilor virtuale.

3D Studio Max este unul dintre cele mai populare programe de grafica 3D

3D Studio Max (de la Autodesk), abreviat deseori 3DS Max, sau pur si simplu Max, e programul de animatie nr 1 pentru industria jocurilor video. Expertii argumenteaza ca e foarte bun la animatia obiectelor cu un numar redus de poligoane, dar poate ca cel mai mare atu al sau pentru industria jocurilor video si de computer e reteaua sa larga de asistenta si numeroasele sale plug-in-uri. 3D Max e totodata si cel mai scump dintre pachetele high-end, ajungand la $3500 US, comparat cu aproximativ $2000 pentru celelalte. Din cauza prezentei sale in industria jocurilor video, e si un pachet popular printre oamenii cu hobby.

3D Studio a inceput sub platforma MS-DOS ca un program de grafica tridimensionala specializat. Odata trecut pe platforma Windows, produsul software a primit si sufixul Max. Initial a fost creat de o divizie a Autodesk International, denumita Discreet. Acesta a fost ulterior inglobat in firma mama Autodesk International, iar in prezent ea este denumit Autodesk 3D Studio Max, ajunsa la versiunea 2010.

Programul 3D Studio Max foloseste primitive grafice pentru obtinerea de obiecte tridimensionale complexe. Aceste primitive sunt: text, cerc, dreptunghi, linie, cutie (paralelipiped dreptunghic), sfera, con, cilindru, ceainic (eng. teapot) si curbe NURBS, care au la baza functii matematice. Primitivele pot fi modificate, iluminate si animate, iar suprafetele pot fi acoperite cu culori sau imagini denumite texturi.

Maya este o aplicatie software, destinata modelarii grafice tridimensionale si animatei. Produs de firma Alias, dar aflat acum in posesia firmei Autodesk Media & Entertainment. Este utilizat pe scara larga in productia efectelor speciale in cinematografie, in animatie, cat si in productia jocurilor de calculator. Firma Autodesk Media & Entertainment a achizitionat acest program in octombrie 2005, dupa cumpararea firmei Alias Systems Corporation

LightWave 3D NewTek) e un pachet 3D popular din cauza interfetei sale usor de invatat; multi artisti prefera mai degraba acest pachet decat programele Maya sau 3DS Max, care sunt 'mai tehnice'. Are capabilitati de modelare si de animatie mai reduse comparat cu pachetele mai mari, dar cu tote acestea e utilizat pe scara larga in industria filmului.

Cinema 4D MAXON) e un pachet mai redus ca posibilitati decat celelalte. Principalul sau atu e usurinta in utilizare de catre artistii fara 'tehnicalitati', pentru ca evita complicata natura tehnica a celorlalte pachete. De exemplu, BodyPaint, unul dintre plug-in-urile populare, permite artistilor sa deseneze texturile direct pe suprafata modelelor.

Carrara este un program de modelare tridimensionala program 3D) cu un pachet de optiuni care are ca scop general modelarea, animatia si producerea efectiva a imaginilor digitale. Carrara este produs de Eovia software, care este proprietatea firmei DAZ Productions. Programul cuprinde un set complet de 'unelte' de creare, modelare si animare la un pret comercial care este competitiv cu alte oferte similare. Se bazeaza pe pachete 3D dicontinue de tip Infini-D si Ray Dream Studio, care au fost achizitionate de la compania MetaCreations, atunci cand compania mama a inceput sa-si diversifice produsele.

Blender 3D e un program gratuit (si software liber) de grafica 3D. El poate fi folosit pentru crearea modelelor 3D, mapare UV, texturare, rigging (animarea prin folosirea 'oaselor'), simularea apei, animație, randare, particule si alte simulari computerizate, editare non-lineara, compositing si crearea aplicatiilor interactive 3D. Blender e disponibil pentru cateva sisteme de operare, inclusiv FreeBSD, IRIX, GNU/Linux, Microsoft Windows, Mac OS X, Solaris, SkyOS, si MorphOS. Blender are o varietate de functii similare ca scop si complexitate ca alte programe 3D ca Softimage|XSI, Cinema 4D, 3ds Max, Lightwave si Maya. Aceste functii includ unelte pentru simulari avansate ca rigid body, fluid, cloth si softbody dynamics, unelte puternice pentru animarea caracterelor, materiale bazate pe node-uri si scripturi Python.

Altele pachete:

Anim8or e un alt pachet gratuit de randare si animatie 3D.

Modo, creat de dezvoltatori care au plecat de la firma NewTek, e un nou program de modelare, cu o abordare noua.

Blender e pachetul software gratuit care contine mare parte din functiile pachetelor comerciale de top, si e dezvoltat in mod activ sub licenta GPL, dupa ce fostul lui proprietar, Not a Number Technologies, a dat faliment.

Art of Illusion e un alt pachet software dezvoltat sub licenta GPL, si programat in Java.

Motoare de randare

Programul RenderMan al firmei Pixar e cel mai raspandit motor de randare, fiind utilizat in numeroase studiouri. Pachetele de animatie precum 3DS Max si Maya pot livra output catre RenderMan pentru ca acesta sa faca randarile necesare. mental ray e un alt motor de randare popular, si e inclus in majoritatea pachetelor high-end.

POV-Ray si YafRay sunt doua dintre motoarele de randare gratuite.

1.7 Stabilirea cerințelor de design

SCOP

Aceste specificatii se refera la interfata grafica Realitatea Virtuala a UTCN, care contine o baza de date cu informații despre cai de acces catre anumite sali din cladirea facultații.

FUNDAL

Din studiile facute potențialilor clienți, vizibilitatea sistemului are o mare importanța, fiind proiectat pentru cladiri mari, și in același timp facand apel la memoria persoanei care privește. Fiind primul sistem de acest gen, pretul este oarecum relativ, in funtie de pretul celorlalte componente.

Mecanismul standard pentru rotirea cilindrului cu gauri un motor considerabil pentru a nu se bloca intre peretii cilindrului exterior. Datorita restrictiilor de cost/pret ar trebui avute in vedere alte mecanisme de motorizare.

DETALII

3.1 Performanta/realizarea

3.1.1 Produsul va fi folosit pentru a putea primii anumite informații in legatura cu parcurgerea unui drum pana la o anumita sala

3.1.2 Interfata va arata persoanei respective daca sala la care dorește sa ajunga se afla in baza de date

3.1.3 Toate componentele ce iau parte la formarea interfeței sunt gandite in așa fel incat sa poata sa fie ințelese de catre toata lumea, sa nu fie nevoie de cunoștințe in plus

3.2 Mediu

3.2.1 Cerințele de mediu se aplica InfoTouch-ului, condiții de temperatura și de funcționare,

3.2.5 Nivelul de iluminare va fi normal/acceptabil, pentru a putea interacționa in condiții optime

3.3 Durata de viata (performanta)

3.3.1 Durata minima de viața este in funcție de Infotouch-ul pe care este programat sa mearga interfața. Daca produsul este avariat, interfața se poate salva și pune pe alt sistem

3.4 Intretinere

3.4.1 Parțile care trebuie intreținute de catre utilizator sunt intreținerea ecranului pentru o vizibilitate buna

3.4.2 Parțile care trebuie intreținute de catre proiectant sunt upgrade-urile necesare la modificarea structurii cladirii, sau modificarea construcției

3.5 Pretul de referinta al produsului

3.5.1 Prețul de referința este in funcție de numarul de ore care este necesar modelarii, structura și marimea cladirii, complexitatea, accesul la informațiile privind masurarea și cotarea desenelor de execuție.

3.6 Concurenta

3.6.1 O concurența in aceasta parte a modelarii nu prea exista. Producatorii de InfoTouch ar avea o oarecare implicare in ceea ce priveste interfata produsului. Iar baza de date este suplinita de conducerea sau patronatul cladirii, sau de o firma specializata

3.7 Impachetarea

3.7.1 Interfața și baza de date care trebe sa insoțeasca pachetul se pot pune pe un cd sau un soport de stocare, cu un program care, la pornirea cd-ului sau suportului de stocare, sa porneasca singur și sa se instaleze fara o interventie majora de catre utilizator.

3.8 Cantitatea

3.8.1 Cantitatea bazei de date ce insoțește interfața user-friendly se poate limita la capacitatea de stocare a InfoTouch-ului.

Esteticul, infatisarea si finisajul

3.9.1 O infațișare de calitate, prietenoasa și ușor de ințeles de catre utilizator este obligatorie

3.9.2 Culorile alese trebuie sa completeze o schema de culori standard pentru interfețe user-friendly si sa reflecte calitate

3.10 Viata produsului

Daca sistemul de implementare este un succes, atunci acesta va continua sa fie implementat pe o perioada de inca 3 ani, dupa care se va scoate o varianta imbunatațita

3.10.2 La cererea clientului, varianta se poate modifica, in funcție de posibilitați și de relevanța cererii.

3.11 Ergonomia

Așezarea butoanelor care alcatuiesc interfața trebuie sa fie așezate in așa fel incat sa umple tot ecranul, dar fara ca aceasta sa fie sufocant pentru utilizator, adica sa nu iși dea seama pe ce trebuie sa apese

3.12 Clientul

Clientul tinta este orice companie deținatoare de cladiri mari la care este nevoie de indrumare a persoanelor straine.

Majoritatea clientilor nu are cunostinte despre designul unei interfețe de acest gen

Majoritatea clientilor se bazeaza pe ajutorul portarilor sau agenților de paza in instruirea strainilor catre locația dorita

Clientul, mai mult ca sigur va abuza puternic de ecranul InfoTouch-ului, atunci cand acesta se va bloca sau nu va raspunde comenzilor date in repetate randuri, sau nu va gasi un ajutor in gasirea salii unde vrea sa ajunga

3.13 Calitate si fiabilitate

3.13.1 Sentimentul de calitate ridicata trebuie sa fie vizibil la tot produsul.

Orice buton care este folosit constant va fi de tip touchscreen

3.14 Orar de utilizare

Produsul va fi folosit in jur de patru-cinci ore pe zi, și o ora pe zi in week-end.

3.15 Testarea

Testare va fi facuta sub forma de calcule matematice, si simulari pe calculator

3.16 Siguranta

Siguranța pentru utilizator va trebui sa fie din partea InfoTouch-ului, dar inafara de muchii minimal rotunjite, nu prezinta pericol

3.17 Instalarea

3.17.1 Interfața și sistemul trebuie sa poata fi instalat de catre utilizator. Se va asigura o documentatie pentru produs. Documentatia nu face subiectul acestor specificatii si nici al proiectului.

3.18 Vanzarea

Produsul va fi vandut initial in Romania.

Daca raspunsul pietei este bun, aria de vanzare va fie extinsa si asupra Europei.

Produsului i se va face reclama in revistele de magazine de specialitate si pe internet.

1.8 Elaborarea specificației ținta de proiectare (6 pg)

1.8.1 Componentele sistemelor de realitate virtuala

Un sistem de realitate virtuala este compus din mai multe subsisteme care comunica intre ele pentru redarea interactiunii intre utilizator si mediul virtual. In figura este prezentata schema bloc a unui sistem de realitate virtuala.

Schema bloc a unui sistem de realitate virtuala

Un sistem de realitate virtuala este compus dintr-un sistem de calcul, care prelucreaza datele de modelare a mediului virtual (continute in bazele de date) si genereaza imaginile corespunzatoare actiunilor efectuate de utilizator. Sistemul de calcul implicat in realitatea virtuala este un sistem complex, fiind de cele mai multe ori un sistem paralel sau distribuit, cu interfete specializate pentru recepționarea datelor de la dispozitivele de intrare si cu generatoare de imagini specializate.

1.8.2 Generarea imaginii vizuale

Generarea imaginii vizuale in realitatea virtuala implica doua aspecte importante: crearea modelului scenei virtuale si vizualizarea scenei virtuale. Crearea modelului scenei virtuale (mai pe scurt, crearea scenei virtuale) este un proces off­line si, de cele mai multe ori, de durata considerabila, prin care se creeaza colectia de modele ale obiectelor tridimensionale care constituie cea mai adecvata reprezentare a mediului virtual. Vizualizarea scenei virtuale este un proces on-line, care se desfasoara in timp real, cu participarea uneia sau mai multor persoane, in care scena virtuala este explorata in mod interactiv si, in fiecare moment, imaginea scenei redata pe display depinde de conditiile de explorare (pozitie de observare, actiuni interactive, etc.).

Frecventa de redare a imaginilor vizuale succesive (update rate) trebuie sa fie mai mare decat frecventa limita a perceptiei vizuale a imaginilor distincte, care se situeaza in jurul a 15-20 imagini/secunda. Frecventa de redare a imaginii depinde de frecventa de refresh a display-ului folosit, fiind un submultiplu al acesteia. in mod obisnuit, in realitatea virtuala actualizarea imaginii afisate se face la un multiplu intreg de cadre baleiate. La frecvente de refresh a display-ului de 60 cadre/secunda se genereaza imagini cu frecventa de 30 imagini/secunda sau 60 imagini/secunda

Pentru crearea unei imagini vizuale cat mai apropiate de realitatea fizica a mediului modelat, este necesar ca scena virtuala sa contina cat mai multe obiecte, redate cat mai realist. Generarea imaginii unui numar mare de obiecte ale scenei virtuale intr-un interval de timp impus necesita o putere de calcul considerabila si de aceea generatoarele de imagine vizuala din sistemele de realitate virtuala sunt realizate pe baza unor arhitecturi paralele specializate care implementeaza accelerarea hardware a operatiile grafice.

Cel mai important indice de performanta al unui generator de imagine vizuala este viteza de generare a imaginii, specificata prin numarul de poligoane redate pe secunda. Acest mod de specificare rezulta din faptul ca, in sistemele grafice utilizate in realitatea virtuala, obiectele tridimensionale sunt reprezentate in mod obisnuit printr-o colectie de poligoane.

Calitatea imaginii generate este caracterizata de mai multi parametri, ca de exemplu rezolutia, modelul de umbrire, capacitatea de texturare, filtrarea anti­aliasing, etc. Rezolutia imaginii se exprima prin numarul de elemente de imagine (pixeli) afisate pe display. Rezolutiile la care se genereaza imaginea in sistemele de realitate virtuala variaza de la 640x480 pixeli pana la valori de 2048x1280 pixeli. Semnificatia acestor parametri poate fi inteleasa mai bine dupa parcurgerea capitolelor urmatoare; in aceasta parte se vor aminti succint acesti parametri pentru o idee de ansamblu asupra generatoarelor de imagine vizuale disponibile.

Pentru generarea imaginii in sistemele de realitate virtuala sunt necesare mai multe componente hardware (generatoare de imagine, dispozitive de afisare) si componente software. Aceste componente vor fi descrise in continuare.

1.8.3 Sisteme de realitate virtuala

Se pot distinge mai multe categorii de sisteme de realitate virtuala disponibile in momentul de fata: sisteme de realitate virtuala imersive (immersive VR), sisteme de simulare (simulation VR), sisteme proiective (projected VR), teleprezenta (telepresence), realitatea imbogatita (augmented reality) si sisteme de realitate virtuala desktop (desktop VR)

Cea mai completa forma de realitate virtuala se obtine in sistemele imersive. intr-un sistem de realitate virtuala imersiv, contactul participantului cu lumea reala este complet intrerupt, acestuia permitandu-i-se sa vada numai imaginea mediului sintetic, sa auda numai sunetele generate artificial si sa interactioneze numai cu obiectele virtuale pe care le vede in scena. Acesta incluziune totala a participantului in mediul virtual se obtine prin dispozitive de afisare (display-uri) montate pe cap (head-mounted display - HMD), casti audio (headphones), manusa de date (data glove) si imbracaminte de date (data suits).

Cea mai cunoscuta si utilizata forma de realitate virtuala este cea din sistemele de simulare (simulatoare). intr-un simulator, participantul este plasat intr-o versiune aproape reala a unei cabine de vehicul (avion, elicopter, masina, tren, nava maritima, nava spatiala). in aceasta cabina participantul are posibilitatea de a interactiona cu comenzile de control reale ale vehiculului (manete, pedale, butoane, etc), in timp ce este creata imaginea mediului virtual in care se desfasoara experimentul, imagine care raspunde actiunilor efectuate de participant. Acest tip de realitate virtuala, care se mai numeste si semi-imersiva, isi are originea in simulatoarele de zbor construite pentru antrenarea pilotilor.

in sistemele de realitate virtuala proiectiva, imaginea mediului tridimensional este proiectata pe unul sau mai multe ecrane, care pot fi vazute de unul sau mai multi utilizatori. Imaginea afisata pe ecrane urmareste actiunile unuia dintre utilizatori, care demonstreaza anumite actiuni sau concepte celorlalti utilizatori din grup.

in sistemele de teleprezenta un operator uman este conectat prin intermediul unei interfete la senzori de pozitie si camere video plasate intr-un mediu real. in astfel de sisteme, operatorul poate sa observe actiunile unui robot plasat intr-un mediu inaccesibil (sau periculos) si sa controleze miscarile acestuia de la o distanta sigura.

Sistemele de realitate imbogatita combina informatiile generate de calculator cu cele ale unui mediu real [Azu97]. Spre deosebire de sistemele imersive, in care utilizatorul nu are nici un contact cu lumea reala, in realitatea imbogatita utilizatorul percepe lumea reala, cu obiecte virtuale suprapuse peste imaginea acesteia. Aplicatii ale realitatii imbogatite se folosesc in medicina, planificarea miscarilor robotilor, aviatia militara, jocuri distractive. in astfel de aplicatii se foloseste un dispozitiv de afisare montat pe cap (HMD) care suprapune date generate de calculator peste imaginea mediului real.

in sistemele de realitate virtuala desktop, imaginea vizuala a mediului virtual tridimensional este afisata pe monitorul unui calculator (in general PC).

Participantul interactioneaza cu mediul virtual prin dispozitive de intrare standard (tastatura, mouse, joystick). Aceste sisteme permit observarea mediului virtual printr-o 'fereastra' (ecranul monitorului) si de aceea se mai numesc sisteme WoW (Window On the World). Sunt cele mai simple si mai ieftine sisteme de realitate virtuala, dar este de asteptat ca astfel de sisteme sa cunoasca in viitor dezvoltari spectaculoase, datorita aparitiei unui mare numar de acceleratoare grafice care permit redarea in timp real a unor imagini realiste.

In realitatea virtuala trebuie sa fie captata pozitia corpului uman, astfel incat imaginea redata de display sa fie dirijata de miscarile utilizatorului in mediul virtual. De exemplu, intoarcerea capului utilizatorului este sesizata de dispozitivele de captare a pozitiei si imaginea sau sunetul redat reflecta acesta noua pozitie.

Termenul 'imersiv' este folosit pentru a descrie un mediu virtual in care participantul (impreuna cu miscarile corpului acestuia) fac parte integranta din mediu. Exista diferite grade de imersiune, depinzand de dispozitivele folosite, de hardware-ul si software-ul disponibil, de gradul de urmarire al mișcarilor utilizatorului. Un mediu virtual imersiv are urmatoarele caracteristici:

Pentru cel putin unul din canalele senzoriale importante, tipic cel vizual, toate datele receptionate de participant sunt cele generate de calculator si afisate pe display, fiind intrerupta complet receptionarea datelor corespunzatoare realitatii fizice.

Sistemul de realitate virtuala contine modele (geometric, acustic, fizic, tactil), care sunt prelucrate pentru comanda dispozitivelor de redare.

Imaginile afisate pe display prezinta mediul sintetic intr-un mod consistent, cu posibilitatea de perceptie a obiectelor in adancime, cu mascare reciproca - vizuala sau auditiva - corespunzatoare.

In orice moment, datele afisate pe display corespund pozitiei participantului uman in mediul virtual.

Imersivitatea unui sistem de realitate virtuala nu este o caracteristica absoluta, si gradul de imersivitate se poate aprecia intr-un mod mai mult sau mai putin obiectiv. De exemplu, un sistem dotat cu casti binaurale, date vizuale stereo si sistem de urmarire a pozitiei capului si a mainii este 'mai imersiv' decat un alt sistem care nu poseda sisteme de urmarire a pozitiei mainii sau capului participantului. Imersivitatea este proprietatea sistemului de realitate virtuala care provoaca senzatia de 'prezenta', adica participantul se simte prezent in 'locul' din mediul virtual afisat pe display.

1.9 Proiectarea conceptuala

Brainstormingul este o metoda care ajuta la crearea unor idei și concepte creative și inovatoare. Pentru un brainstorming eficient, inhibițiile și criticile suspendate vor fi puse de-o parte. Astfel exprimarea va deveni libera și participanții la un proces de brainstorming iși vor spune ideile și parerile fara teama de a fi respinși sau criticați. Un brainstorming dureaza in jur de o jumatate de ora și participa in medie 10 persoane. Se expune un concept sau o idee și fiecare iși spune parerea despre cele expuse și absolut tot ceea ce le trece prin minte, inclusiv idei comice sau inaplicabile. O varianta a brainstormingului este brainwritingul.

O sesiune de brainstorming bine dirijata da fiecaruia ocazia de a participa la dezbateri și se poate dovedi o acțiune foarte constructiva. Etapele unui brainstorming eficient sunt urmatoarele: deschiderea sesiunii de brainstorming, o perioada de acomodare de 5-10 minute, partea creativa a brainstormingului, prelucrarea ideilor și stabilirea unui acord.

In deschiderea sesiunii de brainstorming se prezinta scopul acesteia și se discuta tehnicile și regulile de baza care vor fi utilizate.

Perioada de acomodare dureaza 5-10 minute și are ca obiectiv introducerea grupului in atmosfera brainstormingului. Este o mini-sesiune de brainstorming unde participanții sunt stimulați sa discute idei generale pentru a putea trece la un nivel superior.
Partea creativa a brainstormingului are o durata de 25-30 de minute. Este recomandabil ca in timpul derularii acestei etape, coordonatorul sa aminteasca timpul care a trecut și cat timp a mai ramas. Sa “preseze” participanții și in finalul parții creative sa mai acorde cate 3-4 minute in plus. In acest interval de timp grupul participant trebuie sa fie stimulați sa-și spuna parerile fara ocolișuri.

La sfarșitul parții creative coordonatorul brainstormingului clarifica ideile care au fost notate și puse in discuție și verifica daca toata lumea a interes punctele dezbatute. Este momentul in care se vor elimina sugestiile prea indaznețe și care nu sunt indeajuns de pertinente. Se face și o evaluare a sesiunii de brainstorming și a contribuției fiecarui participant la derularea sesiunii. Pot fi luate in considerare pentru evaluare: talentele și aptitudinile grupului, repartiția timpului și punctele care au reușit sa fie atinse.

Pentru a stabili un acord obiectiv cei care au participat la brainstorming iși vor spune parerea și vor vota cele mai bune idei . Grupul supus la acțiunea de brainstorming trebuie sa stabileasca singuri care au fost ideile care s-au pliat cel mai bine pe conceptul dezbatut.

Pe timpul desfașurarii brainstormingului participanților nu li se vor cere explicații pentru ideile lor. Aceasta este o greșeala care poate aduce o evaluare prematura a ideilor și o ingreunare a procesului in sine.

Metoda creativa denumita brainstorming are o lunga istorie, dar ea a fost reactivata de profesorul Alex Osborne, prorector la Universitatea Buffalo și fondator al Institutului de Creație Tehnica, USA.

Fiecare dintre noi este o persoana creativa sau are anumite laturi creative. De multe ori ideea este “omorata” chiar de catre creatorul ei de frica infruntarii criticilor colegilor sai, de teama de a nu se face de ras. Autocritica distruge momentul in care o idee creativa este irosita inainte de prinde viața. Brainstormingul funcționeaza dupa principiul: asigurarea calitații prin cantitate și iși propune sa elimine exact acest neajuns generat de autocritica.

Cateva reguli dupa care se ghideaza acest sistem de generare a ideilor:

1. Nu judecați ideile celorlalți
Nu judecați ideile celorlalți și nici chiar ale voastre pana la incheierea procesului de brainstorming. Nu exista idei proaste și idei bune. Evitați judecarea ideilor, ceea ce inseamna atat criticarea cat și laudarea lor.
Ideile mai slabe pot fi valoroase prin faptul ca pot da naștere la alte idei mai bune. Așa ca nu le judecați pana la sfarșitul ședinței de brainstorming. Nu exista idei proaste.

2. Incurajați ideile nebunești sau exagerate
Este mai ușor sa imblanzești o idee exagerata decat sa te gandești imediat la una ce poate fi pusa in aplicare imediat. Ideile bizare, extreme și ciudate duc la rezultate nevazute inainte. Gandiți soluții nebunești și vedeți in ce se transforma. Nu exista idei ridicole.

3. Cantitate, nu calitate
La sfarșitul intalnirii ceea ce conteaza este numarul de idei. Cu cat sunt mai multe, cu atat exista o șansa mai mare de a gasi o idee buna. Nu va limitați gandirea la soluții “de calitate”, pentru ca veți ramane constranși in gandire.
Notați fiecare idee, dar fara detalii nefolositoare. Gandiți repede și reflectați mai tarziu. In acest punct ceea ce conteaza este cantitatea și nu calitatea

4. Notați tot
Fiecare idee va fi notata. In cazul in care numarul de participanti la brainstorming va fi mai mare de 15-20 de persoana le vor fi distribuite carnetele de notite pe care isi vor nota toate ideile. La sfarsitul intalnirii aceste carnetele vor fi adunate iar toate ideile vor fi centralizate.
In cazul in care numarul de participanti se va situa sub numarul de 15 se va delega o persoana care va avea rolul de a nota toate ideile create in timpul sedintei de brainstorming

5. Fiecare persoana este la fel de importanta
Nu exista sefi și subalterni. Nu exista coordonatori. Nu exista oameni “mai creativi” și oameni “mai putin creativi”. Fiecare persoana participanta are o perspectiva unica asupra situatiei și aceasta perspectiva este la fel de valoroasa ca cea a persoanei de langa ea.
Ideile nascute sunt ideile grupului și fiecare persoana are aceeasi importanta in nasterea ideii. Oferiti idei chiar și numai pentru a da sansa colegilor de a crea alte idei bazate pe ce ati creat. Incurajati participarea tuturor persoanelor.

6.Nasteti idei din idei
Adaugati ganduri la fiecare idee. Ascultati cu atentie ideile celorlalti și dezvoltati-le. Incercati sa combinati ideile deja prezentate pentru a explora noi perspective.
Este la fel de important sa “brodati” pe ideile colegilor ca și crearea ideii initiale. Construiti și dezvoltati ideile celorlalti. Dar nu criticati.

7. Nu va fie frica de exprimare
Nu va simțiți ingradiți de posibilele critici ale colegilor. Brainstormingul este un proces in care participanții au ales sa nu judece ideile celorlalți. In acest caz orice idee, oricat de ciudata, oricat de nebuneasca sau de exagerata va fi luata pur și simplu ca o idee. Exprimați toate ideile la care va puteți gandi.

Cateva idei care au stat la baza proiectarii interfeței grafice sunt:

- modelarea cladirii

- inregistrarea unor mai multe filmulețe cu un aparat de filmat

- modelarea fiecarui etaj in parte

- realizarea unor filmulețe pe baza unui model virtual

- desenarea unor sageți pe holurile ceadiriilor

- aplicarea unei linii roșii care sa palpaie intermitent pe culoarul facut sau ales de catre utilizator

- vedere de sus a fiecarui etaj, tot in modelare virtuala

- o realizare a unei machete miniaturale de scara 1:200

Designul interfeței este facut conform cerințelor clienților. In conformitate cu cererile de culoare și sigle ale companiilor, interfața poate sa iși schimbe culorile și celelalte forme, in funcție de numele, forma siglei sau jocurile de culori.

Concepte de realizare a filmulețelor au fost inițiate in timpul ședințelor de brainstorming in felul urmator:

1. Filmarea cu o camera de filmat a tuturor drumurilor care se pot parcurge de la locul unde se afla dispozitivul de informare pana in diferitele colțuri ale cladirilor, salilor sau diferitelor laboratoare.

2. Realizarea modelului virtual al cladirii facultații de mecanica, construcții de mașini și știința și ingineria materialelor, iar pe baza acestui model, realizarea unei linii roșii, sau de o culoare care sare mai tare in evidența, a drumului parcurs de catre utilizator in interiorul cladirii, respectiv in interiorul modelului virtual.

3. Realizarea de filmulețe virtuale pe baza unui model virtual al cladirii facultații, de la punctul de pornire care este baza dispozitivului de informare, pana la orice etaj al oricarei cladiri din incinta facultații. Aceasta idee a și fost pusa in practica, necesitatea muncii depuse in modelare fiind destul de mare, neavand masuratorile necesare.

Cap.2 DEZVOLTAREA CONCEPTULUI

2.1 Explorarea și evaluarea conceptelor

Neavand mai multe concepte proiectate sau desenate pe baza unor cerințe ale consumatorului, nu se poate face o evaluare sau o explorare in detaliu a respectivului proiect. Nu se pot face distincții sau asemanari in ceea ce privește cerințele clientului.

Cerințele consumatorului sunt defapt cele care fac proiectul și conceptul de interfața grafica. Pe baza acestor cerințe se realizeaza modelul interfeței, și eventual, se concep una sau doua concepte in plus, pentru o mai buna departajare intre ele de catre client, in ceea ce privește cerințele lui.

Cerințe tehnice sunt doar cele de rulare și execuție care depind in cea mai mare masura de dispozitivul de informare, acesta fiind un calculator cu toate componentele necesare, impreuna cu un touchscreen incorporat in loc de monitor.

Dupa ce toate cerințele clientului sunt ințelese și bine puse la punct, se incepe proiectarea propriu-zisa, avand la-ndemana toate suporturile necesare pentru desfașurarea modelarii in cele mai bune condiții și cat mai exacte, pentru o detaliere cat mai reușita.

In timp ce sunt create și interfețele pentru ceea ce o sa fie informarea persoanei in paralel cu planul modelului virtual, este data lucrarea pentru aprobare de catre client

2.2 Dezvoltarea conceptului adoptat

Urmatoarele randari vor arata in paralel cateva imagini reale și virtuale a cladirii. Cateva puncte cheie din cladirea facultații care fac și legaturi, sau pur și simplu holuri bine luminate și vizualizate corect.

Incercarea de a aduce la realitate cat mai exacta modelarea, duce la petrecerea multor ore de calculat, poziționat și verificat, pentru o vizualizare cat mai coerenta și o realitate cat mai “nevirtuala”. Schițele de mana vor fi puse ca și anexe.

Vederi in modul wireframe a cladirilor facultații, toate cele opt cladiri

2.3 Fundamentarea soluțiilor funcționale și constructive adoptate

In procesul de redare a obiectelor tridimensionale se definesc mai multe sisteme de referinta, care permit descrierea operatiilor de transformari succesive ale obiectelor, pornind de la modelul acestora, pana la imaginea bidimensionala pe suportul de reprezentare.

Aceste sisteme de referinta vor fi precizate pe parcursul expunerii; ceea ce intereseaza in acest moment este faptul ca in vizualizarea scenelor virtuale sunt necesare (si folosite) mai multe sisteme de referinta in care sunt reprezentate obiectele. Modificarea unui obiect intr-un sistem de referinta dat, sau trecerea de la un sistem de referinta la altul, se realizeaza prin diferite transformari grafice. Dintre transformarile grafice folosite, unele modifica forma si pozitia obiectelor in spatiu, fiind numite transformari geometrice, altele sunt transformari de conversie intre diferite modalitati de reprezentare a obiectelor (transformarea de rastru).

2.3.1 Transformari geometrice in spațiu

Obiectele scenei virtuale pot fi modificate sau manevrate in spatiul tridimensional folosind diferite transformari geometrice. Dintre acestea, cele mai importante sunt: translatia, care modifica localizarea obiectului; rotatia, care modifica orientarea; scalarea, care modifica dimensiunea obiectului. Aceste transformari sunt denumite transformari geometrice primitive.

2.3.1.1 Transformari geometrice primitive

Translatia este transformarea prin care toate punctele se deplaseaza in aceeasi directie si cu aceeasi distanta intre punct si transformatul sau. Translatia se poate descrie printr-un vector de translatie T, avand componentele t_x, t_y, t_z pe cele trei axe de coordonate; un punct P(x,y,z) se transforma in punctul P'(x',y',z') astfel:

x'=x t_x

y-y t_y

z'=z t_z

In notatie matriceala, transformarea prin translatie cu vectorul de translatie T, avand componentele t_x, t_y, t_z pe cele trei axe de coordonate a unui punct P(x, y, z) in punctul P'(x y z') se exprima printr-o insumare de matrice:

Scalarea modifica coordonatele tuturor punctelor unui obiect folosind factorii de scala s_x, s_y, respectiv s_z pe cele trei axe de coordonate. in aceasta transformare de scalare, numita scalare fata de origine, un punct P(x, y, z) se transforma in punctul P'(x’ ,y’, z')> unde:

x'= x · s_x

y’= y · s_y

z'=z · s_z

Pentru scrierea sub forma matriceala a acestor relatii de transformare, se defineste matricea de scalare S de dimensiune 3x3 astfel:

S=

Rezulta relatia de transformare de scalare in notatie matriceala

P’=SP, adica

Rotatia cu un unghi in raport cu o axa D este o transformare prin care orice punct P care nu este situat pe dreapta D se transforma intr-un punct P' astfel incat P si P' sunt situate intr-un plan perpendicular π pe dreapta D, unghiul PIP'este egal cu iar modulele |IP| si |IP'| sunt egale (punctul I este intersectia dintre dreapta D si planul π). Prin aceasta transformare toate punctele dreptei D sunt fixe si numai ele sunt puncte invariante ale transformarii. Transformarea de rotatie in raport cu o axa oarecare se descompune intr-o succesiune de maximum trei transformari de rotatie in raport cu axele de coordonate ale sistemului de referinta.

Rotatia in raport cu axa z cu un unghi transforma un punct P(x,y,z) in punctul P'(x',yz'), ambele aflate in planul π perpendicular pe axa z. Pentru deducerea relatiilor de transformare se exprima coordonatele punctelor P si P' in acest plan in coordonate polare.

P

P’

Se dezvolta cosinusul si sinusul sumei de unghiuri si se obtin relatiile:

x' = ρ(cos u cos θ - sin u sin θ) = x cos θ - y sin θ

y' = ρ(sin u cos θ + sin θ cos u) = x sin θ + y cos θ

Aceasta transformare se poate scrie sub forma matriceala daca se definește matricea de rotație R_z(θ) de dimensiunile 3x3 astfel:

R_z(θ)=

Rezulta relatiile de transformare de rotatie a unui punct in raport cu axa z cu un unghi θ scrise sub forma matriceala:

P’=R_zP,

Pentru rotatiile elementare ale unui punct in raport cu axele x si y ale sistemului de referinta se urmareste un rationament asemanator si se deduc relatiile de transformare corespunzatoare.

Rotatiile in raport cu axele de coordonate ale sistemului de referinta sunt denumite tangaj (pitch), giratie (yaw, heading) si, respectiv, ruliu (roll). Aceasta asignare depinde de conventiile de definire a sistemului de referinta universal. Pentru conventia definita mai sus, tangajul este o rotatie in raport cu axa x, giratia este o rotatie in raport cu axa y, iar ruliul este o rotatie in raport cu axa z

Aceste denumiri au originea in modul in care sunt definite miscarile unui avion pozitionat in spatiu cu axa longitudinala orientata catre z pozitiv: tangajul este rotatia intr-un plan vertical, care inclina botul avionului; giratia este o miscare intr-un plan orizontal, care schimba directia axei avionului, iar ruliul este rotatia intr-un plan vertical, care inclina aripile avionului.

Semnul rotatiilor in raport cu axele de coordonate se alege, prin conventie, dupa regula mainii drepte sau dupa regula mainii stangi. Daca se cuprinde axa corespunzatoare cu patru degete ale mainii (drepte, respectiv, stangi) astfel ca degetul mare sa fie indreptat in sensul pozitiv al axei, directia celor patru degete indica sensul pozitiv al rotatiei. in aceasta lucrare se adopta regula mainii drepte pentru sensul de rotate in raport cu axele de coordonate (fig. 3.2).

S-au obtinut relatiile pentru transformarile spatiale elementare (primitive), translatia, scalarea fata de originea sistemului de coordonate si rotatia in raport cu axele sistemului de coordonate. Tratarea intr-un mod unitar a acestor transformari se poate face prin cresterea dimensionalitatii sistemului de coordonate cartezian, definindu-se un sistem de coordonate cu 4 dimensiuni, numit sistem de coordonate omogene.

2.3.1.2 Sisteme de coordonate omogene

Se observa ca transformarile de scalare si de rotatie se reprezinta prin inmultiri de matrice, iar translatia se reprezinta prin insumare de matrice. Reprezentarea unitara si combinarea transformarilor geometrice spatiale se poate face intr-un sistem de coordonate cu patru dimensiuni, numit sistem de coordonate omogene. Un punct P(x,y,z) se reprezinta in sistemul de coordonate omogene ca P(X,Y,Z,w), unde X = xw, Y yw, Z zw, pentru orice factor de scara w ≠ 0.

in general, un punct P(x, y, z) in sistemul de coordonate cartezian se transforma in sistemul de coordonate omogene prin alegerea w = 1, deci are coordonatele omogene P(x,y,z,l). Pentru transformarea inversa, se calculeaza coordonatele carteziene ale unui punct P(X,Y,Z,w), reprezentat in sistemul de coordonate omogene printr-o impartire cu factorul de scara w astfel:

In coordonate omogene, doua puncte P₁(X₁ ,Y₁,Z₁,w₁ si P₂ (X ₂, Y₂, Y₂,w₂) sunt egale daca :

X₁/w₁=X₂/w₂, Y₁/w₁=Y₂/w₂ și Z₁/w_l=Z₂/w2

In sistemele de coordonate omogene, toate matricele de transformari sunt de dimensiune 4 x 4 si toate operatiile de transformari geometrice se pot exprima prin produse de matrice.

Translația in coordonate omogene se definește printr-o matrice:

T(t_x, t_y, t_z)=

Transformarea de translatie a unui punct P(X,Y,Z,w) reprezentat in coordonate omogene, in punctul P'(X’,Y’,Z’,w') se exprima ca un produs de matrice:

P’ = T P

rezulta:

Teoretic, pentru a se obtine coordonatele carteziene ale punctului transformat P trebuie sa se execute operatia de impartire cu factorul de scara w' pentru fiecare coordonata:

Dar, daca se alege w =1, rezulta w'=l si impartirea nu mai este necesara, in general, transformarile geometrice primitive conserva valoarea factorului de scara si, daca se alege w =1, impartirea cu w' (numita impartirea omogena) nu este necesara.

Scalarea fața de origine se reprezinta in sistemul de coordonate omogene prin matricea:

S(s_x,s_y,s_z)=

Transformarea de scalare a unui punct reprezentat in coordonate omogene P(X,Y,Z,w), in punctul P’(X’,Y’,Z’,w’)este data de relațiile:

P’ = S P

rezulta:

Daca factorii de scalare sunt egali (s_x= s_y= s_z), scalarea se numește uniforma, și pastreaza forma obiectului. Daca factorii de scalare difera, obiectul este deformat, iar scalarea se numește neuniforma

Transformarile de rotație in raport cu axele sistemului de referința exprimate in coordonate omogene sunt urmatoarele:

Rotația in raport cu axa x (tangaj) cu un unghi θ:

R_x(θ)=

In aceasta transformare, axa x ramane nemodificata, iar toate celelalte puncte din spațiu se transforma prin inmulțire ca matricea R_x(θ):

P’ = R_x P

rezulta:

Rotația in raport cu axa y (girație) cu un unghi α:

R_y(α)=

In aceasta transformare, axa y ramane nemodificata, iar toate celelalte puncte din spațiu se transforma prin inmulțire cu matricea R_y(α)

P’= R_y P

rezulta:

Rotația in raport cu axa z (ruliu), cu un unghi ρ

R_z(ρ)=

In aceasta transformare, axa z ramane nemodificata, iar toate celelalte puncte din spațiu se transforma prin inmulțire ca matricea R_z(ρ)

P’= R_z P

rezulta:

Toate matricele de transformare de rotatie sunt matrice ortogonale si ortonormate. Transformarile geometrice elementare sunt transformari liniare, prin care liniile drepte si suprafetele plane sunt transformate in linii drepte, respectiv suprafete plane. Din aceasta cauza, pentru transformarea unui obiect tridimensional este suficient sa se transforme toate varfurile acestuia si sa se pastreze relatiile topologice intre varfurile transformate, aceleasi cu cele intre varfurile initiale.

Transformarile mai complexe ale obiectelor in spatiu se pot defini prin compunerea mai multor transformari primitive.

2.3.1.3 Compunerea transformarilor geometrice

Compunerea mai multor transformari elementare pentru obtinerea unei transformari complexe se obtine prin executarea succesiva a produsului fiecarei matrice de transformare cu matricea de reprezentare a punctului initial sau rezultat dintr-o transformare precedenta. De exemplu, in fig. este prezentata o transformare compusa a unui obiect.

Obiectul initial este un cub cu latura de doua unitati, amplasat cu centrul sau in centrul sistemului de referinta si laturile orientate in directiile axelor de coordonate. Dupa o scalare cu factorii de scara o rotatie cu un unghi de grade in raport cu axa z si o translatie cu un vector de translatie cu componente se obtine un nou obiect cub, definit in acelasi sistem de referinta, dar cu alte dimensiuni si localizare. Reprezentarea din figura 3.3 contine si o transformare de proiectie perspectiva, pentru perceptia adancimii (a distantei fata de observator a obiectelor), care va fi explicata ulterior. Una din fetele cubului (cea mai apropiata de observator) este desenata ca suprafata de culoare gri; celelalte fete ale cubului sunt reprezentate numai prin muchiile lor (reprezentare numita 'cadru de sarma' -wireframe).

z scalare, rotatie fata de axa z, translatie.

Transformarea efectuata asupra cubului din figura de mai sus se obtine prin aplicarea succesiva a trei transformari geometrice elementare (scalare, rotatie si translatie) asupra fiecarui punct (varf) al cubului. Pentru un varf al cubului, reprezentat prin matricea coloana P, succesiunea de transformari este:

Scalarea: P1=SP

Rotatia in raport cu axa z: P₂ = Rz P1= Rz(S P)

Translatia: P'=TP₂= T(R_Z(S P)) = (TR_ZS) P

Nu este necesar sa fie executate pe rand operatiile de inmultire cu matricele de transformare S, R_z, si T, ci se poate calcula o matrice compusa a transformarii M, care se aplica apoi fiecarui punct P al obiectului:

P'=TR_zSP MP,unde M TR_ZS

O transformare compusa se poate deci defini printr-o matrice de transformare M care este un produs (compunere) de matrice de transformari geometrice elementare. in exemplul dat, se calculeaza matricea M astfel:

M=TR_zS=

M=

Unul din varfurile cubului, varful P(1,1,1,1) se transforma in P’(8,732,3,732,1,1):

P’=MP=

Ordinea de compunere a matricelor de transformare este definitorie pentru rezultatul transformarii, dat fiind ca produsul matricelor nu este comutativ.

Se poate verifica pe exemplul dat, prin inversarea ordinii transformarii de rotatie cu translatia.

Transformarea compusa a unui obiect:

Scalare, translație, rotație fața de axa z.

Se obtine o matrice de transformare M' diferita de M si punctul transformat corespunzator P', diferit de P':

M” = Rz T S = ; P” = M” P =

Conventia de reprezentare a punctelor in spatiu prin matrice coloana impune ordinea de inmultire numita postmultiplicare (sau multiplicare la dreapta) a matricelor de transformare: se inmulteste matricea de transformare curenta cu matricea transformarii urmatoare. Conventia de terminologie (postmultiplicare sau multiplicare la dreapta) semnifica faptul ca o noua transformare se concateneaza ca factor dreapta al produsului de matrice. Este important de retinut faptul ca ordinea de aplicare a transformarilor este de la dreapta la stanga din succesiunea de matrice ale unei compuneri. Mai precis, daca un punct se transforma prin aplicarea succesiva a transformarilor definite prin matricele M₁, M₂, M_n, matricea compusa de transformare este:

M M_n M₂M₁

Se poate verifica ca, daca se adopta conventia de reprezentare a unui punct in spatiul tridimensional printr-o matrice linie, atunci transformarea unui punct se obtine prin inmultirea vectorului de pozitie al punctului cu matricea de transformare (premultiplicare sau multiplicare la stanga). In aceasta situatie, ordinea in care se aplica matricele componente ale unei transformari compuse este de la stanga la dreapta:

P'=PS unde S=S₁S₂.S_n

Punctul P este transformat in ordinea S₁, S₂,.S_n. Acesta este un mod mai natural de a urmari secventele de transformari geometrice si de aceea, in unele lucrari este adoptata aceasta conventie. Nu exista alte diferente intre cele doua conventii (nici de simplificare a calculelor, nici de eficienta).

Se poate demonstra cu usurinta ca orice matrice de transformare elementara in conventia de reprezentare prin matrice linie a unui punct in spatiul tridimensional este transpusa matricei corespunzatoare de transformare definite in conventia de reprezentare prin matrice coloana a punctului. De exemplu, translatia unui punct P(x, z, y) cu valorile t_x, t_y, t_z se exprima astfel:

[X’ Y’ Z’ w’] = [X Y Z w]

In aceasta lucrare se foloseste conventia de reprezentare prin matrice coloana a punctelor din spatiu, dat fiind ca aceasta este conventia din biblioteca grafica OpenGL, care este folosita pentru exemplificarea operatiilor grafice prezentate.

Un alt exemplu de transformare compusa este transformarea de rotatie completa specificata prin trei rotatii fata de axele sistemului de coordonate. Cea mai obisnuita conventie pentru ordinea de specificare a rotatiilor este: ruliu cu unghiul p (dupa axa z), tangaj cu unghiul 8 (dupa axa x) si giratie cu unghiul % ( fata de axa y). In aceasta situatie matricea de rotatie totala R are expresia:

R = R_y(α) R_x(θ) R_z(ρ) =

Matricea R rezultata prin compunerea (inmultirea) mai multor matrice de natie este de asemenea ortogonala si ortonormata.

O transformare complexa a unui obiect prin combinarea mai multor transformari elementare (scalari, rotatii, translatii) se poate exprima printr-o matrice de transformare M care are forma generala:

M =

Submatricea stanga-sus R' de dimensiune 3x3 exprima transformarea de natie si scalare totala, iar submatricea coloana dreapta T exprima transformarea de translatie totala. Matricea R' este o matrice ortogonala, dar poate sa nu fie si ortonormata.

Doua proprietati importante ale transformarilor geometrice compuse trebuie sa fie remarcate si retinute.

Prima proprietate este ca o transformare geometrica compusa reprezentata intr-o matrice de forma (3.15) conserva valoarea coordonatei w a unui punct acest lucru este evident). Aceasta proprietate este folosita in implementarea operatiilor grafice, prin amanarea impartirii omogene (cu w) dupa ce s-au selectat numai obiectele vizibile (dupa operatia de decupare).

A doua proprietate este proprietatea de liniaritate a transformarilor : geometrice compuse, prin care liniile drepte si suprafetele plane sunt transformate in linii drepte, respectiv suprafete plane. De aceea, la fel ca si in cazul transformarilor geometrice elementare, pentru transformarea unui obiect tridimensional este suficient sa se transforme toate varfurile acestuia si sa se castreze relatiile topologice intre varfurile transformate

2.3.2 Modele de reflexie și iluminare

Redarea obiectelor tridimensionale prin suprafete colorate uniform creeaza imagini nerealiste si dificil de interpretat. De exemplu, daca se reda imaginea unei sfere aproximate prin poligoane colorand fetele vizibile cu aceeasi culoare alba, se obtine un disc alb. Se poate vedea ca o sfera neluminata arata la fel ca un disc bidimensional. Acest aspect nereal ist apare datorita faptului ca perceptia celei de-a treia dimensiuni este mult influentata de modul de redare a iluminarii obiectelor. Imaginea aceleiasi sferei in care se tine seama de iluminare este mult mai sugestiva.

Imaginea unei sfere:(a)fara iluminare(b)cu iluminare;

In lumea reala, atunci cand lumina provenita de la diferite surse de lumina cade asupra obiectelor opace, o parte este absorbita de obiect, iar o parte este reflectata. Ochiul percepe lumina reflectata de obiect, pentru a interpreta forma, culoarea si alte detalii ale obiectului. Pentru calculul iluminarii in grafica pe calculator trebuie sa fie definite sursele de lumina si interactiunea dintre lumina si suprafete.

Un model de iluminare defineste natura luminii emise de o sursa de lumina, adica distributia intensitatii luminii emise. Un model de reflexie descrie interactiunea dintre lumina si o suprafata, in functie de proprietatile suprafetei si natura sursei de lumina. Modelele de iluminare si de reflexie in grafica pe calculator permit redarea acceptabila din punct de vedere al perceptiei umane a obiectele tridimensionale proiectate in spatiul ecran bidimensional. Nivelul de acceptabilitate al redarii depinde de natura aplicatiei. Cu cat este cerut un nivel de realism mai ridicat, cu atat este necesar un model de reflexie mai complex si cerinte de prelucrare mai mari.

Implementarea unui model de reflexie in procedeul de calculare a intensitatii culorii fiecarui pixel este cunoscuta sub numele de tehnica de umbrire.

2.6.3 Considerații teoretice asupra reflexiei luminii

Lumina incidenta la o suprafata a unui obiect este distribuita in patru categorii: lumina reflectata, lumina adsorbita, lumina transmisa si lumina imprastiata si emisa.

Interacțiunea luminii cu un corp solid

In sinteza de imagine se incearca modelarea cat mai eficienta si completa a acestui mod de interactiune a luminii cu obiectele. Intensitatea si lungimea de unda a luminii reflectate de o suprafata a unui obiect depinde de mai multi factori: lungimea de unda a luminii incidente, unghiul de incidenta, natura suprafetei .si proprietatile ei electrice: permitivitatea, permeabilitatea si conductanța. Modelul exact al interactiunii este extrem de complex si el poate fi aproximat prin intermediul functiei de reflexie bidirectionala (bidirectional reflectivity function -BDRF), care permite o apreciere cantitativa suficient de sugestiva pentru redarea iluminarii obiectelor in grafica pe calculator.

Functia de reflexie bidirectionala este relatia dintre intensitatea luminii reflectate in directia(φ_v θ_v) si energia luminii primite din directia (φ_i θ_i):

R_bd ( ) =

Reflexia bidimensionala

a luminii

Functia de reflexie bidirectionala depinde de lungimea de unda λ Relatia intre energia luminii incidente corespunzatoare unui unghi solid ω_i si intensitate I_i este:

In grafica pe calculator se considera in mod simplificat ca intensitatea reflectata este compusa din trei componente: componenta de reflexie directionata (speculara), componenta de reflexie difuza directionata si componenta de reflexie difuza ideala. Primele doua componente se datoreaza reflexiei de prim ordin, iar componenta de reflexie difuza ideala se datoreaza reflexiilor multiple si a reflexiilor subsuprafetelor.

Reflexii de prim ordin, reflexii multiple și reflexii ale suprafețelor

Valorile componentelor intensitatilor reflectate depind de rugozitatea suprafetei si de lungimea de unda a luminii. Daca suprafata ar fi oglinda perfecta atunci singura componenta de lumina reflectata ar fi componenta directional, (speculara). Pentru suprafete reale, cu un anumit grad de rugozitate, componenta speculara se defineste ca intensitatea reflectata in directia: φ_v = φ_i , θ_v = θ_i , considerata fata de orientarea medie a suprafetei. Intensitatea acestei component, depinde de rugozitatea suprafetei: cu cat suprafata este mai neteda, cu atat componenta speculara este mai mare.

Componenta de difuzie directionata depinde de asemenea de reflexiile de prim ordin. Directiile de reflexie sunt imprastiate in semisfera centrata in punctul de incidenta, dar exista o directie preferintiala, care este directia reflexiei speculare pentru suprafetele cu rugozitate redusa.

Componenta de difuzie ideala reflecta lumina in toate directiile in interiorul unei semisfere centrate in punctul de incidenta, datorita imprastierii provocate de subsuprafetele componente.

Prin descompunerea functiei de reflexie bidirectionala in trei componenta se poate dezvolta un model analitic bazat pe aspecte fizice, optice si geometrice care sa permita simularea iluminarii si a reflexiei in grafica pe calculator. Modelu de reflexie Phong este cel mai cunoscut model in grafica pe calculator, care adopta o reprezentare empirica si fenomenologica, prin formule de calcul simple de imitare a comportarii teoretice a reflexiei luminii.

2.4 Fundamentarea prețului

In termeni generali, pretul reprezinta o suma de bani primita sau platita pentru cedarea, respectiv obtinerea unui bun sau serviciu.

Din punct de vedere al continutului economic, categoria economica de pret semnifica expresia baneasca a valorii bunurilor si serviciilor care fac obiectul schimbului pe piata, prin vanzare-cumparare. Pretul exprima totodata si relatiile banesti ce iau nastere si se deruleaza intre participantii la reproductia economica si sociala cu privire la exprimarea in bani a valorii tuturor bunurilor si serviciilor.

Exprimarea prin pret a valorii bunurilor si serviciilor este marcata de interdependentele ce se manifesta intre pret, etalonul utilizat (moneda) si marimea valorii bunurilor si serviciilor.

Analizand relatiile dintre pret si valoare, se constata faptul ca intre cele doua categorii exista raporturi de conditionare directa, evolutia lor avand acelasi sens. In conditiile in care valoarea etalonului utilizat pentru exprimarea valorii marfurilor ramane neschimbata, este evident ca modificarea intr-un sens a valorii marfurilor, sub influenta diferitilor factori (modificarea conditiilor de productie, a preferintelor consumatorilor etc.) va determina modificarea in acelasi sens a pretului.

Aceasta conditionare este insa influentata si de valoarea etalonului utilizat (moneda). Modificarile in valoarea etalonului monetar, ca expresie a modificarii continutului in metal pretios sau a modificarii raportului de schimb fata de alte monede, duc la modificari corespunzatoare, insa de sens opus, in nivelul preturilor. La randul sau, modificarea nivelului preturilor influenteaza puterea de cumparare a monedei, respectiv cantitatea de bunuri si servicii ce se poate procura cu o unitate monetara. Astfel, o crestere a preturilor va determina o scadere a puterii de cumparare a monedei, echivaland astfel cu o reducere in valoarea etalonului monetar.

Din aceste considerente, este de admis ca nu orice variatie a pretului exprima variatia valorii bunului sau serviciului, ci se poate datora numai variatiei etalonului monetar. In aceste conditii masurarea valorii marfurilor nu mai poate fi limitata doar la suma de bani cu care se vinde sau se cumpara (pretul nominal) ci se impune si raportarea la preturile celorlalte bunuri sau servicii. Se formeaza astfel un sistem de preturi relative, necesar pentru exprimarea valorii marfurilor, independent de fluctuatiile etalonului monetar.

Interdependentele sunt amplificate si de efectele pe care modificarea masei monetare le exercita asupra nivelului preturilor nominale si relative. Astfel, pentru adeptii teoriei cantitative, moneda nu modifica natura profunda a fenomenelor si, mai ales, nivelul productiei si al preturilor relative. Pentru o productie data, cresterea cantitatii de moneda in circulatie se traduce printr-o crestere corespunzatoare a preturilor nominale, fara insa a se modifica si preturile relative. In schimb, pentru adeptii teoriei monedei active, modificarea cantitatii de bani in circulatie determina atat modificarea preturilor nominale, dar si a celor relative.

Intelegerea raporturilor complexe dintre pret si valoare impune, in mod firesc, o incursiune in diferitele teorii ce explica factorii determinanti ai valorii bunurilor si serviciilor.

Prețul de cost al intregului proiect se face, in primul rand, pe baza numarului de ore petrecut in realizarea modelarii. Timpul efectiv de lucru la modelare este transformat in ore-munca, adunandu-se numarul de ore se inmulțește cu 5€ și se afla costul pentru modelarea cladirii.

Prețul pentru masuratorile necesare se face pe metru patrat, calculandu-se suprafața la fiecare cladire, se inmulțește cu 3,5 €, iar rezultatul de inmulțește cu fiecare etaj de la fiecare cladire și rezulta prețul pentru luarea masurii la fiecare perete, stalp, scara sau ușa.

Identitatea vizuala se calculeaza in funcție de reclama care dorește clientul sa i se faca, cat de mult sa apara imaginea firmei, logo-ul sau sigla, daca are un antet se poate implementa in animație, sau in modelarea propriu-zisa.

Conform diagramei Gantt, timpul necesar alocat pentru modelarea cladirii este de 12 saptamani. In cele 12 saptamani, pentru luarea masuratorilor au fost necesare doua saptamani, timp in care au fost facute masuratori pe baza unor desene de execuție a planului parter, de acolo in sus au fost necesare luarea masurilor. Deci, prețul de cost este de 280 €. Opt saptamani a durat modelarea fiecarei cladiri in parte, incepand cu corpul G, continuand cu corpul E, C și D, B, A și sala de sport, sau corpul S. La acestea a fost adaugat corpul M, la acesta neavand masuratori de baza, sau un plan de execuție, a fost necesar un timp mai indelungat pentru modelarea acestuia. Prețul pentru aceasta modelare duce la aproximativ 1550 €.

Prețul pentru realizarea interfeței grafice este in funcție de necesitațile clientului, se discuta in urma interviului cu clientul, și se pornește de undeva de la 175 €.

Cunoscand acestea, prețul de cost pentru intregul proiect se rezuma la 2000 €

Cap.3 Modelarea, simularea și proiectarea computerizata

3.1 Vizualizarea conceptului - Modelarea 3 D a produsului

Vezi Anexa 1 - 8 randari

3.2 Documentația tehnica inginereasca a produsului

Vezi Anexa 2 - 8 planșe A2 din Autocad

3.3. Studiu de culoare

Definiția culorii ca noțiune psiho-fizica subliniaza faptul ca suntem influențați in mod remarcabil de culoare, care ne provoaca stari, trairi și sentimente atat de nuanța cat și de saturație. Informația culorii se obține atat pe cale vizuala, prin intermediul luminii care induce simțul vazului , capabil de recepționare a peste 90% din totalul cunoștințelor asupra obiectelor și fenomenelor din natura. Culoarea accentueaza puterea de memorare a omului prin trairile pe care le induce. Ne amintim toata viața de un peisaj montan, un tablou celebru, o persoana, mai ales prin intermediul culorilor care ne-au fermecat la primul impact cu acestea . De multe ori, bolnavi și pesimiști, am primit suflul vieții prin impactul cu o culoare vie, care a indus in sufletul nostru optimismul necesar insanatoșirii. O singura culoare induce plictiseala, monotonie, daca este privita mult timp. Ne plac peisajele, tablourile, unii oameni, incaperile pentru ca sunt caracterizate prin imbinarea armonioasa a culorilor. O adevarata armonie cromatica studiaza valoarea de combinație a culorilor și echilibrul cromatic .

De fapt nu culorile in sine, ci valorile cromatice obținute prin combinarea, dispunerea, armonizarea și echilibrarea valorilor diferitelor tonuri și nuanțe cromatice sunt cele care iși pun amprenta pe sufletul omenesc. Studiul culorilor, armonia lor, impactul asupra vieții noastre a preocupat o pleiada de cercetatori care și-au adus contribuția la cunoașterea mecanismului vederii in culori, la interpretarea interacțiunii dintre om și culoare și a influentei culorilor asupra psihicului, a puterii de memorare, a starii de sanatate. Fara culori, fara lumina am fi mult mai saraci, mai neliniștiți, și am pierde puterea de a ințelege și de a stapani unele fenomene naturale. Avand in vedere cele menționate mai sus, vom reprezenta, pe scurt, domeniile in care viața și culoarea interfera in beneficiul nostru.

Dupa cum știți exista culori calde și culori reci, care produc diferite senzații de la incalzire voioșie, dinamism, la senzații de rece, frig liniște. Culorile calde sunt :ROSU, GALBEN, ORANGE. Ele sunt vesele, luminoase, dau senzații de dilatare a spațiului prospețime . Culoarea roșie este o culoare foarte calda, excitanta, care mobilizeaza fluxul de idei. Rosul este o culoare care ridica tonusul muscular, activeaza respirația, creste tensiunea arteriala și induce o senzație de cald. Excesul de culoare roșie devine chiar obositor din cauza acestor efecte fiziologice.  

Galbenul este cea mai vesela culoare și mai puțin obositoare dintre culorile calde. Ea influențeaza funcționarea normala a sistemului cardio-vascular și stimuleaza nervul optic. Galbenul induce o senzație de apropiere, de caldura, dinamism, inviorare și satisfacție. Deci galbenul menține prin aceste stari psihice capacitatea de concentrare, mobilizare cat și vigilenta. Totuși daca este privita indelungat, da senzații de oboseala.

Orange-ul are aceleași efecte ca și galbenul. Orange-ul induce optimism, veselie, impresie de sanatate sociabilitate, emoții placute. Culoarea portocalie accelereaza pulsațiile inimii, menține presiunea sanguina, favorizeaza secreția gastrica, digestia. Culorile reci cum ar fi albastrul, violetul, negrul, induc o stare de calm, rece, agonie, frig. Ele “micșoreaza “ spațiul și induc pesimismul, indoiala și tristețea.

Culoarea verde, deși considerata o culoare rece ea faciliteaza deconectarea nervoasa, favorizeaza meditația, contemplarea și asocierea de idei. 

Albastrul este o culoare foarte rece, odihnitoare, induce calm liniște interioara, nostalgie, favorizeaza procesele de inhibiție și incetinește activitatea mentala. Prea mult albastru da senzația de departare de infinit, creand aceasta stari depresive. Albastrul de asemenea scade tensiunea arteriala, tonusul muscular, calmeaza respirația și micșoreaza frecvența pulsului.

Culoarea violet este rece, neliniștitoare și descurajatoare. Fiind o culoare compusa din roșu și albastru, are efecte contradictorii, inducand senzații de optimism, nostalgie, atracție și repulsie, calm relativ pe fond de neliniște. In plan fiziologic violetul intensifica activitatea cardio-vasculara și pulmonar.  

Negrul este o culoare neutra, rece, depresiva, reduce activitatea mentala și activitatea metabolica inducand stari depresive de neliniște, de disperare. Fiziologic reduce mult activitațile vitale, scade pulsul minimalizeaza capacitatea de raspuns la stimulii de mediu ambiant.  

Albul ne face expansivi, puri, robuști, luminoși și increzatori in forțele proprii. Albul pur și intens provoaca contracția pupilei și a mușchilor globului ocular, de aceea el este obositor. 

Tonurile de gri, rezultand din amestec de alb cu mai mult sau mai puțin negru, sunt neutre și estompeaza efectele culorilor pure, sau scot in evidenta stralucirea lor, in funcție de raportul dintre alb și negru. Observarea corpurilor se realizeaza prin intermediul luminii emise de acestea (in cazul surselor primare) sau a luminii reemise de suprafața corpurilor daca acestea sunt surse secundare de radiații. Toate corpurile reemit o parte din radiațiile care ajung la suprafața lor. De cele mai multe ori lumina care ajunge la ochiul uman provine de la suprafața corpurilor observate. Compoziția spectrala a radiațiilor reemise este dependenta de modul cum variaza coeficienții de absorbție și de difuzie ai suprafețelor observate cu lungimea de unda.  

Testele de culoare sunt renumite pentru eficacitatea lor (au valoare diagnostica clinica). Testul Luscher permite psihologului și medicului neurolog sa emita un diagnostic corect, in baza reacției pacientului la 8 nuanțe: albastru, verde, roșu, galben, negru, maro, gri, violet.

Daca pacientul alege pe prima faza: roșu, albastru, verde, galben, iar pe cele secundare: maro, gri, violet, negru, este perfect sanatos, daca nu gradul sau de boala este tot mai mare cu cat le alege pe cele secundare in fata celor principale.  

“Printre pulberele zdrențelor de nori. Cu siliți de lumina și de foc, rasare, inainteaza-și face loc. Un soare–n miliarde de culori“…spune poetul Mihail Celarinu. De fapt lumina soarelui nu are miliarde de culori, dupa cum vede poetul. Lumina soarelui este de mai multe culori.

Cand razele de lumina, ce, vin de la soare trec prin picaturile de ploaie, se produce un fenomen ciudat: picturile de apa ce despart in 7 culori, separate una de alta intr-o panglica impresionanta. Așa se explica existenta curcubeului.

Observarea corpurilor se realizeaza prin intermediul luminii emise de acestea (in cazul surselor primare) sau a luminii reemise de suprafața corpurilor daca acestea sunt surse secundare de radiații. Toate corpurile reemit o parte din radiațiile care ajung la suprafața lor. De cele mai multe ori lumina care ajunge la ochiul uman provine de la suprafața corpurilor observate. Compoziția spectrala a radiațiilor reemise este dependenta de modul cum variaza coeficienții de absorbție și de difuzie ai suprafețelor observate cu lungimea de unda.

Thomas Young a descoperit la inceputul sec. al 19-lea Teoria cumulativa a vederii in culori, care presupunea existenta a 3 culori fundamentale: roșu(r), verde(g) și albastru(B) (teoria cumulativa a lui Thomas s-a adeverit, deoarece aceste 3 culori pot fi obținute din majoritatea coeficienților cromatici pozitivi ). O prima confirmare a teoriei lui Young a fost demonstrata, dupa 50 ani mai tarziu de catre Maxwell și independent de catre Helmholtz. Culorile utilizate pentru mixaj, trebuie sa fie culori primare. In calitate de culori primare pot fi alese oricare 3 radiații din domeniul [380-780]nn., insa combinația roșu+verde+albastru este cea optima, deoarece conduce la obținerea majoritarii culorilor cu ajutorul unor coeficienți cromatici pozitivi. In anul 1958 Ruthon a descoperit existenta a trei pigmenți cu spectre de absorbție in (R), (G), (B) in ochiul de peste.

Studiul culorii in aplicația aceasta se axeaza pe culoarea care o are podeaua, respectiv culoarea care este aplicata drumului parcurs de catre persoana in cauza. Am ales doar cateva culori pentru punerea in evidența a pereților, scarilor, parților de jos și de sus.

Studiul de culoare l-am facut pe culoarea parții de jos și de sus a etajelor, pentru o mai buna memorare a imaginilor si a drumului parcurs, dar si daca sunt probleme in a memora drumul, filmulețul se poate repeta de cate ori dorește pentru a memora.

Culorile alese sunt albastru pentru parțile de sus si de jos, verde pentru scari si balustrade, gri pentru pereți, fiind o culoare specifica betonului.

Bibliografie

Felicia Ionescu – “Grafica in realitatea virtuala”,Editura tehnica

www.google.com

www.wikipedia.com

www.deviantart.com

www.3dmax.com