Web ??? ????

1
????? ??

• ????

2
??

• ??
• ???? ???? ??
• ???? ??
• Web ??? ????
• ???? ??? ??
• ??? interaction ??
• ????? ??
• Reference
• ???? ??

3
??

• ????? ??
• ??? ?????? ???? ????? ???? ???? ???-??? ?????
• ??? ??
• ??, ??, ??, ?? ?
• ??? ??? (?????) ??
• ??
• ????? ?????
• ???? ???? ???? ?? ??

4
??

• ?? ??
• 3?? ??? ???? ??
• ???? ???
• ?????
• ??? ???
• ????
• ????
• ???? (HCI)
• Tracking (?? registration)
• ???? ??, ?? ???? ???? ??
• ???? ? ??
• 3?? ??? ??

5
??

• ????? ??
• ???(Presence) ?? ???(Immersion)
• 3?? ??? ??? ??? ??? ???? ?? ?? ??
• HUD (Head Up Display)? ?? ????? ??? Data Glove?
  ?? ???? ??
• ????? (Interactivity)
• ??? ??? ???? ??? ??? (feedback)? ?? ? ??? ??.
• ??? (Autonomy)
• ???? ?? ???? ???? ??? ???? ????? ???? ??.

6
???? ???? ??

• Desktop VR
• HUD-based VR
• CAVE
• Augmented Reality

7
Desktop VR
???? ???? ??

• CRT? LCD monitor ??
• Mouse ?? ???? navigation
• Virtual walk-through / fly-through
• Shutter glasses ?? ???? stereo ?? ??
• ?? ?? ?? ??
• ?? ???
• ??

8
HUD-based VR
???? ???? ??

• HUD (Head Up Display) ?? HMD (Head Mount Display)
  ??
• ???? ?? ??? ??? display ?? ??
• Tracking ??? ???? ??? ?? (?? ???)? ??? ?? ??
• 3?? ???? ???? ?? ???? ??
• Data glove? haptic ?? ??? ???? ?? ?? ??
• ??? ??? ? ??? ?? ??
• ?? ???
• ??

9
CAVE
???? ???? ??

• Cave Automatic Virtual Environment
• HUD? monitor ?? projector? ??
• ??? ?? 5? ?? 6?? ??? ???? ??
• ?? ????? ??? ??? ? ?? ??? ?
• ??? ?? ??? ? ? ??
• ??? ?? ?? ?? ??
• ? ????? ??? ? ??? ??
• ?? ??? ???
• ??

10
????
???? ???? ??

• ???? ??? ??? ??? ??? ???
• ????? ??? ???? ??

11
????? ????
???? ???? ??

• Milgrams Reality-Virtuality Continuum

Augmented Reality
Augmented Virtuality
Real Environment
Virtual Environment
12
???? ??

• ????
• ??? ??
• ????? ??
• ?????
• ?? / ?? interaction ??
• ??? ?
• ? ?

13
???? ????
???? ??

• Rendering system
• SGI (Silicon Graphics)
• PC Graphics accelerator
• ATI, nVidia
• Display Device
• HUD (Head Up Display)
• Shutter glasses
• Projectors

14
???? ????
???? ??

• Interaction Devices
• Tablet
• Track ball / space ball
• Polhemus cube
• ? ??? ?? ???
• Data gloves
• ???? ?? ?? ?? ??
• Haptic devices
• ????? ?? ?? ??
• Tactile information
• Force feedback

15
???? ?????
???? ??

• 3D Modeling SW
• 3D Studio Max
• Rhino
• Maya
• Softimage
• Wavefront Alias
• Others
• WorldToolkit Sense8
• Cosmo Worlds / Cosmo Player SGI

16
Web ??? ????

• VRML
• Quicktime VR

17
VRML
Web ?? ????

• Virtual Reality Markup Language
• 3?? ??? ?? ??? ?? script ??
• Animation ??
• ??? ?? interactive ? ?? ??
• Navigation ??
• Cosmo player ?? ???? ? ? ??

18
VRML
Web ?? ????

• 54?? ??
• 3?? ??
• ??? ?? ??
• ??
• ?? ??
• 3?? ???
• ???
• ?????? ?????

19
Quicktime VR
Web ?? ????

• Apple??? ??
• ???? ?? ??? ??
• ?? ?? ??? ???? ??? ??
• Zoom-in, zoom-out, ?? ??
• ?? ???? ??
• http//www.panoramas.dk/fullscreen3/f2_mars.html

20
???? ??? ??
??? ?? ???? ??? ??? ????? ??
21
??? ?? ??
??? ??

• ??? ??
• ??? ?? ??? ?? ???? ??? ???? ??
• ?? ?? ??? ???
• ??? ??? ???? ??
• ?? ??? ??
• ??? ??? ?? ?? ?? ??? ?? ??? ? ??? ?? ??? ??? ???
  ??

22
???? ??? ????? ??
??? ??
23
??? ??
??? ??

• Why?
• ?, ?? ?? ???? ??? ??? ???? ??
• ??? ?? ??
• ??? ?? ??? ?? ???? ??? ??

24
??? ??
??? ??

• ?? ?????? ??? ??? ??
• ????? ?? ?? ??? ??? ??? ?? ?? ? ?? ??

25
??? ?? ??? ??
??? ??

• Back-face elimination
• List priority
• Ordering in Projection Space
• Depth-sort
• Ordering in Object Space
• Binary Space Partition Trees
• Image precision
• Z-buffer
• Ray Casting

26
Back Face Culling
??? ??

• Normal vector? ?? ??? ??? ?? ??? ?????
• ????? l? ?? C (cx,cy,cz)? ??? ??
• ??? ???? ? ??? visible

27
??? ?? ???
??? ??

• ?? C? polygon ?? S? ?? ?, ?? S?? ?? polygon? ???
  ?? ??? ????? ??? ??? ?
• igtk ?? Pi gtPk
• ?? ??? ??? ???? ??? ?? ??
• Painters algorithm

28
z-sort in Projection Space
??? ??

• ?? polygon? ? ??? ???? ??
• ??? ???? ??? ?? ??

29
depth-sort (Newell? ??)
??? ??

• Polygon P? Q? X-Y???? ??? ??? ??? ??? ??
• P? z? ??? Q ?? ??? P? Q?? ??? ??

30
depth-sort
??? ??

• ????? ???? P? Q?? ?? ??
• Z-extent of Q is wholly in front of P or
• Y-extent of Q does not overlap P or
• X-extent of Q does not overlap P or
• All points on P lie on the opposite side of Q
  than the COP or
• All points on Q lie on the same side of P as the
  COP or
• The projections of P and Q on the XY plane do not
  overlap (full 2D polygon overlap test)

31
BSP Trees
??? ??

• Binary Space Partition Trees
• ??? list ordering ??? ????? ??
• ??? ???? ??? ?? ??
• BSP tree? ???? ??
• ???? ??
• Shooting ?? ??? ??
• ? ??
• ??? ???? BSP tree ??
• ??? ?? ??? ??
• ? ?????? BSP tree? ????? ??? ?? ??

32
??? BSP Tree ??
??? ??
1, 2, 3, 4, 5, 6
The tree
A set of polygons
33
??? BSP Tree ??
??? ??
Select one polygon and partition the space and
the polygons
34
??? BSP Tree ??
??? ??
Recursively partition each sub-tree until all
polygons are used up
35
??? BSP Tree ?? ??
??? ??

• ??? ???? polygon? ??? ? BSP tree??? ??
• ??? polygon? ???? root? ??
• ??? polygon?? ??? polygon?? ? ???? ?? ?, ?, ??
  ??
• ??? polygon? ???? polygon? ??
• ?? ??? ?, ?? ?? ??? ?? ????? ??
• ??? subtree? ?? ?/? ??? ??

36
BSP ??? ?
??? ??

• ? ??? ??? ??? ?? (??/??)
• root? ? ??
• Leaf ???? ?? ??? ??

37
Polygons? BSP tree? ??? ?
??? ??
38
BSP ?? ?? ???? (Back-to-Front Traversal)
??? ??
void traverse_btf(Tree t, Point vp) if (t
NULL) return endif if (vp in-front of plane
at root of t) traverse_btf(t-gtback, vp)
draw polygons on node of t traverse_btf(t-gtfr
ont, vp) else traverse_btf(t-gtfront, vp)
draw polygons on node of t traverse_btf(t-gtbac
k, vp) endif
39
Interactive BSP tree demo
??? ??
Demo? ?? ?? http//symbolcraft.com/graphics/bsp/bs
ptreedemo_korean.html
40
???? ??? ?? ?? ?? ??? ???
??? ??
41
?? ?? ??? ???
??? ??

• ??
• ??
• ???
• ??

42
??
??? ??

• ??? ??? ??? ???? ??
• 2D images ? 3D model
• ??
• Photogrammetry (????)
• Disparity ? ??
• Stereo camera
• Solve Correspondence problem
• ??? ??
• ??? ??? ???

43
??
??? ??

• Image-based Modeling
• ?? ??? 2?? ??? ???? 3?? ?? ??
• Image-based Rendering
• 2?? ??? ?????? ??? ??? ?? ??
• Image-based Acceleration
• ??? ??? ?? ?? geometric model ??, ?? ?? ?? ????
  ??
• Image-based lighting
• 2?? ?????? ????? ??
• ??? ??? ??

44
?? ? ???
??? ??

• Computer Vision Computer Graphics
• ??
• ??? ???? ???
• ???? ?? ?? ??
• ???
• ?????? ???? ???
• ?? ????
• ???? ?? (?? ??)

45
??
??? ??
http//whatisthematrix.warnerbros.com/dld/NUMBER_T
HREE.mov
UC Berkeley campus
?? ????
46
???? ??? ?? ?? ??? ??
??? ??
47
??
??? ??

• Multi-resolution representation
• ?????? ?? ?? ??? ??? ??? ????? ??
• ??? ??? ?? ?? ?? ??? ?? ??? ? ??? ?? ??? ??? ???
  ??

48
LOD ??? ??
??? ??

• ??
• ??
• ??
• ??

49
Distance LOD
??? ??

• ??? ??? ??? ?? ?? ???? ??
• ??? ?? (3-D Euclidean distance)
• Scale dependent
• Resolution dependent
• Field of View dependent

50
Size LOD
??? ??

• ???? ??? ??? ???? (?? ??? ?? ??)
• 3D ? 2D projection ??
• Scale invariant
• Resolution invariant
• Field of View invariant
• Box ?? Bounding spheres or ellipsoids ? ?? ??

51
Eccentricity LOD
??? ??

• Visual periphery(??)? ?? ??
• ???? ???? ?? ?? ?? ????? ??
• ??? ??? ??? ??? ??. ?? ?? ??? ? ???? ??? ??
• more retinal photoreceptors (rods/cones) towards
  fovea
• retinal and cortical cell receptive field sizes
  increases linearly with eccentricity
• 80 of cortical cells devoted to central 10
  degrees of vision
• Eye tracking system? ??

52
Velocity LOD
??? ??

• ???? ??? ???? ??
• ??? ??? ??? ????? ??
• ??? ??? ??? ??? ?? ??? ??
• Eye tracking ??? ???? ?? ???? ???? ??

53
??
??? ??

• Static LOD (Level of Detail)
• ??? ??
• ?? ?? ?? ??
• Dynamic LOD
• ????? ?? ??

54
Static LOD
??? ??

• ?? ?? ?? ???? ?? ??
• ?? ?, ???? ??? ??(?? ?? ??? ??) ??? ??
• LOD? ??? ???? ?? ??? ??? Static LOD? ??

55
Static LOD
??? ??

• ??
• ????
• ????? ??? ???? ??? ???? ??? ????
• ??
• ??? ??? ??? ??
• ??? ??? ?? ???? ????? ????? ??

56
Dynamic LOD
??? ??

• ?? ? ??? LOD? ???? ??
• ??? ?? ??? ??? ????? ??

57
Dynamic LOD
??? ??

• ??
• ???? ??? ??
• ??? ??
• ??? ??? ??? ??? ?? ? ??
• view-dependent LOD (?? ???? LOD) ??? ??

58
Dynamic LOD
??? ??

• ?
• ?? ?? ??? ??? ??

59
Dynamic LOD
??? ??

• ?
• ??? ?? ??? ??

??? ??? ?
11,726 triangles
34,321 triangles
60
??? ???? ??
Desktop interaction ?? Locomotion Manipulation
interface Haptic ??
61
Desktop interaction ??
??? interaction ??

• ??
• Linear (??) / Rotary (???)
• ??, ??/?, ??(torque)
• ??? / ???
• ??
• ???
• ??
• ???
• Tablet
• Space ball
• Track ball
• ?? ??

62
??? ???? ?? Locomotion??? ?? ??
??? ??
63
Locomotion
??? interaction ??

• ?? ??
• ??
• 2D ??? ??? ?? ??
• Virtual body? ??

64
Orientation
??? interaction ??

• Navigation ??
• ??? (?? ??? ???? ??) ??? ???? ???? ??, roll,
  pitch, yaw ??

65
?? ??
??? interaction ??

• Locomotion
• ???? ??? ???? ?
• 6DOF (Degrees Of Freedom)
• 3?? ?? 3?? ??
• Desktop system
• 2D ??? 6D ??
• ???? ???? ?? ??
• ??? ??
• ?) ?? ??? ??? ??? XZ, ??? XY ??
• Immersed system
• ??? ?? ??

66
??
??? interaction ??

• Scene ??
• input ??? ??? ??? ??
• ?? ?? ??? ???, ???/?? ???? ??
• ? ??
• input ??? ?(??)? ??
• ??? ??? ??
• Flying ??
• ???? ???? ???? ?
• Virtual fly-through? ??
• ?? ?? ??? ??

67
2D ??? ??? ?? ??
??? interaction ??

• ??? ? ??
• ??? ??? ???? ???? ?? ???
• ???
• World ???
• ??? ?? ???

68
2D ??? ??? ?? ??
??? interaction ??

• Free navigation
• ?? ??? ?,? ??? ??? ?,? ??? ??
• ?? ??? ? ??? ??? ? ?? ??
• Virtual Walk-through
• ????? ??? ??
• ??? world ???? Y ? ??
• ?? VPN (View Point Normal) ??? world ???? XY ???
  ??? ????
• Virtual Fly-through
• ?? 1 Pitch? Yaw ?? (U,V ???? ??)
• ?? 2 (U,N ???? ??)
• ?? 3 (N,V ???? ??)

69
Virtual body? ??
??? interaction ??

• Egocentric
• ???? ??? ???? ?? ??
• ??? ???? ? ?? ? ? ??
• ???? ???? ?? ?????? ??
• Exocentric
• ???? ??? ???? ? ?? ??
• ?? ???? ??? ??
• ???? ???? ? ? ??
• ?? ??? ?? ??

70
Trackers
??? interaction ??

• ??
• 3?? ??? ??? ????? ???? ?? ???? ??

71
Manipulation Interface(??/?? ?????)
??? interaction ??

• Cubic-mouse
• 3?? ?? ??? ?? ??
• 6DOF tracking ?? ??
• 3D probes
• ??? 3?? ???? ??

72
Haptic ??
??? interaction ??

• ????? ?? ??
• ?? ??
• ???? ???
• ?? ??

73
????? ??
?? / ???? ?? ??? ?? ?? / ?? ?? ? ?? ????? ??
74
?? / ????
????? ??

• ??? ????? ??
• ?? ??, ????? ??? ?? ??

75
??
????? ??

• ?? ??
• Virtual abdominal surgery training
• Simulation

76
Virtual Museum

• ??????? ??? 3?? ??? ? ? ?? ????? ??

77
?? ???
????? ??

• ?? ???? ??
• ??? ???? ??

78
?? ?? (Telepresence)
????? ??

• ??? ??? ?? ??
• ??? ??? ?? ??? ??? ??

Virtual grasp
Robot operation
79
?? ? ??
????? ??

• ?? ?? ???
• ??? ?? ??
• ?? ??

80
?????
????? ??

• ?? ??
• Worldcup 2002
• ??? ?? ??
• ?? ??
• Doppler shift
• Chemistry
• Weather simulation

81
??, ??
????? ??

• 3?? ??
• ???? ??
• With force feedback

82
??
????? ??

• 3?? ??
• Floating sculpture
• 4 ?? ????? ???

83
Reference

• Books
• Burdea and Coiffet, Virtual Reality Technology,
  2003 Wiley-Interscience
• Slater, Steed, and Chrysanthou, Computer
  Graphics and Virtual Environments, from realism
  to real-time, 2002, Addison-Wesley
• ??? ??, ????? ???, ?????, 2000

84
Reference

• Quicktime VR
• http//www.apple.com/quicktime/download/
• http//www.panoramas.dk/fullscreen3/f2_mars.html
• VRML
• http//www.karmanaut.com/cosmo/player/
• http//ca.com/cosmo/
• Natural history museum VR
• http//www.nhm.ac.uk/interactive/VRendeavour/index
  .htm
• VR Applications
• http//coe.sdsu.edu/eet/Articles/VRApps/start.htm
• http//www.rug.nl/rc/hpcv/projects/

85
Reference

• VR Simulation
• Doppler shift
• http//www.ori.org/vr/projects/vrscience/doppler/
  index.html
• Vehicle crash
• http//www.arasvo.com/crown_victoria/crown_vic.htm
  
• VR Training
• Medical article
• http//www.sciencedaily.com/releases/2000/03/00030
  6075800.htm
• VR medical training
• http//iregt1.iai.fzk.de/KISMET/kis_apps_med.html
• http//www.facit.co.uk/medical_training.htm

86
Reference

• VR telepresence
• NASA
• http//ranier.oact.hq.nasa.gov/telerobotics_page/t
  elerobotics.shtm
• Standorf
• http//www-cdr.stanford.edu/telepresence/VSEL.html
  
• Virtual Museum
• http//www.hitl.washington.edu/projects/knowledge_
  base/museum.html

87
Reference

• CAVE
• http//vitalstatistix.nicve.salford.ac.uk/iis/reac
  tor/information.shtml
• ???? ??? ???
• http//whatisthematrix.warnerbros.com/dld/NUMBER_T
  HREE.mov
• Interactive BSP tree ??
• http//symbolcraft.com/graphics/bsp/bsptreedemo_ko
  rean.html
• LOD
• http//research.microsoft.com/hoppe/
• http//lodbook.com/course

88
Reference

• Interaction ??
• Cubic Mouse
• http//www.imk.fraunhofer.de/sixcms/detail.php?tem
  platea_projectid515
• 3D probe
• http//www.immersion.com/digitizer/

89
???? ??

• ???? ??
• Download 3D model files
• free models from www.3dcafe.com
• Convert model files into OpenGL code segments
• Free converter available at http//www.winsite.com
  /bin/Info?2000000035549
• Render and control views

90
???? ??

• ??? ??
• ???? ??? navigation
• ??? ?? ??
• Free navigation
• Virtual walk-through
• Virtual fly-through

91
???? ??

• LOD? ??? ?? ??? ??
• HMD? tracker? ??? virtual walk-through ??
• BSP tree? ??? visibility ???? ??

92
?? ???

• LoD (Level of Detail)? ??? ?????.
• ??? ????.PPT ?? ?? LoD? ???? LoD? ???? ??? ???
  ????? ?? ???? ??? ?.
• VRML? LoD ??? ???? LoD? ??? ??? wrl? ???? ??? ?.
• ???? 12? 9? 2400??(???)
• ???? kelee_at_deu.ac.kr? ??? ???? ??
• ?? ??? 10?? ? ?.
• ?? ??? ??? ? ??? ??? ??? ??? ?.