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  1. Universidad Simón Bolívar Departamento de Computación y Tecnología de la Información Computación Gráfica II 3D User Interfaces Integrantes: Javier Vargas José Luigi Giannandrea Sartenejas, 15 de Febrero de 2011

  2. 3D User Interfaces Contenido Interfaces de usuario 3D y videojuegos Definiciones Interfaces 3D en videojuegos Técnicas de Interacción espacial 3D Interfaces Basadas en Bosquejos para Computación Gráfica Modelado de Formas 3D Animación Editores Especializados

  3. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Interfaces de usuario 3D y videojuegos

  4. Interfaces de usuario 3D y videojuegos ¿Que es una interfaz de usuario 3D? Es una interfaz de usuario que implica interacción humano-computadora en la cual las tareas del usuario son llevadas a cabo en un contexto espacial tridimensional a través de dispositivos de entrada 3D o 2D con mapeo directo a 3D. Comprende tanto dispositivos de entrada como técnicas de interacción para la manipulación efectiva de contenido 3D altamente dinámico generado por computadora.

  5. Interfaces de usuario 3D y videojuegos ¿Que es una interfaz de usuario 3D?

  6. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Interfaces 3D en videojuegos • Existen tres tipos de interacción básicos: • 1) Mapeo de dispositivos de entrada • 2D y botones para controlar • el ambiente 3D. • Ej.: Teclado, ratón, joysticks y • joypads. • Método tradicional. Usado desde el • inicio de los videojuegos.

  7. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Interfaces 3D en videojuegos • Existen tres tipos de interacción básicos: • 2) Simulación del mundo real a • través de replicas de objetos • existentes. • Ej.: Lo guitarra de Guitar Hero y • volantes de conducción. • No necesariamente proveen • interacción 3D pero si permiten • una experiencia más realista.

  8. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Interfaces 3D en videojuegos • Existen tres tipos de interacción básicos: • 3) Verdadero seguimiento en tres • dimensiones de los movimientos • del usuario y sus gestos. • Ej.: Sony EyeToy, Microsoft Kinect (basados puramente en cámaras), PlayStation Move (basado en cámara y control remoto) y Wiimote (basado puramente con control remoto). • El usuario controla el juego con su cuerpo.

  9. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Técnicas de interacción espacial 3D • Cuatro tareas básicas (se combinan para lograr tareas más complejas): • Navegación: Movimiento de un lugar a otro. • Selección: Escogencia de un objeto o conjunto de objetos con • algún propósito. • Manipulación: Cambio en las propiedades de un objeto o • conjunto de objetos (frecuentemente posición y orientación). • Control del sistema: Cambio de estado del sistema o modo de • interacción. (Ej. en 2D: Menús y líneas de comando).

  10. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Técnicas de interacción espacial 3D: Navegación La navegación se basa en desplazamiento, viaje de un lugar a otro. Existen varios asuntos que considerar en una interfaz 3D: Velocidad y aceleración, rotación del mundo, restricciones del movimiento y condiciones de la entrada. Cuatro de las más comunes técnicas de navegación 3D son: • 1. Gaze-DirectedSteering • 2. Pointing • 3. Map-BasedTravel • 4. “Grabbingthe air”

  11. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Técnicas de interacción espacial 3D: Navegación Gaze-DirectedSteering (Dirección guiada por la vista): El usuario se mueve en la direccióna la queapuntansusojos (cabeza). Es probablemente la técnica más común. Fácil de implementar y de usar. Su desventaja es que algunas veces se encuentra limitada de forma en que el usuario no puede mirar hacia los lados mientras se mueve en una dirección.

  12. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Técnicas de interacción espacial 3D: Navegación Pointing: Técnica de direccionamiento en la cual el usuario continuamente especifica la dirección de movimiento. Similar a Gaze-DirectedSteering pero sigue la orientación de las manos para determinar la dirección de movimiento. Puede ser dificil de aprender para algunos usuarios, pero es mas flexible que el movimiento guiado por la vista.

  13. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Técnicas de interacción espacial 3D: Navegación Map-basedTravel : Técnica basada en un objetivo. El usuario se representa como un icono en un mapa 2D. Para moverse el usuario arrastra este icono desde una posición hasta otra y al soltarlo el sistema anima de forma suave el movimiento del usuario desde la posición inicial hasta la posición final.

  14. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Técnicas de interacción espacial 3D: Navegación Grabbingtheair: Usa la metáfora de tomar literalmente el mundo a tu alrededor (usualmente un espacio vacío) y halarte a ti mismo a través de él usando gestos de las manos. Similar a subir por una cuerda solo que la cuerda existe en cualquier lado y te lleva en cualquier dirección.

  15. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Técnicas de interacción espacial 3D: Selección Es el proceso de accesar a un objeto o conjunto de objetos en un ambiente 3D. Íntimamente relacionado con manipulación. ¿Como expresar que quieres seleccionar un objeto? Presionando un botón, a través de un gesto o un comando de voz. Retroalimentación al usuario dependiendo del objeto que está a punto de seleccionar. Diversas técnicas. Muchas requieren un avatar (representación virtual) de la mano del usuario. La mayoría basadas en algoritmos eficientes de intersección y listas de objetos seleccionables en la escena (para no hacer pruebas sobre todos los objetos del mundo).

  16. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Técnicas de interacción espacial 3D: Selección • Cuatro técnicas comunes: • 1. Virtual Hand (Mano virtual ) • 2. Ray-casting • 3. Occlusion (Oclusión) • 4. Arm extensión (Extensión de brazo)

  17. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Técnicas de interacción espacial 3D: Selección Virtual Hand: Técnica más común. Basada en el “contacto directo” de la mano de usuario con los objetos virtuales. En ausencia de retroalimentación táctil la selección se lleva a cabo interceptando la mano virtual (que se encuentra en la misma posición de la mano real) con un objeto virtual.

  18. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Técnicas de interacción espacial 3D: Selección Ray-casting: Otra técnica común. Usa la metáfora de un rayo que se extiende al infinito a partir de la mano. El primer objeto interceptado por el rayo es elegible para la selección. Es una técnica eficiente y requiere que el usuario varíe solo dos grados de libertad (rotación horizontal y vertical de la muñeca) contra los 3 grados requeridos por la técnica Virtual Hand.

  19. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Técnicas de interacción espacial 3D: Selección Técnicas de oclusión: Trabajan en el plano de la imagen. Los objetos son seleccionados cuando son cubiertos o tapados por la mano virtual desde el punto de vista del usuario. Geométricamente esto significa que un rayo emana del ojo del usuario atraviesa la mano y luego intercepta al objeto.

  20. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Técnicas de interacción espacial 3D: Selección Arm-Extension: Basada en la mano virtual simple pero usa un mapeo no lineal entre la mano física y la mano virtual, de forma que el alcance del usuario se ve extendido.

  21. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Técnicas de interacción espacial 3D: Manipulación Íntimamente relacionada (co-dependiente) con la técnica de selección utilizada. Cuando un objeto es manipulado debe desactivarse la técnica y la retroalimentación de la selección. ¿Qué pasa cuando el objeto se suelta? ¿Permanece en su última posición? ¿Se adhiere a un GRID? ó ¿cae por gravedad hasta colisionar con algún otro objeto solido? Los requerimientos de la aplicación determinan el comportamiento.

  22. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Técnicas de interacción espacial 3D: Manipulación • Tres técnicas comunes: • 1. HOMER • 2. Scaled-WorldGrab • 3. World in Miniature (Mundo en miniatura)

  23. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Técnicas de interacción espacial 3D: Manipulación HOMER (Hand-Centered Object Manipulation Extending Ray-Casting): Utiliza la técnica de ray-casting para la selección y una vez seleccionado el objeto mueve la mano virtual hasta el objeto para una manipulación orientada a la mano. Se basa en un mapeo lineal de la posición de la mano real.

  24. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Técnicas de interacción espacial 3D: Manipulación Scaled-WorldGrab: Se utiliza normalmente con la técnica de oclusión para la selección. Cuando se hace la selección el usuario es escalado en un valor mayor a o igual a 1 (se hace más grande) o el mundo es escalado en un valor menor o igual a 1 (se hace mas pequeño) de forma que la mano virtual toque el objeto que está ocultando.

  25. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Técnicas de interacción espacial 3D: Manipulación Scaled-WorldGrab: Si el usuario no se mueve (y no usa lentes estereoscópicos) no hay percepción del escalamiento. Por otro lado cuando el usuario mueve bien sea la mano o la cabeza se da cuenta de que es un gigante y puede manipular el objeto directamente.

  26. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Técnicas de interacción espacial 3D: Manipulación World-in-Miniature (WIM): En esta técnica se usa una “casa de muñecas” (dollhouse) para representar el mundo. A través de esta el usuario manipula indirectamente los objetos en el ambiente. Cada objeto en el WIM se selecciona usando la técnica de la mano virtual y al mover alguno de ellos el efecto es el de mover el objeto (de tamaño real) en el mundo siguiendo una correspondencia. Incluso esta técnica se puede usar para navegación incluyendo una representación del usuario en el WIM. En este caso la navegación se hace de manera similar a la navegación basada en mapas pero incluyendo una tercera dimensión.

  27. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Técnicas de interacción espacial 3D: Manipulación World-in-Miniature (WIM):

  28. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Técnicas de interacción espacial 3D: Control del sistema Provee un mecanismo para introducir comandos de modo que el usuario pueda cambiar tanto el estado del sistema como el modo de interacción con el mismo. El usuario selecciona un comando de un conjunto de estos. Menús gráficos, comandos de voz, gestos, herramientas de selección. Técnicas se basan en selección. Requiere una buena retroalimentación visual puesto que el usuario necesita saber no solo lo que está seleccionando sino también lo que sucederá si lo selecciona.

  29. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Técnicas de interacción espacial 3D: Control del sistema • Menús Gráficos: • Son los equivalentes 3D de los menús 2D. • Se distinguentrestipos: • 1. Hand-OrientedMenus • 2. Converted2D Menus • 3. 3D Widgets

  30. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Técnicas de interacción espacial 3D: Control del sistema • Menús Gráficos: • Son los equivalentes 3D de los menús 2D. • Se distinguentrestipos: • 1. Hand-OrientedMenus • 2. Converted2D Menus • 3. 3D Widgets

  31. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Técnicas de interacción espacial 3D: Control del sistema • Menús Gráficos: • Son los equivalentes 3D de los menús 2D. • Se distinguentrestipos: • 1. Hand-OrientedMenus • 2. Converted2D Menus • 3. 3D Widgets

  32. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Técnicas de interacción espacial 3D: Control del sistema Comandos de voz: Permite la inicialización, selección y ejecución de comandos. Técnica poderosa: Libera al usuario de usar sus manos o gestos corporales y es natural. Sin embargo: Puede ser agotadora para el usuario y no puede ser usada en todos los contextos.

  33. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Técnicas de interacción espacial 3D: Control del sistema Comandos de voz: Vocabulario limitado. El usuario necesita aprender los comandos antes de poder usarlos. Problemas si la lista de comandos es muy grande. Normalmente no hay representaciones visuales para los comandos de voz. Necesita de retroalimentación que indique que el comando ha sido aceptado (normalmente sonidos).

  34. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Técnicas de interacción espacial 3D: Control del sistema Gestos y posturas: Usa la metáfora de la mano como la herramienta (la mano literalmente se convierte en la herramienta). Los gestos se corresponden con los comandos. Es una técnica poderosa. Sin embargo: El usuario debe aprender todas las posturas y gestos. Puede ser agotadora para el usuario.

  35. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Técnicas de interacción espacial 3D: Control del sistema Gestos y posturas: Normalmente el usuario no puede tener acceso a un menú grafico cuando trabaja con gestos. Se necesita de una fuerte retroalimentación.

  36. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Técnicas de interacción espacial 3D: Control del sistema • Herramientas: • Físicas: Utilería (Objetos del mundo real duplicados en el mundo virtual). Forma relacionada con la función que cumplen. Multiplexados en espacio: Solo realizan una acción. Multiplexados en tiempo: Realizan varias acciones a lo largo del tiempo. (Mouse) Pueden ser usadas sin verlas. (Ej.: Pen and Tablet). • Virtuales: Herramientas que solo existen en el mundo virtual. (Ej.: Correa de herramientas). El usuario debe poder ver la herramienta para poder usarla.

  37. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Técnicas de interacción espacial 3D: Control del sistema Herramientas: Físicas

  38. Interfaces de usuario 3D y videojuegos Técnicas de interacción espacial 3D: Control del sistema Herramientas: Virtuales

  39. Interfaces Basadas en Bosquejos Interfaces Basadas en Bosquejos para Computación Gráfica 3

  40. Interfaces Basadas en Bosquejos Interfaces Basadas en Bosquejos Tiene su fundamento en el hecho de ofrecer una interfaz más natural y similar al comportamiento entre humanos al momento de comunicar sus ideas. 3

  41. Interfaces Basadas en Bosquejos Interfaces Basadas en Bosquejos También persigue evitar en la medida de lo posible el manejo explícito de las profundidades en ciertos casos, haciendo esto por inferencia. 3

  42. Interfaces Basadas en Bosquejos • Interfaces Basadas en Bosquejos • Este tipo de interfaces podemos encontrarlas en sistemas de: • Modelado de Formas 3D • Animación • Editores Especializados 3

  43. Modelado de Formas 3D Modelado de Formas 3D 3.1

  44. Modelado de Formas 3D Modelado de Formas 3D Se refiere a los métodos mediante los cuales se permite la representación de formas en tres dimensiones de acuerdo a especificaciones hechas por el usuario, complementadas o no con sugerencias del sistema. 3.1

  45. Modelado de Formas 3D • Modelado de Formas 3D • Se pueden subdividir en grupos como: • Métodos Arquitectónicos • Métodos de Forma Libre • Métodos de Deformación 3.1

  46. ModelosArquitectónicos Modelos Arquitectónicos Son métodos de diseño de formas, donde el objetivobásicoes la creación de modelos en tresdimensiones a partir de primitivasbásicas, en dos dimensiones. El sistematermina de interpretar la creación de la 3ra dimensiónbasada en inferencia o porseleccióndirecta del usuario. 3.1.1

  47. ModelosArquitectónicos • Modelos Arquitectónicos • Algunastécnicasqueimplementanestemodelo son: • SKETCH • Interfaz de Sugerencias 3.1.1

  48. SKETCH SKETCH Mediante la especificación de algunostrazos en dos dimensiones, se infiere el resto de la figura en tresdimensiones. Se consideraquecadaobjetoestaencima de otro. 3.1.1.1

  49. SKETCH Ejemplosusando SKETCH 3.1.1.1

  50. Interfaz de Sugerencias Interfaz de Sugerencias El usuarioproveealgunaspistasacerca de lo quedeseadiseñar. Posteriormente el sistemamuestraunaserie de sugerenciasposibles, quepermiten al usuarioelegir la masadecuada y eliminan la posibilidad de ambigüedad. 3.1.1.2