3dVergleichen

Motivation

VROOM als Basis für 3dCompare

Wissenschaftler versuchen oft, verschiedene Datentypen zu vergleichen, um Einblicke in die Variationen von Struktur und Dynamik zu gewinnen. Die meisten Softwareumgebungen konzentrieren sich jedoch auf einen einzigen Datentyp, was Vergleiche zwischen verschiedenen Datentypen, z. B. Datenmengen mit Punktwolken, einschränkt. Virtuelle Umgebungen können diese Vergleiche erleichtern, indem sie die Möglichkeit bieten, verschiedene Objekte im selben Raum zu rendern, den Benutzern die Möglichkeit geben, die Objekte auf eine den Datentypen entsprechende Weise zu manipulieren, und Werkzeuge zur Bewertung der Dynamik bereitstellen.

KeckCAVES-Forscher sind dabei, ein solches System zu entwickeln, indem sie eine Python-Schnittstelle zu VRUI, genannt VROOM, als Grundlage für 3dCompare verwenden. Die Python-Programmiersprache ist objektorientiert und bietet Datenstrukturen, die im Speicher abgelegt und auf eine Art und Weise manipuliert werden, die für den jeweiligen Datentyp natürlich ist. Diese Objekte werden dann übersetzt und zur Darstellung und Interaktion an VRUI übertragen, wobei vroom zur Übersetzung der Grafiken und pyvrui zur Übersetzung der Interaktionen verwendet werden. Langfristiges Ziel ist es, alle interaktiven und quantitativen Funktionen der VRUI für in Python erstellte Objekte verfügbar zu machen.

Wichtigste Aktivitäten

Das CI-TEAM-Projekt unterstützte die Entwicklung von vroom und PyVrui, die derzeit die interaktive Manipulation verschiedener virtueller Objekte ermöglichen:

  1. Zugriff auf mehrere Objekte, die durch vom Benutzer bereitgestellte Metadaten indiziert sind;
  2. Ermöglichen Sie dem Benutzer die unabhängige Manipulation von Objekten, einschließlich nichtlinearer Verformungen, starrer Bewegungen und Skalierung;
  3. Implementierung intuitiver virtueller Physik (z. B. Verbot der Durchdringung von Objekten, Simulation der Schwerkraft usw.) oder alternativ Ermöglichung virtueller Interaktionen, die in der physischen Welt unmöglich sind (z. B. Überlagerung zweier Objekte zum Vergleich ihrer Geometrie);

Zu den Objekttypen, die einbezogen und verglichen werden können, gehören Punktwolken, geometrische Objekte mit Texturabbildung, einschließlich Drahtgitterobjekte, und Textbeschriftungen. Die Dynamik von Objekten kann in Python programmiert werden, wobei das Benutzerprogramm alle Aspekte des Objektverhaltens steuert (in Abwesenheit von Echtzeit-Interaktion über die VRUI-Schnittstelle). Die nächsten Entwicklungsschritte werden sich auf die Implementierung tieferer Interaktivität konzentrieren:

  1. Einbindung geeigneter Werkzeuge für den quantitativen Vergleich von Objekten, z. B. durch Hinzufügen von Punktkorrespondenzen zu Objekten mit Echtzeit-Feedback zur lokalen oder globalen Qualität der implizierten Objektkorrespondenzen;
  2. Ermöglichen Sie es, Objekte miteinander zu verbinden (z. B. mit Stäben oder Federn), um das Verhalten zu untersuchen, oder ermöglichen Sie es den Nutzern, zusammengesetzte Objekte aus Fragmenten zusammenzusetzen (z. B. Knochen in einem Skelett, Keramikscherben), und stellen Sie automatische Werkzeuge für die Optimierung von Baugruppen bereit;
  3. Ermöglichen Sie räumliche Anordnungen für Anmerkungen und die gemeinsame Nutzung von Vergleichen mit Mitarbeitern sowie für die Anzeige.

An der Entwicklung waren Forscher und Studenten aus den Bereichen Informatik, Geologie, Physik, Anthropologie, Wissenschaft und Technologie sowie Englisch beteiligt.

Projektstatus

Der Rahmen für 3dCompare wurde geschaffen, aber die Umsetzung der vollen Interaktivität der VRUI bleibt eine Herausforderung. Damit ist 3dCompare jetzt in der Lage, Objekte anzuzeigen und zu manipulieren, aber noch nicht, Objekte quantitativ zu vergleichen. Es wurde ausgiebig für Öffentlichkeitsarbeit und Kunstprojekte genutzt, insbesondere für den Dream Vortex und „Outside the Vortex“.

Traumvortex

The Dream Vortex ist eine Zusammenarbeit zwischen Prof. Dawn Sumner (UCD), Prof. Meredith Tromble (San Francisco Art Institute) und Mitgliedern des Complexity Sciences Center (UC Davis) zur interaktiven und immersiven Erforschung von 3D-Traumnetzwerken. Ziel des Projekts ist es, die sozialen Aspekte der Tätigkeit eines KeckCAVES-Forschers mit der Technologie durch das künstlerische Medium der handgezeichneten Bilder zu verbinden. Tromble sammelte die von den KeckCAVES-Forschern freiwillig eingereichten Träume, stellte sie zeichnerisch dar und verband sie konzeptionell durch Netzwerkeigenschaften. Sumner verwandelte die Zeichnungen in dynamische Objekte in der 3dCompare-Projektlandschaft, die von den Nutzern mit einem 3D-Headset und einem Interaktionsgerät manipuliert werden können. Eine Mini-Dokumentation des Projekts finden Sie hier. Das Projekt wurde an verschiedenen Orten gezeigt:

  • 3/4/2013: Kunst, Technologie und Kultur Präsentation, UC Berkeley;
  • 4/25/2013: Kunstpraxis-Seminar, UC Davis
  • 7/2014: Scientific Delirium Madness, Djerassi Resident Artist Program und Leonardo/The Society for the Arts, Sciences, and Technology – Stipendium für die Teilnahme an einem vierwöchigen Aufenthalt zur weiteren Entwicklung des Dream Vortex.
  • 11/8-11/2015: Alliance for the Arts in Research Universities 2015 National Meeting „Ground Works: Verbesserung und Unterstützung der Praxis im Dritten Raum“. Dream Vortex wurde als eines von 6 transdisziplinären Exemplaren zur Präsentation, Kritik und Überprüfung ausgewählt.

„Außerhalb des Wirbels“

„Outside the Vortex“ ist eine fortlaufende Zusammenarbeit zwischen der KeckCAVES-Geologin Prof. Dawn Sumner (UCD), der Künstlerin Prof. Meredith Tromble (San Francisco Art Institute), der Choreografin Donna Sternberg und dem KeckCAVES-Physiker James Crutchfield (UCD), die sich mit Ausgrenzung und Unterschieden in den MINT-Bereichen und deren Rolle bei der Entdeckung befassen. Tromble sammelte Geschichten über Ausgrenzung und Unterschiede, die von MINT-Forschern erlebt wurden, und stellte sie in einer Reihe von Zeichnungen und Erzählungen dar.

Crutchfield verwendete synthetische Stimmen, um die Geschichte zu erzählen, und Sumner programmierte die Zeichnungen für die dynamische Projektion auf die Kulissen. Sternberg choreografierte Bewegungen, die die Handlungen, Auswirkungen und Emotionen der Ausgrenzung sowie der Entdeckung zum Ausdruck brachten. Eine erste Workshop-Performance wurde von Donna Sternberg und Tänzern am 24. und 25. Juni 2016 im Diavolo Studio, Los Angeles, aufgeführt. (Video)

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