3D-vergelijken

Motivatie

VROOM als basis voor 3dCompare

Wetenschappers proberen vaak verschillende soorten gegevens te vergelijken om inzicht te krijgen in variaties in structuur en dynamiek. De meeste softwareomgevingen richten zich echter op één gegevenstype, wat vergelijkingen tussen gegevenstypen beperkt, bijvoorbeeld gegevensvolumes met puntenwolken. Virtuele omgevingen kunnen deze vergelijkingen vergemakkelijken door de mogelijkheid te bieden verschillende objecten in dezelfde ruimte weer te geven, gebruikers in staat te stellen de objecten te manipuleren op manieren die passen bij de soorten gegevens, en hulpmiddelen te bieden om de dynamiek te evalueren.

KeckCAVES-onderzoekers zijn bezig een dergelijk systeem te ontwikkelen met behulp van een python-interface voor VRUI, VROOM genaamd, als basis voor 3dCompare. De programmeertaal python is objectgeoriënteerd en biedt gegevensstructuren die in het geheugen worden opgeslagen en gemanipuleerd op manieren die natuurlijk zijn voor het specifieke gegevenstype. Deze objecten worden dan vertaald en overgebracht naar VRUI voor rendering en interactie met behulp van vroom om graphics te vertalen en pyvrui om interacties te vertalen. Het doel op lange termijn is om de volledige interactieve en kwantitatieve functies van VRUI bloot te stellen aan objecten die in python zijn gemaakt.

Belangrijke activiteiten

Het CI-TEAM-project ondersteunde de ontwikkeling van vroom en PyVrui, die momenteel interactieve manipulatie van diverse virtuele objecten mogelijk maken:

  1. Toegang verschaffen tot meerdere objecten, geïndexeerd met door de gebruiker verstrekte metadata;
  2. Laat de gebruiker zelfstandig objecten manipuleren, inclusief niet-lineaire vervormingen, starre bewegingen en schalen;
  3. Intuïtieve virtuele fysica implementeren (bv. objecten verbieden elkaar te raken, zwaartekracht simuleren, enz.) of, als alternatief, virtuele interacties toestaan die onmogelijk zijn in de fysieke wereld (bv. twee objecten overlappen om hun geometrie te vergelijken);

Objecttypen die kunnen worden opgenomen en vergeleken zijn onder meer puntenwolken, geometrische objecten met textuur, inclusief wireframe-objecten, en tekstlabels. De dynamiek van objecten kan worden geprogrammeerd in python, waarbij het gebruikersprogramma alle aspecten van het gedrag van het object controleert (bij gebrek aan real-time interactie via de VRUI-interface):

  1. Voorzien in passende instrumenten voor kwantitatieve vergelijking van objecten – bijvoorbeeld door de gebruiker in staat te stellen puntcorrespondenties aan objecten toe te voegen, met real-time feedback over de lokale of globale kwaliteit van de geïmpliceerde objectcorrespondenties;
  2. Laat toe dat objecten met elkaar worden verbonden (b.v. met staven of veren) om gedrag te bestuderen of om gebruikers in staat te stellen samengestelde objecten te assembleren uit fragmenten (b.v. botten in een skelet, scherven van aardewerk), en verschaf automatische hulpmiddelen voor het optimaliseren van assemblages;
  3. Maak ruimtelijke opstellingen mogelijk voor het annoteren en delen van vergelijkingen met medewerkers en voor weergave.

Bij deze ontwikkeling waren onderzoekers en studenten betrokken uit de computerwetenschappen, geologie, natuurkunde, antropologie, wetenschaps- en technologiestudies en Engels.

Status van het project

Het kader voor 3dCompare is vastgesteld, maar de implementatie van de volledige interactiviteit van VRUI blijft een uitdaging. 3dCompare kan nu dus objecten weergeven en manipuleren, maar nog geen kwantitatieve vergelijkingen van objecten. Het is uitgebreid gebruikt voor outreach- en kunstprojecten, met name de Dream Vortex en “Outside the Vortex”.

Dream Vortex

De Dream Vortex is een samenwerking tussen prof. Dawn Sumner (UCD), prof. Meredith Tromble (San Francisco Art Institute) en leden van het Complexity Sciences Center (UC Davis) om op interactieve en immersieve wijze 3D-netwerken van dromen te verkennen. Het doel van het project is de sociale aspecten van het KeckCAVES-onderzoek te combineren met de technologie via het artistieke medium van handgetekende beelden. Tromble verzamelde de door KeckCAVES-onderzoekers vrijwillig opgegeven dromen, gaf ze weer in tekeningen en verbond ze conceptueel via netwerkeigenschappen. Sumner transformeerde de tekeningen in dynamische objecten in het 3dCompare projectlandschap die door gebruikers kunnen worden gemanipuleerd met behulp van een 3d-headset en interactieapparaat. Een mini-documentaire van het project is hier beschikbaar. Het project is op verschillende plaatsen getoond:

  • 3/4/2013: Presentatie over kunst, technologie en cultuur, UC Berkeley;
  • 4/25/2013: Kunst Praktijk Seminar, UC Davis
  • 7/2014: Scientific Delirium Madness, Djerassi Resident Artist Program en Leonardo/The Society for the Arts, Sciences, and Technology – Fellowship om deel te nemen aan een residentie van vier weken om de ontwikkeling van de Dream Vortex voort te zetten.
  • 11/8-11/2015: Alliance for the Arts in Research Universities 2015 National Meeting “Ground Works: Improving and Supporting Practice in the Third Space”. Dream Vortex werd geselecteerd als een van de 6 transdisciplinaire voorbeelden voor presentatie, kritiek en beoordeling.

“Buiten de Vortex”

“Outside the Vortex” is een doorlopende samenwerking tussen KeckCAVES-geologe prof. Dawn Sumner (UCD), kunstenaar prof. Meredith Tromble (San Francisco Art Institute), choreografe Donna Sternberg en KeckCAVES-fysicus James Crutchfield (UCD) die uitsluiting en verschillen in bèta/technische vakgebieden en hun rol bij ontdekkingen onderzoekt. Tromble verzamelde verhalen over uitsluiting en verschil die door bèta/technische onderzoekers werden ervaren, en verbeeldde die in suites van tekeningen en verhalende verhalen.

Crutchfield gebruikte gesynthetiseerde stemmen voor het verhaal, en Sumner programmeerde de tekeningen voor dynamische projectie op scènes. Sternberg choreografeerde bewegingen die de actie, effecten en emoties van zowel uitsluiting als ontdekking uitdrukten. Een eerste workshopvoorstelling werd opgevoerd door Donna Sternberg en Dansers 24 en 25 juni 2016 in de Diavolo Studio, Los Angeles. (Video)

This site is registered on wpml.org as a development site.