3dCompare

Motivação

VROOM como base para a 3dCompare

Os cientistas procuram muitas vezes comparar diversos tipos de dados para obterem uma visão das variações de estrutura e dinâmica. No entanto, a maioria dos ambientes de software concentra-se num único tipo de dados, o que limita as comparações entre tipos de dados, por exemplo, volumes de dados com nuvens de pontos. Os ambientes virtuais podem facilitar estas comparações fornecendo a capacidade de renderizar diferentes objectos no mesmo espaço, permitindo aos utilizadores manipular os objectos de forma apropriada aos tipos de dados, e fornecendo ferramentas para avaliar a dinâmica.

Os investigadores da KeckCAVES estão a aproximar-se do desenvolvimento de um sistema deste tipo utilizando uma interface python para VRUI, chamada VROOM como base para a 3dCompare. A linguagem de programação python é orientada para objectos e fornece estruturas de dados que são armazenadas na memória e manipuladas de forma natural para o tipo de dados específico. Estes objectos são então traduzidos e transferidos para VRUI para renderização e interacção usando vroom para traduzir gráficos e pyvrui para traduzir interacções. O objectivo a longo prazo é expor todas as funções interactivas e quantitativas do VRUI a objectos criados em python.

Actividades principais

O projecto CI-TEAM apoiou o desenvolvimento de vroom e PyVrui, que actualmente permitem a manipulação interactiva de diversos objectos virtuais:

  1. Fornecer acesso a múltiplos objectos indexados por metadados fornecidos pelo utilizador;
  2. Permitir que o utilizador manipule objectos independentemente, incluindo deformações não lineares, movimentos rígidos e escalas;
  3. Implementar a física virtual intuitiva (por exemplo, proibir a interpenetração de objectos, simular a gravidade, etc.) ou, alternativamente, permitir interacções virtuais impossíveis no mundo físico (por exemplo, sobrepor dois objectos para comparar a sua geometria);

Os tipos de objectos que podem ser incorporados e comparados incluem nuvens de pontos, objectos geométricos texturizados, incluindo objectos de estrutura metálica, e etiquetas de texto. A dinâmica para objectos pode ser programada em python com o programa do utilizador a controlar todos os aspectos do comportamento dos objectos (na ausência de interacção em tempo real através da interface VRUI.) Os próximos passos no desenvolvimento centrar-se-ão na implementação de interactividade mais profunda:

  1. Incorporar ferramentas apropriadas para comparação quantitativa de objectos – por exemplo, permitindo ao utilizador adicionar correspondências pontuais a objectos, com feedback em tempo real sobre a qualidade local ou global das correspondências de objectos implícitas;
  2. Permitir que os objectos sejam ligados uns aos outros (por exemplo, com varas ou molas) para estudar comportamentos ou permitir aos utilizadores montar objectos compostos a partir de fragmentos (por exemplo, ossos num esqueleto, cacos de cerâmica), e fornecer ferramentas automáticas para optimizar montagens;
  3. Possibilitar arranjos espaciais para a anotação e partilha de comparações com os colaboradores e para exibição.

Este esforço de desenvolvimento incluiu investigadores e estudantes de Informática, Geologia, Física, Antropologia, Estudos de Ciência e Tecnologia, e Inglês.

Estado do projecto

O quadro da 3dCompare foi estabelecido mas a implementação da plena interactividade da VRUI continua a ser um desafio. Assim, a 3dCompare é agora capaz de exibir e manipular objectos, mas ainda não de fazer comparações quantitativas de objectos. Tem sido utilizado extensivamente para projectos de divulgação e arte, especificamente o Vórtice dos Sonhos e “Fora do Vórtice”.

Vórtice dos Sonhos

O Vórtice dos Sonhos é uma colaboração entre os membros do Prof. Dawn Sumner (UCD), Prof. Meredith Tromble (Instituto de Arte de São Francisco) e o Centro de Ciências da Complexidade (UC Davis) para explorar interactiva e imersivamente redes de sonhos em 3D. O objectivo do projecto é combinar os aspectos sociais de ser um investigador KeckCAVES com a tecnologia através do meio artístico de imagens desenhadas à mão. Tromble recolheu sonhos voluntários pelos investigadores da KeckCAVES, representou-os em desenhos, e ligou-os conceptualmente através das propriedades da rede. Sumner transformou os desenhos em objectos dinâmicos na paisagem do projecto 3dCompare que podem ser manipulados pelos utilizadores utilizando um auricular 3d e um dispositivo de interacção. Um mini-documentário do projecto está disponível aqui. O projecto foi apresentado em vários locais:

  • 3/4/2013: Apresentação de Arte, Tecnologia, e Cultura, UC Berkeley;
  • 4/25/2013: Seminário de Prática Artística, UC Davis
  • 7/2014: Scientific Delirium Madness, Djerassi Resident Artist Program e Leonardo/The Society for the Arts, Sciences, and Technology – Fellowship para participar numa residência de quatro semanas para continuar o desenvolvimento do Vórtice dos Sonhos.
  • 11/8-11/2015: Encontro Nacional da Aliança para as Artes nas Universidades de Investigação 2015 “Ground Works”: Melhorar e Apoiar a Prática no Terceiro Espaço”. O Dream Vortex foi seleccionado como um dos 6 Exemplares Transdisciplinares para apresentação, crítica, e revisão.

“Fora do Vórtice”

“Outside the Vortex” é uma colaboração contínua entre a geóloga do KeckCAVES Prof. Dawn Sumner (UCD), a artista Prof. Meredith Tromble (San Francisco Art Institute), a coreógrafa Donna Sternberg, e o físico do KeckCAVES James Crutchfield (UCD) explorando a exclusão e a diferença nos campos STEM e os seus papéis na descoberta. Tromble recolheu histórias de exclusão e diferença vividas pelos investigadores da STEM, e representou-as em conjuntos de desenhos e histórias narrativas.

Crutchfield utilizou vozes sintetizadas para fornecer a narrativa, e Sumner programou os desenhos para projecção dinâmica em cenários de cena. Sternberg coreografou movimentos que expressavam a acção, efeitos e emoções de exclusão, assim como a descoberta. Uma performance inicial em workshop foi encenada por Donna Sternberg e Dancers nos dias 24 e 25 de Junho de 2016 no Estúdio Diavolo, Los Angeles. (Vídeo)

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