Systémy Virtuálnej Reality (Virtual Reality Systems)¶

Links¶

-

dní do skúšky

-

Okruhy otázok z predmetu Systémy virtuálnej reality (šk.rok 2025/26 LS)¶

Virtuálna realita, historické nadväznosti, základné pojmy, atribúty a technológie, ľudské limity, avatar.
Kategorizácia VR systémov podľa úrovne technických prostriedkov a na základe dynamiky pozorovateľa a prostredia.
VR systém a jeho podsystémy, interakcia vo VR systémoch.
X-realita (XR), Hyper-realita, adaptabilita rozhraní XR systémov.
Technológia digitálneho dvojčaťa.
Zmiešaná realita, funkcia systému ZR, klasifikácie ZR.
Typy ZR a možnosti ich využitia.
Proces práce aplikácie ZR, implementácia značkovanej AR.
Metódy detekcie v ZR systémoch.
Limity systémov ZR.
Kolaboratívna XR/VR, definícia, vlastnosti, klasifikácia, typy, využitie.
Lokálne a globálne zdieľané systémy.
Koncepcie aplikačnej architektúry kolaboratívnej XR/VR.
Zdieľané virtuálne prostredia, ich konzistencia a modely.
Vlastníctvo údajov a virtuálnych objektov v systémoch zdieľanej XR/VR, mechaanizmy replikácie údajov, objektov a scén.
Latencia v systénoch zdieľanej XR/VR.
Interakcia používateľov v systémoch zdieľanej XR/VR a viacpoužívateľský prístup, mechanizmy riadenia, bezpečnosť viacpoužívateľského prístupu.
Základné implementačné stupne XR systému.
Meranie konfortu používateľa XR systémov.
Koncepcia distribuovaného systému XR.
Základný návrh XR systému na interakčnej báze, jeho rozhranie a bázické koncepcie.
Proces interakcie v XR systémoch na jednotlivých stupňoch detailnosti.
Konštrukcia voľne viazaných, tesne viazaných a kombinovaných XR systémov.
Rozhrania XR systémov, rozhranie ako transformácia, bioadaptované a naturálne rozhrania.
Adaptívne rozhrania XR systémov a proces adaptácie vstupov a výstupov.
Adaptívne rozhrania XR systémov podľa účelu nasadenia.
XR a bio-senzorické rozhrania.
Programová implementácia XR systému a jej hierarchia, real-time obmedzenia, procesný model implmentácie.
Postup spracovania požiadaviek na XR systém.
Virtuálny priestor a jeho parametre.
Reprezentácia a popis virtuálneho sveta a objektov, elementy, vlastnosti, vzťahy, modely, formalizačné prostriedky opisu virtuálneho sveta, mapovanie formálneho modelu.
Súradnicové sústavy, súradnicové sústavy vyšších rádov, vzťahy priestorov, transformácie.
Quaternióny – súradnicový systém, Eulerove uhly, Eulerov teorém, základné pojmy.
Quaternióny a rotácia, rotácia okolo všeobecnej priamky, gimbal lock, definícia.
Virtualizačný reťazec a jeho realizácia, práca s virtuálnym svetom, vizualizačný subsystém, sledovanie polohy, zobrazovacie systémy, 3D tlač a vytváranie reálnych objektov.
Vizualizácia, vykresľovanie, riadenie vizualizácie, vizualizačné jadrá a grafické architektúry, obmedzenia vizualizačného podsystému XR. 1 KPI FEI TU Košice
Systémy virtuálnej reality
Špecifické požiadavky na vizualizáciu v XR systémoch a pokročilé rendering XR techniky.
Paralelné vykresľovanie (paralelný rendering), koncepcie paralelných algoritmov.
Paralelizmus v grafických architektúrach.
Klasifikácia grafických architektúr a ich porovnanie.
Technológia GPGPU – základné pojmy, architektúra, rozvoj, prostriedky.
Priestorové zobrazovanie - stereoskopické videnie a jeho proces, vlastnosti oka, rozlišovacia schopnosť, zorné pole, akomodácia a konvergencia (VAC), faktory priestorového videnia, Panumova fúzna oblasť
Priestorové zobrazovanie - technológie stereoskopického a priestorového zobrazovania.
Stereogramy.
Stereoskopia – anaglyfické zobrazenie.
Stereoskopia – polarizácia, infitec, autostereoskopia.
Priestorové zobrazovanie – hĺbkový vnem, problémy zobrazovania v HMD, stereoskopická súradnicová sústava, virtuálne kamery.
Stereoskopické zobrazovacie systémy.
Kolízie vo virtuálnych scénach, typy kolíznych senzorov, modely kolíznych objektov, dôvody riešenia kolízií.
Detekcia kolízie, algoritmy detekcie kolízie, fázy detekcie kolízie.
Algoritmy riešenia kolízií vo virtuálnych scénach.
Modely organizmov, skinning, emocionálny model
Pohyby modelov, typy kĺbov, tvorba kinematického reťazca.
Pohyby modelov, kĺbová štruktúra, priama kinematika.
Pohyby modelov, kĺbová štruktúra, inverzná kinematika.

CIEĽ PREDMETU

Predmet je zameraný na problematiku virtuálnej reality a jej technológií. Nadväzuje

na predmetyPočítačová grafika, Vývoj počítačových hier, Používateľské rozhrania

a používateľský zážitok.

Cieľom je získať poznatky o princípoch práce virtuálno-realitných systémov s tým,

že v niektorých kapitolách je venovaná pozornosť aj odvodeniam jednotlivých

algoritmov prípadne iným princípom základom, na ktorých virtuálna realita stavia.

KPI FEI TU v Košiciach SVR -Predmet 0/ 3

PEDAGÓGOVIA

doc. Ing. Branislav Sobota, PhD.

branislav.sobota@tuke.sk

Ing. Timotej Sobota

timotej.sobota@tuke.sk

KPI FEI TU v Košiciach SVR -Predmet 0/ 4

Obsahom predmetu sú poznatky so zameranímna virtuálnurealitu a

jej technológie, 3D počítačovú grafiku a pokročilé prostriedky rozhraní

HCI. Predmetprimárne preferuje najmä vizualizažné techniky vo

väzbe na definíciua formalizáciuvirtuálneho priestoru vrátane

transformácií s virtuálnymi objektami. Z hľadiskamodelovania budú

ozrejmené vyššie techniky modelovania na báze NURBS a

transformácií na báze quaterniónov. Vo väzbena tieto záležitosti sú tu

prebraté techniky realistického zobrazovania virtuálnych scén a

stereoskopie, riešenie kolíziía modelovania osob a prírodných

objektov a javov. Získané budútak vedomosti o celom virtualizačnom

reťazci.

OBSAH PREDMETU

KPI FEI TU v Košiciach SVR -Predmet 0/ 5

Úvod do predmetu, virtuálna realita, zmiešaná realita, technológie
X-realita a kolaboratívne virtuálne systémy
Koncepcie, navrhovanie a implementácia virtuálno-realitných systémov
Vizualizácia, vykresľovanie, vizualizačné jadrá a grafické architektúry,

GPGPU

Virtuálny priestor a transformácie, VRML
Rotačné transformácie a quaternióny
Priestorové zobrazovanie a stereoskopia
Modelovacie techniky používané vo VR
Riešenie kolízií
Modelovanie a vizualizácia osôb, prírodných javov a útvarov

OBSAH PREDMETU

KPI FEI TU v Košiciach SVR -Predmet 0/ 6

Virtualizácia, modelovanie, tvorba obsahu
Pokročilé modelovanie a skriptovanie Unity/Blender
Stereoskopia
Exkurzie
Vypracovávanie/konzultácia/ odovzdávanie zadaní

OKRUHY CVIČENÍ

KPI FEI TU v Košiciach SVR -Predmet 0/ 7

ZÁPOČET A SKÚŠKA

Zápočet: Študent prospeje v PH a získa zápočet, keď splní podmienku získať min. 21b z 40b.

Zároveň vypracuje minimálne 3 zadania (2 x a, 1 x b) z:

(a) vypracovanie eseje z oblasti VR a jej technológií
(b) vymodelovanie virtuálneho objektu na základe reálneho objektu
(b) skriptovanie dynamiky virtuálneho objektu/objektov vo vývojovom prostredí vrátane

dynamiky kamery

(a) vytvorenie anaglyfickejfotografie
aktívna účasť na výuke
Skúška: Študent prospeje v ZH a úspešne vykoná skúšku, keď splní podmienku získať

nadpolovičnú väčšinu z oboch foriem (min. 31b z 60b spolu)

Forma skúšky: písomná a ústna
Skúška: vypracovanie všetkých hore-spomenutých zadaní + ústna forma.
Celkové hodnotenie: CH je suma hodnotení získaných študentom za hodnotené obdobie.

Celkový výsledok sa stanoví v súlade s vnútornými predpismi TUKE. (študijný poriadok)

KPI FEI TU v Košiciach SVR -Predmet 0/ 8

Sobota Branislav : Systémy virtuálnej reality –podklady k prednáškam ;1. vyd-

Košice : TU -2025. -474 s.. -ISBN 978 - 80 - 553 - 4857 - 5.

https://moodle.fei.tuke.sk
- Systémy Virtuálnej Reality (svr)

ODPORÚČANÉ ZDROJE

KPI FEI TU v Košiciach SVR -Predmet 0/ 9

LABORATÓRIUM LIRKIS V PREDMETE

Unikátne pracovisko na výskum avývoj nových flexibilných ainteligentných

rozhraní systémov na báze počítačovej grafiky a technológií virtuálnej reality

Laboratórium LIRKIS

Laboratórium Inteligentných Rozhraní

Komunikačných a Informačných Systémov

KPI FEI TU Košice

Q & A

branislav.sobota@tuke.sk

Katedra počítačov a informatiky, FEI TU v Košiciach

Spat hore