O desenvolvimento da realidade virtual permitiu experimentos psicofísicos inéditos, como o aqui descrito, cujo objetivo foi investigar a microgênese da percepção visual de profundidade decorrente de disparidade binocular. Tais processos ocorrem em etapas, com construção gradual do percepto. Experimentos já indicavam a percepção da profundidade em etapas precoces do processamento visual. Isso é confirmado neste trabalho, realizado com tecnologia que garante a estimulação visual exclusivamente por disparidade binocular. Para isso, foram desenvolvidos hardware e software específicos que permitem o controle preciso dos tempos de estimulação binocular e a medida confiável de tempos de reação. Resultado significativo deste trabalho foi também a validação dessas ferramentas, possibilitando estudos futuros de psicofísica em realidade virtual. Finalmente, são sugeridas as cautelas necessárias em experimentos dessa natureza, tanto para a proteção dos participantes contra condições desconfortáveis ou aversivas, como para a seleção de participantes sem déficits funcionais de estereopsia. / Virtual reality technology opened up the possibility of novel psychophysiscal investigations. This work describes a research on the microgenesis of depth perception, as induced exclusively by binocular disparity. Such processes occur in early stages, whereby the percept is gradually built. Previous experiments indicated that depth perception is perceived in early stages of visual processing. This conclusion is now confirmed by the present work, carried out with a technology that guarantees visual stimulation exclusively by binocular disparity. Specific hardware and software were developed, to permit accurate timing of binocular stimulation and reliable measurements of reaction time. A significant result of the present work was the validation of these new tools. Finally, the results also allow suggesting the precautions necessary in the execution of experiments of this type, both to protect participants from possibly uncomfortable or aversive situations, and also to select participants without functional stereopsis deficits.

A partir da investigação de elementos que remontam o passado de técnicas de ilusão e imersão na arte da representação da imagem, bem como teorias que condicionam a existência de uma linguagem audiovisual própria, este trabalho tem o objetivo de analisar e identificar a existência de uma linguagem própria pertinente à estereoscopia. A pesquisa toma como ponto de análise estereoscópica o filme Coraline [2009] de Henry Selick, uma animação stop motion, concebida e lançada nos cinemas 3D estereoscópicos / Through an investigation of the history of techniques of illusion and immersion in popular art and entertainment, as well as theories that determine the existence of a distinct visual language, this work aims to analyse and identify the existence of a unique narrative language exclusive to 3-D stereoscopic film-making. The research takes as its point of stereoscopic analysis the stop-motion animation movie Coraline (2009, Henry Selick) designed and launched in cinemas using the stereoscopic technique.

The three-dimensional mapping environments has been intensively studied in the last decade. Among the benefits of this research topic is possible to highlight the addition of autonomy for car or even drones. The three-dimensional representation also allows viewing of a given scenario iteratively and with greater detail. However, until the time of this work was not found one framework to present in detail the implementation of algorithms to perform 3D mapping outdoor approaching a real-time processing. In view of this, in this work we developed a framework with the main stages of three-dimensional reconstruction. Therefore, stereoscopy was chosen as a technique for acquiring the depth information of the scene. In addition, this study evaluated four algorithms depth map generation, where it was possible to achieve the rate of 9 frames per second. / O mapeamento tridimensional de ambientes tem sido intensivamente estudado na última década. Entre os benefícios deste tema de pesquisa é possível destacar adição de autonomia á automóveis ou mesmo drones. A representação tridimensional também permite a visualização de um dado cenário de modo iterativo e com maior riqueza de detalhes. No entanto, até o momento da elaboração deste trabalho não foi encontrado um framework que apresente em detalhes a implementação de algoritmos para realização do mapeamento 3D de ambientes externos que se aproximasse de um processamento em tempo real. Diante disto, neste trabalho foi desenvolvido um framework com as principais etapas de reconstrução tridimensional. Para tanto, a estereoscopia foi escolhida como técnica para a aquisição da informação de profundidade do cenário. Além disto, neste trabalho foram avaliados 4 algoritmos de geração do mapa de profundidade, onde foi possível atingir a taxa de 9 quadros por segundo.

Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-10-26T18:21:47Z No. of bitstreams: 1 DissPPSeL.pdf: 4068768 bytes, checksum: 7c8ea6a69927c82c229fac660e7735fc (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-11-08T18:29:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissPPSeL.pdf: 4068768 bytes, checksum: 7c8ea6a69927c82c229fac660e7735fc (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-11-08T18:29:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissPPSeL.pdf: 4068768 bytes, checksum: 7c8ea6a69927c82c229fac660e7735fc (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-08T18:29:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissPPSeL.pdf: 4068768 bytes, checksum: 7c8ea6a69927c82c229fac660e7735fc (MD5) Previous issue date: 2016-08-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / The research herein is consolidated in fantastical narratives presented in animation movies allied with deep perception exploration. Its development aims to investigate how visual resources are used in animation movies to emphasize fantastical narratives in current contexts. The focus is placed on animations made by digital three-dimensional environment and on the use of stereoscopy working as tools that influence on the composition of narrative tension. The study is based upon the animation movies "How to Train Your Dragon" (DreamWorks, 2010), "How to Train Your Dragon 2" (DreamWorks, 2014) and "Frozen" (Disney, 2013) because of the fantastical storytelling, which evaluates their relations with stereoscopy's visuality and three-dimension digital space. At first a historical background to consolidate stereoscopy and animation techniques is described, which leads to contemporary cinematographic scenery and the use of 3D modeling. Then the research is directed to the study of film narratives previously mentioned followed by an evaluation of three-digital-dimensional language and the three-dimension characters building, in addition to their physical and psychological characteristics. In the end of the study, an analysis of the use of stereoscopy alongside with the narrative, characters and settings modeling of the three movies is proposed, verifying the stereoscopic space use in scenes with different dramatic intensity and how stereoscopy contributes to these narratives. / O presente trabalho tem como foco as narrativas fantásticas apresentadas em filmes de animação, aliadas à exploração da percepção de profundidade. Seu desenvolvimento tem o intuito de investigar como recursos visuais são utilizados em filmes de animação para reforçar narrativas fantásticas dentro do contexto contemporâneo. O foco se mantém nas animações criadas em ambiente digital tridimensional e no uso da estereoscopia como ferramenta que influencia a tensão da composição narrativa. Para realizar esse estudo, tem-se como base os longas-metragens de animação 3D "Como Treinar Seu Dragão" (How To Train Your Dragon – DreamWorks, 2010), "Como Treinar Seu Dragão 2" (How To Train Your Dragon 2 – DreamWorks, 2014) e "Frozen: Uma Aventura Congelante" (Frozen – Walt Disney 2013) devido às narrativas de cunho fantástico, onde avalia-se a visualidade proposta pela estereoscopia e ambientação em espaço digital tridimensional. Inicialmente, é descrito um panorama histórico para consolidar as técnicas da estereoscopia e da animação, o qual culmina no cenário cinematográfico atual e no uso de modelagem 3D. Em um segundo momento, a pesquisa se direciona ao estudo das narrativas dos filmes supracitados, seguido de uma avaliação sobre a linguagem tridimensional digital e da criação de modelos tridimensionais dos personagens, suas características físicas e psicológicas. Por último, é proposta uma análise sobre o uso da estereoscopia em conjunto com a narrativa e a modelagem dos personagens e cenários nos três filmes, verificando o uso do espaço estereoscópico em cenas de diferentes intensidades dramáticas e as maneiras como a estereoscopia contribuiu com as narrativas fílmicas.

A atenção voltada à produção de conteúdos 3D atualmente tem sido alta, em grande parte devido à aceitação e à manifestação de interesse do público para esta tecnologia. Isso reflete num maior investimento das indústrias cinematográfica, de televisores e de jogos visando trazer o 3D para suas produções e aparelhos, oferecendo modos diferentes de interação ao usuário. Com isso, novas técnicas de captura, codificação e modos de reprodução de vídeos 3D, em especial, os vídeos estereoscópicos, vêm surgindo ou sendo melhorados, visando aperfeiçoar e integrar esta nova tecnologia com a infraestrutura disponível. Entretanto, notam-se divergências nos avanços feitos no campo da codificação, com cada método de visualização estereoscópica utilizando uma técnica de codificação diferente. Isso leva ao problema da incompatibilidade entre métodos de visualização. Uma proposta é criar uma técnica que seja genérica, isto é, independente do método de visualização. Tal técnica, por meio de parâmetros adequados, codifica o vídeo estéreo sem nenhuma perda significativa tanto na qualidade quanto na percepção de profundidade, característica marcante nesse tipo de conteúdo. A técnica proposta, denominada RevGlyph, transforma um par estéreo de vídeos em um único fluxo anaglífico, especialmente codificado. Tal fluxo, além de ser compatível com o método anaglífico de visualização, é também reversível a uma aproximação do par estéreo original, garantindo a independência do método de visualização / Attention towards 3D content production has been currently high, mostly because of public acceptance and interest in this kind of technology. That reflects in more investment from film, television and gaming industries, aiming at bringing 3D to their content and devices, as well as offering different ways of user interaction. Therefore, new capturing techniques, coding and playback modes for 3D video, particularly stereoscopic video, have been emerging or being enhanced, focusing on improving and integrating this new kind of technology with the available infrastructure. However, regarding advances in the coding area, there are conflicts because each stereoscopic visualization method uses a different coding technique. That leads to incompatibility between those methods. One proposal is to develop a generic technique, that is, a technique that is appropriate regardless the visualization method. Such technique, with suitable parameters, outputs a stereoscopic video with no significant loss of quality or depth perception, which is the remarkable feature of this kind of content. The proposed technique, named RevGlyph, transforms a stereo pair of videos into a single anaglyph stream, coded in a special manner. Such stream is not only compliant with the anaglyph visualization method but also reversible to something close to the original stereo pair, allowing visualization independence

O desenvolvimento da realidade virtual permitiu experimentos psicofísicos inéditos, como o aqui descrito, cujo objetivo foi investigar a microgênese da percepção visual de profundidade decorrente de disparidade binocular. Tais processos ocorrem em etapas, com construção gradual do percepto. Experimentos já indicavam a percepção da profundidade em etapas precoces do processamento visual. Isso é confirmado neste trabalho, realizado com tecnologia que garante a estimulação visual exclusivamente por disparidade binocular. Para isso, foram desenvolvidos hardware e software específicos que permitem o controle preciso dos tempos de estimulação binocular e a medida confiável de tempos de reação. Resultado significativo deste trabalho foi também a validação dessas ferramentas, possibilitando estudos futuros de psicofísica em realidade virtual. Finalmente, são sugeridas as cautelas necessárias em experimentos dessa natureza, tanto para a proteção dos participantes contra condições desconfortáveis ou aversivas, como para a seleção de participantes sem déficits funcionais de estereopsia. / Virtual reality technology opened up the possibility of novel psychophysiscal investigations. This work describes a research on the microgenesis of depth perception, as induced exclusively by binocular disparity. Such processes occur in early stages, whereby the percept is gradually built. Previous experiments indicated that depth perception is perceived in early stages of visual processing. This conclusion is now confirmed by the present work, carried out with a technology that guarantees visual stimulation exclusively by binocular disparity. Specific hardware and software were developed, to permit accurate timing of binocular stimulation and reliable measurements of reaction time. A significant result of the present work was the validation of these new tools. Finally, the results also allow suggesting the precautions necessary in the execution of experiments of this type, both to protect participants from possibly uncomfortable or aversive situations, and also to select participants without functional stereopsis deficits.

A partir da investigação de elementos que remontam o passado de técnicas de ilusão e imersão na arte da representação da imagem, bem como teorias que condicionam a existência de uma linguagem audiovisual própria, este trabalho tem o objetivo de analisar e identificar a existência de uma linguagem própria pertinente à estereoscopia. A pesquisa toma como ponto de análise estereoscópica o filme Coraline [2009] de Henry Selick, uma animação stop motion, concebida e lançada nos cinemas 3D estereoscópicos / Through an investigation of the history of techniques of illusion and immersion in popular art and entertainment, as well as theories that determine the existence of a distinct visual language, this work aims to analyse and identify the existence of a unique narrative language exclusive to 3-D stereoscopic film-making. The research takes as its point of stereoscopic analysis the stop-motion animation movie Coraline (2009, Henry Selick) designed and launched in cinemas using the stereoscopic technique.

A visualização 3D de simulações pelo Método dos Elementos Finitos (MEF) ainda é uma experiência limitada em função da falta de realismo 3D nos monitores disponíveis. Além do monitor 3D realista, a melhor visualização destas simulações depende de uma apresentação MEF desenvolvida adequadamente, de forma a tirar maior proveito deste realismo 3D. Neste trabalho, é realizado o desenvolvimento de um visualizador MEF 3D, que reproduz os efeitos estereoscópicos e de rastreamento de cabeça (head-tracking), explorando melhor as percepções de profundidade com hardware acessível e bibliotecas gráficas utilizadas em aplicações convencionais. / The 3D visualization of Finite Element Method (FEM) simulations is still a limited experience due to the lack of realism of 3D monitors available. In addition to the realistic 3D monitor, better visualization of these simulations depends on a MEF presentation properly developed in order to get the most out of 3D realism. In this work, a 3D MEF viewer is develop, including stereoscopy and head tracking 3D effects, that better explores human depth cues using hardware from cost and benefit perspective and graphics libraries used in conventional applications.

As habilidades espaciais, em particular a de visualização, são intensamente requeridas por inúmeras profissões artísticas, técnicas e científicas. Muitos estudos mostram que a visualização espacial pode ser desenvolvida e melhorada através de atividades apropriadas, por exemplo, os cursos de Desenho Técnico e Geometria Descritiva. Este trabalho propõe a especificação e o desenvolvimento de uma ferramenta didática para apoio ao ensino de Geometria Descritiva baseada em técnicas de Realidade Virtual, em especial a estereoscopia. A ferramenta proposta destina-se a permitir a execução dinâmica de construções geométricas tridimensionais, possibilitando a criação de situações espaciais pelo usuário, neste caso, o professor em sala de aula. Visando incrementar a percepção das relações espaciais entre os elementos representados, foi adotada a projeção estereoscópica passiva, o que permitirá aos estudantes a visualização da geometria em três dimensões, com percepção da profundidade. Além disso, a ferramenta inovadora proposta se caracteriza como uma solução de baixo custo e viável para uso por grandes grupos. A metodologia de avaliação utilizada na pesquisa experimental envolveu três grupos distintos de estudantes: controle, teste-estéreo e teste-mono. O primeiro recebeu instrução convencional de Geometria Descritiva enquanto que os demais foram expostos à nova ferramenta, operando em modo estereoscópico e, no terceiro caso, sem este recurso. Os principais efeitos do uso do sistema nas aulas tradicionais de Geometria Descritiva indicaram que os três grupos de estudantes analisados apresentaram melhoras no desenvolvimento de suas habilidades espaciais. No entanto, não foi possível detectar diferença estatisticamente significativa pela análise dos ganhos médios proporcionados pelos tratamentos diferenciados empregados na pesquisa experimental. Além da avaliação quantitativa, a pesquisa envolveu a aplicação de uma avaliação qualitativa, que indicou melhor aceitação da ferramenta pelos estudantes, se comparada aos métodos convencionais de ensino. Os resultados obtidos mostraram que a tecnologia estereoscópica se apresenta como uma boa alternativa a ser explorada em sala de aula contribuindo para a aprendizagem do tema. / Spatial skills, specially visualization, are intensely required by numerous artistic, technical and scientific professions. Many studies show that spatial visualization can be developed and improved through appropriate activities like, for example, Technical Drawing and Descriptive Geometry courses. This work proposes the specification and development of a didactic tool to support teaching of Descriptive Geometry based on Virtual Reality techniques, particularly the stereoscopy. The tool is designed to enable the dynamic execution of three-dimensional geometric constructions, allowing the creation of spatial situations by the user, i.e. the teacher in the classroom. Aiming to increase the perception of spatial relationships between the elements represented, a passive stereoscopic projection was adopted, which will allow students to visualize the geometry in three dimensions, with depth perception. In addition, the proposed innovative tool represents a low cost solution, feasible for using by large groups. The evaluation methodology used in the experimental research involved three separate groups of students: control, mono-test and stereo-test. The first received conventional instruction in Descriptive Geometry while the others were exposed to the new tool, operating in stereo mode and, the third case, without this feature. The main effects of system usage in traditional classes of Descriptive Geometry indicated that the three groups of students showed improvements in the development of their spatial skills. However, no statistically significant difference was verified by analysis of the mean gain provided by the different treatments used in the experimental research. In addition to the quantitative evaluation, the research involved the application of a qualitative evaluation, which indicated the tool was better accepted by students, if compared to the conventional methods of teaching. The obtained results showed that stereoscopic technology is a good alternative to be used in the classroom, contributing to the learning of the theme.

Sistemas de telepresença têm sido pesquisados e desenvolvidos para inúmeras aplicações que exigem a presença física de pessoas em ambientes inacessíveis; tais situações são diversas, desde aquelas relacionadas com educação a distância até aquelas que envolvem alta periculosidade. Neste trabalho, a pesquisa e desenvolvimento se concentram na concepção e implementação de sistemas de telepresença voltados para ambientes imersivos em 360º, capazes de realizar a aquisição, transmissão e projeção de imagens em movimento em sistemas de multiprojeção imersivos, como é o caso da CAVERNA Digital®, desenvolvida pelo Laboratório de Sistemas Integráveis da Escola Politécnica da USP. Assim, o presente trabalho apresenta contribuições para o desenvolvimento de sistemas de telepresença, dentre os quais destacam-se: o detalhamento da arquitetura geral do sistema, a implementação de métodos para a calibração, correção das imagens e montagem de panoramas de 360º. Construiu-se um protótipo composto de: um Módulo de Aquisição, que adquire as imagens de oito câmeras (montadas num anel de câmeras sobre um robô), efetua as correções e monta uma imagem panorâmica; um Módulo de Composição que costura as várias imagens panorâmicas em um panorama final; e um Módulo de Exibição que ajusta e projeta o panorama nas telas da CAVERNA Digital®. Finalmente, apresentam-se considerações sobre o presente trabalho e perspectivas futuras. / Research and development in telepresence systems have been done in several applications that require physical presence of people into non-accessible environments. These situations may vary, from those related to distance education to those related to very hazardous places for humans. In this work, the main research and development goal is the conception and implementation of a telepresence system for 360 degrees immersive environments, this system is able to perform acquisition, transmission and projection of moving images on immersive multi-projection environments, such as the CAVERNA Digital®, developed by the Laboratório de Sistemas Integráveis at the Escola Politécnica, Universidade de São Paulo. The main contributions to the development of telepresence systems are: a detailed specification of the general architecture of the system, the implementation of the calibration, the imagery correction and the 360 degrees panoramas composition methods. The prototype that was implemented includes: an Acquisition Module, that acquires image of eight cameras (mounted on a ring of cameras placed on top of a robot), executes corrections and prepares a panoramic image; a Composition Module, that stitches the images in a final panorama; and an Exhibition Module, that adjusts and projects the panorama into the screens of the CAVERNA Digital®. Final, remarks on this present work and future perspectives are presented at the end.