e-windtech Integración de simulaciones 3D en cursos e-learning Pamplona, 3 de junio de 2010

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1 e-windtech Integración de simulaciones 3D en cursos e-learning Pamplona, 3 de junio de 2010 Motivación Representaciones 3D ayudan a aprender y entender la estructura y funcionamiento de sistemas físicos. Se complementa la experimentación que faltaría sin práctica real Se añade una dimensión a las imágenes convencionales Útil para mostrar sistemas existentes (pero difícilmente accesibles) o no existentes aún En el aprendizaje de algunas habilidades -> simuladores interactivos Simuladores de vuelo y otros vehículos Simuladores quirúrgicos Simuladores de plantas industriales, de máquinas

2 Realidad Virtual 3D y simulación Gráficos 3D Representaciones realistas de sistemas existentes o no existentes 3D en tiempo real o diferido Rendering en directo para sistemas interactivos Producción de videos virtuales no interactivos Simulación Comportamiento similar al sistema real Animación o simulación física Ejemplo: simulador de forklift

3 Ejemplo simple (modelos 3D) Ejemplo simple (modelos 3D)

4 Simulación física interactiva Motores de cálculo (dinámica de sólidos rígidos) ODE, Bullet, Nvidia PhysX, Havoc Simulación de gravedad, contactos, rozamiento, colisiones, fuerzas Información necesaria Forma de las piezas Estructura mecánica: piezas sólidas, uniones, actuadores Parámetros físicos: masas, centros de gravedad, momentos de inercia, rozamientos, etc. e-learning Contenidos formativos on-line Incluyendo gestión de alumnos y autoverificación (tests) SCORM Estándar paradigmático en e-learning Contenido reutilizable (cursos) Almacenado en un servidor LMS (learning management system) Basado en tecnología Web: se accede con un navegador Web Creación de contenidos mediante editores específicos Si se quiere contenido 3D en cursos SCORM se debe basar en tecnología Web y funcionar en los navegadores

5 Requisitos y limitaciones de contenido e-learning Los cursos e-learning pueden contener cualquier cosa que pueda mostrarse en la Web Típicamente texto e imágenes Animaciones (Flash) Contenidos 3D? Vídeos? 3D en la Web Estándares ISO promovidos por Web3D Consortium VRML - Virtual Reality Modelling Language X3D - extensible 3D Estándares de la industria U3D - Universal 3D (ECMA) COLLADA

6 Tecnologías para representación 3D en Web Viewer Format Platform Scripting Scripting (ext) Cortona3D VRML+ext Firefox, IE Yes IE only Flux/Vivaty VRML,X3D Firefox, IE Yes IE only BS Contact VRML,X3D Firefox, IE Yes Yes Blaze3D Flash3D Java ActionScript - Kaon Proprietary Java? - Anfy3D None Java Java API Possible Adobe Reader U3D in PDF Firefox, IE Javascript - Papervision3D COLLADA Flash ActionScript - Google O3D* COLLADA Firefox, IE Javascript Yes Quest3D Proprietary Firefox, IE Yes - Unity Proprietary Firefox, IE Yes - 3D interactivo y no interactivo Las técnicas descritas permiten contenido 3D interactivo Modelos 3D que se dibujan sobre la marcha Permiten animación 3D Permiten exploración/examen de entornos y objetos Permiten interacción Si la interacción no es importante: videos precalculados Potencial para mayor calidad visual Sin problemas de rendimiento Integración más fácil: el video es más común en la Web

7 Video en la Web Formatos estándar: MPEG-4 ASP, H.264 (AVC) Sistemas propietarios Microsoft Windows Media Realnetworks Real Media Plug-ins multiformato o Problema: acceso a videos en sitios que requieren autenticación (SCORM) Reproducción sobre Adobe Flash Flash Video H.264 Implementación en e-windtech Diseños 3D en Autodesk 3DS Max Modelos interactivos: 3D VRML y visor Parallel-Graphics Cortona3D Scripting para interacción y animación Animaciones no interactivas: Rendering de vídeos animados en 3DS Max Formato H.264 en MP4 Integración Web mediante reproductor Flash

8 Metodología 3D Model (3DS Max) Animación Iluminación Render Conversión H.264 CGI Video Modelo 3D interactivo Simplificación Exportación a VRML Scripting Compresión Información de referencia Modelos CAD Planos Dibujos Fotos Vídeos

9 Información de referencia Modelos CAD Planos Dibujos Fotos Videos Modelado y animación

10 Modelado y animación Modelado y animación

11 Modelado Nacelle Modelado Pitch control

12 Modelado Torre Molino 3D Elementos principales Exterior

13 Molino 3D Molino 3D

14 Modelos interactivos: VRML y scripting Integración de los modelos

15 Integración de los videos SCORM: Herramientas de edición El contenido e-learning se diseña con editores específicos Los expertos en el dominio no son expertos en programación Aseguran compatibilidad SCORM Edición WYSIWYG Inserción de contenido multimedia Permiten definir tests e insertar: Software comercial EasyProf IDA Lectora Publisher Mediator 9 WBTExpress - texto, imágenes - video, audio (*) modelos 3D?

16 Extensión WBT Express para modelos 3D Extensión WBT Express para modelos 3D

17 Tecnologías emergentes: HTML5 Video, WebGL WebGL 3D interactivo de calidad en la Web sin plugins X3DOM X3D sobre WebGL Potencial GPGPU Video, audio Video y audio nativo en la Web SVG, canvas Gráficos vectoriales programables o planos, esquemas, etc. Conclusiones Cada caso es un problema muy distinto Animación simulación cinemática / física interacción video no interactivo Inmersividad en la visualización - presentación en Web Qué se representa Máquinas Vehículos Fenómenos naturales Sólidos rígidos, objetos deformables, fluidos, Nuevas tecnologías en Web multimedia WebGL, HTML video/audio, canvas, SVG

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