Virtual Reality Games for Motor Rehabilitation

This paper presents a fuzzy logic based method to track user satisfaction without the need for devices to monitor users physiological conditions. User satisfaction is the key to any product’s acceptance; computer applications and video games provide a unique opportunity to provide a tailored environment for each user to better suit their needs. We have implemented a non-adaptive fuzzy logic model of emotion, based on the emotional component of the Fuzzy Logic Adaptive Model of Emotion (FLAME) proposed by El-Nasr, to estimate player emotion in UnrealTournament 2004. In this paper we describe the implementation of this system and present the results of one of several play tests. Our research contradicts the current literature that suggests physiological measurements are needed. We show that it is possible to use a software only method to estimate user emotion

NEUVis: Comparing Affective and Effective Visualisation

Data visualisations are useful for providing insight from complex scientific data. However, even with visualisation, scientific research is difficult for non-scientists to comprehend. When developed by designers in collaboration with scientists, data visualisation can be used to articulate scientific data in a way that non-experts can understand. Creating human-centred visualisations is a unique challenge, and there are no frameworks to support their design. In response, this thesis presents a practice-led study investigating design methods that can be used to develop Non-Expert User Visualisations (NEUVis), data visualisations for a general public, and the response that people have to different kinds of NEUVis. For this research, two groups of ten users participated in quantitative studies, informed by Yvonna Lincoln and Egon Guba’s method of Naturalistic Inquiry, which asked non-scientists to express their cognitive and emotional response to NEUVis using different media. The three different types of visualisations were infographics, 3D animations and an interactive installation. The installation used in the study, entitled 18S rDNA, was developed and evaluated as part of this research using John Zimmerman’s Research Through Design methodology. 18S rDNA embodies the knowledge and design methods that were developed for this research, and provided an opportunity for explication of the entire NEUVis design process. The research findings indicate that developing visualisations for the non-expert audience requires a new process, different to the way scientists visualise data. The result of this research describes how creative practitioners collaborate with primary researchers and presents a new human-centred design thinking model for NEUVis. This model includes two design tools. The first tool helps designers merge user needs with data they wish to visualise. The second tool helps designers take that merged information and begin an iterative, user-centred design process

Automated generation of geometrically-precise and semantically-informed virtual geographic environnements populated with spatially-reasoning agents

La Géo-Simulation Multi-Agent (GSMA) est un paradigme de modélisation et de simulation de phénomènes dynamiques dans une variété de domaines d'applications tels que le domaine du transport, le domaine des télécommunications, le domaine environnemental, etc. La GSMA est utilisée pour étudier et analyser des phénomènes qui mettent en jeu un grand nombre d'acteurs simulés (implémentés par des agents) qui évoluent et interagissent avec une représentation explicite de l'espace qu'on appelle Environnement Géographique Virtuel (EGV). Afin de pouvoir interagir avec son environnement géographique qui peut être dynamique, complexe et étendu (à grande échelle), un agent doit d'abord disposer d'une représentation détaillée de ce dernier. Les EGV classiques se limitent généralement à une représentation géométrique du monde réel laissant de côté les informations topologiques et sémantiques qui le caractérisent. Ceci a pour conséquence d'une part de produire des simulations multi-agents non plausibles, et, d'autre part, de réduire les capacités de raisonnement spatial des agents situés. La planification de chemin est un exemple typique de raisonnement spatial dont un agent pourrait avoir besoin dans une GSMA. Les approches classiques de planification de chemin se limitent à calculer un chemin qui lie deux positions situées dans l'espace et qui soit sans obstacle. Ces approches ne prennent pas en compte les caractéristiques de l'environnement (topologiques et sémantiques), ni celles des agents (types et capacités). Les agents situés ne possèdent donc pas de moyens leur permettant d'acquérir les connaissances nécessaires sur l'environnement virtuel pour pouvoir prendre une décision spatiale informée. Pour répondre à ces limites, nous proposons une nouvelle approche pour générer automatiquement des Environnements Géographiques Virtuels Informés (EGVI) en utilisant les données fournies par les Systèmes d'Information Géographique (SIG) enrichies par des informations sémantiques pour produire des GSMA précises et plus réalistes. De plus, nous présentons un algorithme de planification hiérarchique de chemin qui tire avantage de la description enrichie et optimisée de l'EGVI pour fournir aux agents un chemin qui tient compte à la fois des caractéristiques de leur environnement virtuel et de leurs types et capacités. Finalement, nous proposons une approche pour la gestion des connaissances sur l'environnement virtuel qui vise à supporter la prise de décision informée et le raisonnement spatial des agents situés

Applications of Virtual Reality

Information Technology is growing rapidly. With the birth of high-resolution graphics, high-speed computing and user interaction devices Virtual Reality has emerged as a major new technology in the mid 90es, last century. Virtual Reality technology is currently used in a broad range of applications. The best known are games, movies, simulations, therapy. From a manufacturing standpoint, there are some attractive applications including training, education, collaborative work and learning. This book provides an up-to-date discussion of the current research in Virtual Reality and its applications. It describes the current Virtual Reality state-of-the-art and points out many areas where there is still work to be done. We have chosen certain areas to cover in this book, which we believe will have potential significant impact on Virtual Reality and its applications. This book provides a definitive resource for wide variety of people including academicians, designers, developers, educators, engineers, practitioners, researchers, and graduate students

A cognitive exploration of the “non-visual” nature of geometric proofs

Why are Geometric Proofs (Usually) “Non-Visual”? We asked this question as a way to explore the similarities and differences between diagrams and text (visual thinking versus language thinking). Traditional text-based proofs are considered (by many to be) more rigorous than diagrams alone. In this paper we focus on human perceptual-cognitive characteristics that may encourage textual modes for proofs because of the ergonomic affordances of text relative to diagrams. We suggest that visual-spatial perception of physical objects, where an object is perceived with greater acuity through foveal vision rather than peripheral vision, is similar to attention navigating a conceptual visual-spatial structure. We suggest that attention has foveal-like and peripheral-like characteristics and that textual modes appeal to what we refer to here as foveal-focal attention, an extension of prior work in focused attention

MOG 2007:Workshop on Multimodal Output Generation: CTIT Proceedings

This volume brings together presents a wide variety of work offering different perspectives on multimodal generation. Two different strands of work can be distinguished: half of the gathered papers present current work on embodied conversational agents (ECA’s), while the other half presents current work on multimedia applications. Two general research questions are shared by all: what output modalities are most suitable in which situation, and how should different output modalities be combined

VisuaLeague II - Animated maps for performance analysis in games

Tese de mestrado, Informática, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2018O fenómeno de eSports tem vindo a aumentar ao longo dos anos e, com este, também o interesse por videosjogos online, tanto por parte dos jogadores como treinadores e analistas. Um dos mais populares géneros destes jogos é o Multiplayer Online Battle Arena (MOBA) e durante uma partida existem vários tipos de eventos. Estes eventos, ou ações, podem variar desde a posição de um jogador num determinado instante de tempo ou o caminho que este percorreu de um ponto a outro, a eventos mais específicos do jogo, tais como a posição onde o jogador morreu ou o número de balas disparadas numa determinada área. Analisar este tipo de dados por jogadores, treinadores e analistas pode gerar o reconhecimento de padrões permitindo definir novas estratégias que ajudem os jogadores a melhorar o seu desempenho. Com a evolução da tecnologia, tem-se tornado cada vez mais fácil utilizar técnicas de telemetria para registar eventos em jogos online o que, por sua vez, leva a um elevado volume de dados que pode ser recolhido ao longo do tempo. Para que se possa extrair informação relevante desses conjuntos de dados, por vezes volumosos, é fundamental explorar quais as técnicas de visualização mais adequadas. O objetivo deste trabalho consiste em utilizar o conjunto de dados telemétricos recolhidos pela Riot Games, provenientes de partidas de League of Legends (LoL), para redesenhar um protótipo onde se explora a técnica de visualização mapas animados, melhorando o desempenho computacional deste, resolvendo problemas como a sobreposição de eventos e a limitação de só suportar a análise até dois jogadores em simultâneo. Foram aplicadas técnicas de visualização complementares para a mitigação dos problemas acima mencionados, assim como técnicas com o intuito de apresentar dados estáticos e estatísticos, complementando a análise do desempenho de jogadores feita com a principal técnica de visualização utilizada. Por fim, foi feita uma avaliação do sistema de forma a perceber se as técnicas de visualização em uso são adequadas a este tipo de análise, e de que forma a ferramenta desenvolvida compete com outras existentes no mercado, com o objetivo de fazer análises do desempenho de jogadores. Este relatório apresenta o trabalho relacionado sobre dados espácio-temporais, assim como técnicas de visualização aplicadas aos mesmos e técnicas de visualização usadas em videojogos. É discutida a relevância dos eSports e a sua possível aplicação em áreas científicas, como visualização de estruturas moleculares, pelas técnicas de visualização utilizadas. São apresentados diferentes géneros de videojogos, como First-Person Shooter (FPS), Real-Time Strategy (RTS) e MOBA, explorando o tipo de análise que pode ser feita entre os géneros. É feita uma breve introdução à visualização, onde se enumeram seis passos que se devem ter em conta no processo de desenho de uma visualização correta. Existindo diferentes tipos de visualização, sendo a explorada neste relatório a visualização de informação, é nesta onde recaem os tipos de dados que são analisados utilizando o protótipo desenvolvido. Para a visualização de dados espácio-temporais, são introduzidos várias técnicas, dando foco a dois métodos utilizados em projetos anteriores: o Cubo Espaço-Tempo e os Mapas Animados. Uma vez que se está a explorar técnicas de visualização adequadas para analisar jogos, são também introduzidas diferentes técnicas de visualização existentes, aplicadas diretamente dentro do jogo, como mini mapa, barras de vida e heatmaps, ou usadas por aplicações de terceiros para análise, como gráficos de barras e linhas. Ligando o trabalho já desenvolvido com o atual, são revistos dois protótipos anteriores onde já foram aplicadas as técnicas de Cubo Espaço-Tempo e Mapas Animados, referindo as vantagens e desvantagens de cada uma para a análise de desempenho de jogadores. Por fim, ainda dentro do trabalho relacionado, é efetuada uma apresentação ao jogo LoL, explicando a mecânica do jogo, cujos dados telemétricos foram utilizados para a análise e aplicação desenvolvida, explicitando que tipo de dados espácio-temporais oferece. De seguida, é apresentado o protótipo desenvolvido juntamente com as vantagens de se construir uma aplicação web. A informação sobre a arquitetura desenvolvida é descrita em detalhe, assim como as tecnologias usadas, estando estas listadas tanto as do lado do cliente, como as do lado do servidor. Também é descrito como é que o processamento de dados foi realizado, mostrando excertos de pseudocódigo para melhor compreensão. Neste processamento de dados, é explicado como foi implementado o sistema de trajetos usado pela aplicação, assim como o tratamento efetuado sobre os dados, filtragem e reordenação, para o fácil uso e análise feita pelos utilizadores. Exibindo as funcionalidades da aplicação, é feita uma ponte entre os dados que foram processados, como estes são mostrados, e a sua possível interação com o utilizador, esclarecendo como foi realizada a sua implementação e o seu propósito. Algumas destas funcionalidades são fruto das soluções encontradas para os problemas do protótipo anterior. Outras fazem parte das técnicas de visualização utilizadas para complementar a técnica principal de visualização em uso. Para testar a aplicação desenvolvida foram realizados dois tipos de avaliação: a primeira correspondendo a entrevistas informais e a segunda uma comparação entre a aplicação desenvolvida com outras duas existentes no mercado, o OP.GG e o Replay do LoL. Estas ferramentas são apresentadas brevemente e utilizadas na avaliação da aplicação desenvolvida, tendo sido efetuada uma comparação direta entre elas, tanto ao nível dos dados apresentados, como ao nível das funcionalidades e técnicas de visualização que usam para apresentar estes dados. Para a segunda avaliação é explicada a metodologia e aparelhos usados na sua concretização, o tipo de participantes (jogadores casuais e profissionais da área) e as tarefas definidas que foram executadas nas três diferentes ferramentas de análise. Os resultados são apresentados, onde é discutida a precisão do sistema de trajetórias desenvolvido para a aplicação, assim como a análise feita pelos participantes para as diferentes tarefas, comparando-a entre as diferentes ferramentas utilizadas. Foi feito um levantamento das respostas finais dos participantes, onde foi perguntado o quão útil e fácil de usar é VisuaLeague II em relação às outras duas ferramentas, juntamente com a capacidade de se efetuar uma análise mais rápida. Também foi pedido aos participantes que declarassem as vantagens e desvantagens de usar VisuaLeague II em relação ao OP.GG e ao Replay do LoL. O estudo realizado pelos participantes sugere que os utilizadores preferem visualizar dados espácio-temporais dinamicamente, ou seja, visualizando mudanças ao longo do tempo, usando mapas animados. Além disso, a visualização de dados estáticos e estatísticos, juntamente com a visualização de dados espácio-temporais, melhora a análise do desempenho do jogador. Com a análise feita pelos participantes no estudo, é possível dividir a análise em dois tipos: as análises feitas por jogadores casuais e análises feitas por profissionais (tanto jogadores como treinadores/analistas). Os jogadores casuais simplesmente descrevem o que está a acontecer na visualização. No entanto, os profissionais elaboram teorias sobre o desempenho de um jogador, dando sugestões sobre como o jogador devia ter jogado em certas ocasiões. No geral, os participantes demonstraram uma atitude mais positiva em relação ao uso do VisuaLeague II e do Replay do LoL do que o OP.GG como uma ferramenta de análise, simplesmente porque melhores técnicas de visualização estão a ser utilizadas para visualizar dados espácio-temporais. Trabalho futuro também é mencionado onde se explicita vários pontos em que Visua- League II pode ser melhorado. Uma ideia é formulada com o propósito de ser possível a análise do desempenho do jogador não apenas em um jogo, mas ser possível expandir o protótipo de forma a analisar o desempenho do jogador ao longo de vários jogos.The phenomenon of eSports has been increasing over the years as well as the interest in online video games by players, coaches and analysts. One of the most popular genres of these games is the Multiplayer Online Battle Arena (MOBA) and during a match there are several types of events. These events, or actions, can range from the path a player traveled from one point to another, to more specific events in the match, such as the position where the player died. Analyzing this type of data by these stakeholders can generate pattern recognition allowing them to define new strategies that help players improve their performance. With the evolution of technology, it has become easier to use telemetry techniques to record events in online games, which leads to a high volume of data that can be collected over time. The objective of this work is to use the telemetric data provided by Riot Games, from League of Legends (LoL) matches, to redesign a prototype that explores the animated maps visualization technique, improving its computational performance, solving problems such as overlapping events and analysis only up to two players. Additional visualization techniques were applied to mitigate the above-mentioned problems, as well as the addition of other techniques to present static and statistical data. Finally, a comparison between the developed tool (VisuaLeague II) and other existing ones in the market (OP.GG and LoL’s Replay) was performed to understand if the visualization techniques implemented are adequate for analyzing player’s performance. The study carried out suggests that participants demonstrated a more positive attitude towards using VisuaLeague II and LoL’s Replay rather than OP.GG as an analysis tool, simply because better visualization techniques are being used to visualize spatio-temporal data. In addition, viewing static and statistical data, along with displaying spatio-temporal data, improves the player’s performance analysis

Buffer Region: Reifying Buffer Analysis for GIS Professionals

Geographic Information System (GIS) is widely used by professional map makers for supporting tasks such as decision-making process. However, GIS has been considered as hard to use and not user-friendly and remains unchanged for decades. In my thesis, I am aiming to find out design solutions that help GIS professionals in using GIS. I interviewed 13 professional map makers to understand tasks performed by professional users and problems they have. I found out three problems professional users have with GIS: Lack of support for exploration, hard to learn and use for early career professionals, and lack of support for customizing visualization; two strategy they used: visualizing data for understanding and getting feedback, and overlapping for analysis; and two patterns across their use of tools: they use distance as core criteria and their object of interest switch between layer and elements within layer. Based on my interview result, I iterated my design with three prototypes: mask focusing on reifying methods applied to layers to reduce repeated work and support exploration, bubble focusing on reusing the parameters to reduce repeated works, and finally buffer region reify the process of creating buffer area with direct manipulation, for supporting early career users and user task of exploration

Declarative modeling based on knowledge

Les nouvelles technologies de l'image 3D permettent la création de mondes virtuels et des créatures qui les peuplent avec un tel niveau de détails, que pour les effets spéciaux de cinéma, il est difficile de distinguer les éléments sont générés par ordinateur. Cependant, cette technologie est dans les mains habiles de designers, artistes et programmeurs, pour lesquels il faut des semaines à plusieurs années pour se former aux outils et obtenir ces résultats. La Modélisation Déclarative est une méthode qui permet de créer des modèles en fournissant les propriétés donnant la description des composants du modèle. Appliquée à l’infographie, la modélisation déclarative est utilisée pour générer le monde virtuel, en déterminant le contexte nécessaire à l'animation et à la conception de la scène, en calculant la position de chaque objet relativement aux relations spatiales, et en générant le rendu de la scène, utilisé par une système d'animation et de visualisation. Ce mémoire présente les travaux de recherche consacrés à l'utilisation de la modélisation déclarative pour créer des environnements virtuels, en tirant partie des connaissances sur le contexte de la scène. Les connaissances sont utilisées afin de faciliter la tâche de description, en automatisant ce qui peut être déduit, comme les usages et les fonctionnalités habituelles. Elles sont également fondamentales pour que le résultat produit corresponde le mieux possible à ce qui est attendu par le concepteur à partir de la description fournie. Les connaissances sont enfin nécessaires pour faciliter la transition entre le modèle de données et l'architecture qui aura la charge d'animer et de faire évoluer la scène.Modern technology has allowed the creation and presentation or VirtualWorlds and creatures with such a high level of detail, that when used in movies, sometimes it is difficult to tell which elements arecomputer-generated and which not. Also, video-games had reached a level close to photographicrealism. However, such technology is at the hands of skillful designer, artists, and programmers, for whom ittakes from weeks to years to complete these results.Declarative modeling is a method which allows to create models specifying just a few properties for the model’s components. Applied to VW creation, declarative modeling can be used to construct theVW, establishing the layout for the objects, generating the necessary context to provide animation and scene design, and generate the outputs used by a visualization/animation system.This document present a research devoted to explore the use of declarative modeling to create VirtualEnvironments, using knowledge exploitation to support the process and ease the transition from the data model to an underlaying architecture which take the task of animating and evolving the scene

VR-Viz: Visualization system for data visualization in VR

Recent years have seen fast growth in big data. The datasets are not only exponentially larger, but also more complex (multi-dimensional). Because of the scale and complexity of these datasets, their visualization poses significant challenges. As a solution, this thesis explores how virtual reality (VR) and 3D visualization can be used to visualize complex and large datasets, and proposes a visualization system for designing visualizations in VR. First, this thesis examines concepts of information visualization, VR, and 3D information visualization. Next, it explores visualization systems for 3D visualization and three examples of information visualization in VR and discusses their successes and short comings. Finally, in order to make VR information visualization accessible to a wider audience, a tool is introduced to simplify the process of designing information visualization in VR for beginners. The tool can also be used as a quick prototyping tool by more advanced users