Navigating Immersive and Interactive VR Environments With Connected 360° Panoramas

Emerging research is expanding the idea of using 360-degree spherical panoramas of real-world environments for use in 360 VR experiences beyond video and image viewing. However, most of these experiences are strictly guided, with few opportunities for interaction or exploration. There is a desire to develop experiences with cohesive virtual environments created with 360 VR that allow for choice in navigation, versus scripted experiences with limited interaction. Unlike standard VR with the freedom of synthetic graphics, there are challenges in designing appropriate user interfaces (UIs) for 360 VR navigation within the limitations of fixed assets. To tackle this gap, we designed RealNodes, a software system that presents an interactive and explorable 360 VR environment. We also developed four visual guidance UIs for 360 VR navigation. The results of a pilot study showed that choice of UI had a significant effect on task completion times, showing one of our methods, Arrow, was best. Arrow also exhibited positive but non-significant trends in average measures with preference, user engagement, and simulator-sickness. RealNodes, the UI designs, and the pilot study results contribute preliminary information that inspire future investigation of how to design effective explorable scenarios in 360 VR and visual guidance metaphors for navigation in applications using 360 VR environments

Energy Efficiency in the ICT - Profiling Power Consumption in Desktop Computer Systems

Energy awareness in the ICT has become an important issue. Focusing on software, recent work suggested the existence of a relationship between power consumption, software configuration and usage patterns in computer systems. The aim of this work was collecting and analysing power consumption data of general-purpose computer systems, simulating common usage scenarios, in order to extract a power consumption profile for each scenario. We selected two desktop systems of different generations as test machines. Meanwhile, we developed 11 usage scenarios, and conducted several test runs of them, collecting power consumption data by means of a power meter. Our analysis resulted in an estimation of a power consumption value for each scenario and software application used, obtaining that each single scenario introduced an overhead from 2 to 11 Watts, which corresponds to a percentage increase that can reach up to 20% on recent and more powerful systems. We determined that software and its usage patterns impact consistently on the power consumption of computer systems. Further work will be devoted to evaluate how power consumption is affected by the usage of specific system resource

360º hypervideo

Tese de mestrado em Informática, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2011Nesta dissertação descrevemos uma abordagem para o design e desenvolvimento de uma interface imersiva e interactiva para a visualização e navegação de hipervídeos em 360º através da internet. Estes tipos de hipervídeos permite aos utilizadores movimentarem-se em torno de um eixo para visualizar os conteúdos dos vídeos em diferentes ângulos e acedê los de forma eficiente através de hiperligações. Desafios para a apresentação deste tipo de hipervídeos incluem: proporcionar aos utilizadores uma interface adequada que seja capaz de explorar conteúdos em 360º num ecrã normal, onde o vídeo deve mudar de perspectiva para que os utilizadores sintam que estão a olhar ao redor, e formas de navegação adequadas para compreenderem facilmente a estrutura do hipervídeo, mesmo quando as hiperligações estejam fora do alcance do campo de visão. Os dispositivos para a captura de vídeo em 360º, bem como as formas de os disponibilizar na Web, são cada vez mais comuns e acessíveis ao público em geral. Neste contexto, é pertinente explorar formas e técnicas de navegação para visualizar e interagir com hipervídeos em 360º. Tradicionalmente, para visualizar o conteúdo de um vídeo, o utilizador fica limitado à região para onde a câmara estava apontada durante a sua captura, o que significa que o vídeo resultante terá limites laterais. Com a gravação de vídeo em 360º, já não há estes limites: abrindo novas direcções a explorar. Um player de hipervídeo em 360º vai permitir aos utilizadores movimentarem-se à volta para visualizar o resto do conteúdo e aceder de forma fácil às informações fornecidas pelas hiperligações. O vídeo é um tipo de informação muito rico que apresenta uma enorme quantidade de informação que muda ao longo do tempo. Um vídeo em 360º apresenta ainda mais informações ao mesmo tempo e acrescenta desafios, pois nem tudo está dentro do nosso campo de visão. No entanto, proporciona ao utilizador uma nova experiência de visualização potencialmente imersiva. Exploramos técnicas de navegação para ajudar os utilizadores a compreenderem e navegarem facilmente um espaço de hipervídeo a 360º e proporcionar uma experiência de visualização a outro nível, através dum espaço hipermédia imersivo. As hiperligações levam o utilizador para outros conteúdos hipermédia relacionados, tais como textos, imagens e vídeos ou outras páginas na Web. Depois de terminar a reprodução ou visualização dos conteúdos relacionados, o utilizador poderá retornar à posição anterior no vídeo. Através da utilização de técnicas de sumarização, podemos ainda fornecer aos utilizadores um sumário de todo o conteúdo do vídeo para que possam visualizá-lo e compreendê-lo duma forma mais eficiente e flexível, sem necessitar de visualizar o vídeo todo em sequência. O vídeo tem provado ser uma das formas mais eficientes de comunicação, permitindo a apresentação de um leque enorme e variado de informação num curto período de tempo. Os vídeos em 360º podem fornecer ainda mais informação, podendo ser mapeados sobre projecções cilíndricas ou esféricas. A projecção cilíndrica foi inventada em 1796 pelo pintor Robert Barker de Edimburgo que obteve a sua patente. A utilização de vídeo na Web tem consistido essencialmente na sua inclusão nas páginas, onde são visualizados de forma linear, e com interacções em geral limitadas às acções de play e pause, fast forward e reverse. Nos últimos anos, os avanços mais promissores no sentido do vídeo interactivo parecem ser através de hipervídeo, proporcionando uma verdadeira integração do vídeo em espaços hipermédia, onde o conteúdo pode ser estruturado e navegado através de hiperligações definidas no espaço e no tempo e de mecanismos de navegação interactivos flexíveis. Ao estender o conceito de hipervídeo para 360º, surgem novos desafios, principalmente porque grande parte do conteúdo está fora do campo de visão. O player de hipervídeo a 360º tem que fornecer aos utilizadores mecanismos apropriados para facilitar a percepção da estrutura do hipervídeo, para navegar de forma eficiente no espaço hipervídeo a 360º e idealmente proporcionar uma experiência imersiva. Para poder navegar num espaço hipervídeo a 360º, necessitamos de novos mecanismos de navegação. Apresentamos os principais mecanismos concebidos para visualização deste tipo de hipervídeo e soluções para os principais desafios em hipermédia: desorientação e sobrecarga cognitiva, agora no contexto de 360º. Focamos, essencialmente, os mecanismos de navegação que ajudam o utilizador a orientar-se no espaço de 360º. Desenvolvemos uma interface que funciona por arrastamento para a navegação no vídeo em 360º. Esta interface permite que o utilizador movimente o vídeo para visualizar o conteúdo em diferentes ângulos. O utilizador só precisa de arrastar o cursor para a esquerda ou para a direita para movimentar o campo de visão. Pode no entanto movimentar-se apenas para um dos lados para dar a volta sem qualquer tipo de limitação. A percepção da localização e do ângulo de visualização actual tornou-se um problema devido à falta de limites laterais. Durante os nossos testes, muitos utilizadores sentiram-se perdidos no espaço de 360º, sem saber que ângulos é que estavam a visualizar. Em hipervídeo, a percepção de hiperligações é mais desafiante do que em hipermédia tradicional porque as hiperligações podem ter duração, podem coexistir no tempo e no espaço e o vídeo muda ao longo do tempo. Assim, são precisos mecanismos especiais, para torná-las perceptíveis aos utilizadores. Em hipervídeo em 360º, grande parte do conteúdo é invisível ao utilizador por não estar no campo de visão, logo será necessário estudar novas abordagens e mecanismos para indicar a existência de hiperligações. Criámos os Hotspots Availability e Location Indicators para permitir aos utilizadores saberem a existência e a localização de cada uma das hiperligações. O posicionamento dos indicadores de hotspots availabity no eixo da ordenada, nas margens laterais do vídeo, serve para indicar em que posição vertical está cada uma das hiperligações. O tamanho do indicador serve para indicar a distância do hotspot em relação ao ângulo de visualização. Quanto mais perto fica o hotspot, maior é o indicador. Os indicadores são semi-transparentes e estão posicionados nas margens laterais para minimizar o impacto que têm sobre o conteúdo do vídeo. O Mini Map também fornece informações acerca da existência e localização de hotspots, que deverão conter alguma informação do conteúdo de destino, para que o utilizador possa ter alguma expectativa acerca do que vai visualizar depois de seguir a hiperligação. Uma caixa de texto com aspecto de balão de banda desenhada permite acomodar várias informações relevantes. Quando os utilizadores seleccionam o hotspot, poderão ser redireccionados para um tempo pré-definido do vídeo ou uma página com informação adicional ou a selecção pode ser memorizada pelo sistema e o seu conteúdo ser mostrado apenas quando o utilizador desejar, dependendo do tipo de aplicação. Por exemplo, se a finalidade do vídeo for o apoio à aprendizagem (e-learning), pode fazer mais sentido abrir logo o conteúdo da hiperligação, pois os utilizadores estão habituados a ver aquele tipo de informação passo a passo. Se o vídeo for de entretenimento, os utilizadores provavelmente não gostam de ser interrompidos pela abertura do novo conteúdo, podendo optar pela memorização da hiperligação, e pelo seu acesso posterior, quando quiserem. Para além do título e da descrição do vídeo, o modo Image Map fornece uma visualização global do conteúdo do vídeo. As pré-visualizações (thumbnails) referem-se às cenas do vídeo e são representadas através duma projecção cilíndrica, para que todo o conteúdo ao longo do tempo possa ser visualizado. Permite também, de forma sincronizada, saber a cena actual e oferece ao utilizador a possibilidade de navegar para outras cenas. Toda a área de pré-visualização é sensível ao clique e determina as coordenadas da pré-visualização que o utilizador seleccionou. Uma versão mais condensada disponibiliza apenas a pré-visualização da parte central de cada uma das cenas. Permite a apresentação simultânea de um maior número de cenas, mas limita a visualização e a flexibilidade para navegar para o ângulo desejado de forma mais directa. Algumas funcionalidades também foram adicionadas à linha de tempo (timeline), ou Barra de Progresso. Para além dos tradicionais botões de Play, Pause e Tempo de Vídeo, estendemos a barra para adaptar a algumas características de uma página Web. Como é um Player desenvolvido para funcionar na internet, precisamos de ter em conta que é preciso tempo para carregar o vídeo. A barra de bytes loaded indica ao utilizador o progresso do carregamento do vídeo e não permite que o utilizador aceda às informações que ainda não foram carregadas. O hiperespaço é navegado em contextos espácio-temporais que a história recorda. A barra de memória, Memory Bar, fornece informação ao utilizador acerca das partes do vídeo que já foram visualizadas. O botão Toogle Full Screen alterna o modo de visualização do vídeo entre full e standard screen . O modo full screen leva o utilizador para fora das limitações do browser e maximiza o conteúdo do vídeo para o tamanho do ecrã. É mais um passo para um modo de visualização imersiva, por exemplo numa projecção 360º dentro duma Cave, como estamos a considerar explorar em trabalho futuro. Nesta dissertação, apresentamos uma abordagem para a visualização e interacção de vídeos em 360º. A navegação num espaço de vídeo em 360º apresenta uma nova experiência para grande parte das pessoas e não existem ainda intuições consistentes sobre o comportamento deste tipo de navegação. Os utilizadores, muito provavelmente, vão sentir o problema que inicialmente houve com o hipertexto, em que o utilizador se sentia perdido no hiperespaço. Por isso, o Player de Hipervídeo a 360º tem que ser o mais claro e eficaz possível para que os utilizadores possam interagir facilmente. O teste de usabilidade foi feito com base no questionário USE e entrevistas aos utilizadores de modo a determinar a usabilidade e experiência de acordo com os seus comentários, sugestões e preocupações sobre as funcionalidades, mecanismos de acesso ou de representação de informação fornecidos. Os resultados dos testes e comentários obtidos, permitiu-nos obter mais informação sobre a usabilidade do player e identificar as possíveis melhorias. Em resumo, os comentários dos utilizadores foram muito positivos e úteis que nos ajudará a continuar a trabalhar na investigação do Hipervídeo 360º. O trabalho futuro consiste na realização de mais testes de usabilidade e desenvolvimento de diferentes versões do Player de Hipervídeo em 360º, com mecanismos de navegação revistos e estendidos, com base nos resultados das avaliações. O Player de Hipervídeo em 360º não deverá ser apenas uma aplicação para Web, deverá poder integrar com quiosques multimédia ou outras instalações imersivas. Provavelmente serão necessárias novas funcionalidades e tipos de navegação para adaptar a diferentes contextos. O exemplo do Player de Hipervídeo em 360º apresentado neste artigo utiliza um Web browser e um rato como meio de apresentação e interacção. Com o crescimento das tecnologias de vídeo 3D, multi-toque e eye-tracking, podem surgir novas formas de visualização e de interacção com o espaço 360º. Estas novas formas trazem novos desafios mas também um potencial acrescido de novas experiências a explorar.In traditional video, the user is locked to the angle where the camera was pointing to during the capture of the video. With 360º video recording, there are no longer these boundaries, and 360º video capturing devices are becoming more common and affordable to the general public. Hypervideo stretches boundaries even further, allowing to explore the video and to navigate to related information. By extending the hypervideo concept into the 360º video, which we call 360º hypervideo, new challenges arise. Challenges for presenting this type of hypervideo include: providing users with an appropriate interface capable to explore 360º contents, where the video should change perspective so that the users actually get the feeling of looking around; and providing the appropriate affordances to understand the hypervideo structure and to navigate it effectively in a 360º hypervideo space, even when link opportunities arise in places outside the current viewport. In this thesis, we describe an approach to the design and development of an immersive and interactive interface for the visualization and navigation of 360º hypervideos. Such interface allow users to pan around to view the contents in different angles and effectively access related information through the hyperlinks. Then a user study was conducted to evaluate the 360º Hypervideo Player’s user interface and functionalities. By collecting specific and global comments, concerns and suggestions for functionalities and access mechanisms that would allow us to gain more awareness about the player usability and identify directions for improvements and finally we draw some conclusions and opens perspectives for future work

Atmospheric and Oceanographic Information Processing System (AOIPS) system description

The development of hardware and software for an interactive, minicomputer based processing and display system for atmospheric and oceanographic information extraction and image data analysis is described. The major applications of the system are discussed as well as enhancements planned for the future

Motion parallax for 360° RGBD video

We present a method for adding parallax and real-time playback of 360° videos in Virtual Reality headsets. In current video players, the playback does not respond to translational head movement, which reduces the feeling of immersion, and causes motion sickness for some viewers. Given a 360° video and its corresponding depth (provided by current stereo 360° stitching algorithms), a naive image-based rendering approach would use the depth to generate a 3D mesh around the viewer, then translate it appropriately as the viewer moves their head. However, this approach breaks at depth discontinuities, showing visible distortions, whereas cutting the mesh at such discontinuities leads to ragged silhouettes and holes at disocclusions. We address these issues by improving the given initial depth map to yield cleaner, more natural silhouettes. We rely on a three-layer scene representation, made up of a foreground layer and two static background layers, to handle disocclusions by propagating information from multiple frames for the first background layer, and then inpainting for the second one. Our system works with input from many of today''s most popular 360° stereo capture devices (e.g., Yi Halo or GoPro Odyssey), and works well even if the original video does not provide depth information. Our user studies confirm that our method provides a more compelling viewing experience than without parallax, increasing immersion while reducing discomfort and nausea

Leveraging eXtented Reality & Human-Computer Interaction for User Experi- ence in 360◦ Video

EXtended Reality systems have resurged as a medium for work and entertainment. While 360o video has been characterized as less immersive than computer-generated VR, its realism, ease of use and affordability mean it is in widespread commercial use. Based on the prevalence and potential of the 360o video format, this research is focused on improving and augmenting the user experience of watching 360o video. By leveraging knowledge from Extented Reality (XR) systems and Human-Computer Interaction (HCI), this research addresses two issues affecting user experience in 360o video: Attention Guidance and Visually Induced Motion Sickness (VIMS). This research work relies on the construction of multiple artifacts to answer the de- fined research questions: (1) IVRUX, a tool for analysis of immersive VR narrative expe- riences; (2) Cue Control, a tool for creation of spatial audio soundtracks for 360o video, as well as enabling the collection and analysis of captured metrics emerging from the user experience; and (3) VIMS mitigation pipeline, a linear sequence of modules (including optical flow and visual SLAM among others) that control parameters for visual modi- fications such as a restricted Field of View (FoV). These artifacts are accompanied by evaluation studies targeting the defined research questions. Through Cue Control, this research shows that non-diegetic music can be spatialized to act as orientation for users. A partial spatialization of music was deemed ineffective when used for orientation. Addi- tionally, our results also demonstrate that diegetic sounds are used for notification rather than orientation. Through VIMS mitigation pipeline, this research shows that dynamic restricted FoV is statistically significant in mitigating VIMS, while mantaining desired levels of Presence. Both Cue Control and the VIMS mitigation pipeline emerged from a Research through Design (RtD) approach, where the IVRUX artifact is the product of de- sign knowledge and gave direction to research. The research presented in this thesis is of interest to practitioners and researchers working on 360o video and helps delineate future directions in making 360o video a rich design space for interaction and narrative.Sistemas de Realidade EXtendida ressurgiram como um meio de comunicação para o tra- balho e entretenimento. Enquanto que o vídeo 360o tem sido caracterizado como sendo menos imersivo que a Realidade Virtual gerada por computador, o seu realismo, facili- dade de uso e acessibilidade significa que tem uso comercial generalizado. Baseado na prevalência e potencial do formato de vídeo 360o, esta pesquisa está focada em melhorar e aumentar a experiência de utilizador ao ver vídeos 360o. Impulsionado por conhecimento de sistemas de Realidade eXtendida (XR) e Interacção Humano-Computador (HCI), esta pesquisa aborda dois problemas que afetam a experiência de utilizador em vídeo 360o: Orientação de Atenção e Enjoo de Movimento Induzido Visualmente (VIMS). Este trabalho de pesquisa é apoiado na construção de múltiplos artefactos para res- ponder as perguntas de pesquisa definidas: (1) IVRUX, uma ferramenta para análise de experiências narrativas imersivas em VR; (2) Cue Control, uma ferramenta para a criação de bandas sonoras de áudio espacial, enquanto permite a recolha e análise de métricas capturadas emergentes da experiencia de utilizador; e (3) canal para a mitigação de VIMS, uma sequência linear de módulos (incluindo fluxo ótico e SLAM visual entre outros) que controla parâmetros para modificações visuais como o campo de visão restringido. Estes artefactos estão acompanhados por estudos de avaliação direcionados para às perguntas de pesquisa definidas. Através do Cue Control, esta pesquisa mostra que música não- diegética pode ser espacializada para servir como orientação para os utilizadores. Uma espacialização parcial da música foi considerada ineficaz quando usada para a orientação. Adicionalmente, os nossos resultados demonstram que sons diegéticos são usados para notificação em vez de orientação. Através do canal para a mitigação de VIMS, esta pesquisa mostra que o campo de visão restrito e dinâmico é estatisticamente significante ao mitigar VIMS, enquanto mantem níveis desejados de Presença. Ambos Cue Control e o canal para a mitigação de VIMS emergiram de uma abordagem de Pesquisa através do Design (RtD), onde o artefacto IVRUX é o produto de conhecimento de design e deu direcção à pesquisa. A pesquisa apresentada nesta tese é de interesse para profissionais e investigadores tra- balhando em vídeo 360o e ajuda a delinear futuras direções em tornar o vídeo 360o um espaço de design rico para a interação e narrativa

LONG-TERM MULTI-DIMENSIONAL INTERACTIVE TIME-LAPSE PHOTOGRAPHY USING MICROSOFT KINECT

In this thesis, a method is presented for the capture and interactive presentation of long-term multi-dimensional time-lapse photography. Time-lapse capture is commonly used for the observation based study of relatively long term phenomena such as plant growth and weather patterns. In terms of filmic devices, the visual time compression effect is complementary to slow motion and is nearly as prevalent. In this project, commonly available camera and computer equipment is used to capture images autonomously with minimal system supervision. A set of images is established, using long term, short interval continuous capture at a fixed position. Results are presented demonstrating dynamic movement within this set using the Microsoft Kinect sensor for Xbox 360 to evaluate participant gestures in real-time. Viewers\u27 tracked movements and positions motivate specific frame selection and playback order, allowing independent navigation through the time-lapse, independently by time of day, time of season, and in any order participants can obtain with their own movement and performance

Interactive Videos in IPTV using Hypervideo Links

[EN] One of the main advantages of Internet Protocol Television (IPTV) is the capability of full duplex communication between the Television (TV) provider and the clients which permits the interactivity of both. From this interactivity, TV providers can obtain extra information from clients. Moreover, clients can even take profit from this type of communication that allows them surfing between videos. However, this feature cannot be used in Digital Terrestrial Television (DTT). This paper shows the design and development of an interactive video for IPTV services that contains hypervideo links with additional information and content that is very useful for viewers. Furthermore, we detail the protocol used to maintain the service between the TV provider and the clients to maintain the service. Finally, the system is tested in a real scenario and the resulting measurements are provided in order to evaluate the network performance needed to offer an adequate service to each client because according to results shows, the use of hypervideo links does not imply an important increase in the ratio of packets per second.This work has been partially supported by the Postdoctoral Scholarship Contratos Postdoctorales UPV 2014 (PAID-10-14) of the Universitat Politècnica de València , by the Programa para la Formación de Personal Investigador (FPI-2015-S2-884) of the Universitat Politècnica de València .Jimenez, JM.; Lloret, J.; Abdullah, MT.; Sendra, S. (2017). Interactive Videos in IPTV using Hypervideo Links. Network Protocols and Algorithms. 9(3-4):77-93. https://doi.org/10.5296/npa.v9i3-4.12540S779393-