Adquisición y visualización de vídeo 3D

La visualización de imágenes en 3D es posible gracias a los sistemas estereoscópicos, que nos permiten capturar diferentes vistas de una misma escena y mediante el procesado de estas se consigue extraer información de profundidad que nos permite realizar el efecto. El sistema estereoscópico está formado por dos cámaras convencionales situadas a una distancia de unos 65mm con el fin de simular la vista humana. El objetivo de este proyecto es realizar un sistema estereoscópico y procesar las imágenes obtenidas por este sistema, para finalmente lograr el efecto 3D. Esto lo logramos por medio de un proceso de calibración mediante los parámetros intrínsecos (internos de la cámara) y extrínsecos (informan de la rotación y traslación de los ejes de referencia de las cámaras respecto a los de la escena), conseguidos a través de imágenes controladas. Este proceso es conocido como rectificación del par estéreo y consiste en alinear los puntos de las dos vistas de modo que consigamos tener una correspondencia entre las dos vistas y la escena. Una vez calibrado el sistema estereoscópico se procesan las imágenes para visualizarlas en diferentes modos: anaglífico (método de visualización directa) y Side by Side (método que requiere de procesado y dispositivos necesarios para visualizar mediante la técnica de secuencia de frames alternados). Por tanto, se obtienen diferentes modos de visualización para su posterior transmisión, objetivo de otros TFC. El sistema estereoscópico es la fase inicial de un sistema completo de transmisión de imágenes, el cual dará el flujo de entrada con las posibilidades anteriormente expuestas. El sistema completo está compuesto por las siguientes fases: adquisición, codificación, transmisión, decodificación y visualización de imágenes en tres dimensiones

Edición estereoscópica

El objetivo de este trabajo es adquirir los conocimientos teóricos y técnicos sobre 3D estereoscópico (un sistema capaz de recoger información visual tridimensional y crear la ilusión de profundidad mediante una imagen estereográfica) para, posteriormente, explicar las pautas a seguir en la grabación de unos clips de vídeo y proceder a la edición de los mismos mediante el uso de distintos tipos de software. En este trabajo se pretende exponer todo lo necesario para que un usuario doméstico pueda crear y disfrutar de un vídeo en 3D estereoscópico. Dentro de esta tecnología se estudiarán las formas de visión que existen actualmente en el mercado, así como los métodos para llevar a cabo las grabaciones y, como no, la edición y postproducción del material. En la parte de postproducción se estudiarán los métodos de edición para distintos software comparando funcionalidades, uso de hardware adicional, plugins externos, facilidades de uso y costes de cada uno de ellos.The goal of this paper is to acquire the theoric and technic knowledge on stereoscopic 3D (a system capable of collecting three-dimensional visual information and create the illusion of depth by a stereographic image) to subsequently explain the guidelines to follow in recording some video clips and proceed to edit them by using different types of software. In this paper is intended to expose everything you need order for a home user can create and enjoy a video in stereoscopic 3D. Whithin this technology will be study the vision forms that currently exist in the market , the recording methods and of course the material postproduction and edition. In the part of postproduction will be study the edition methods of different softwares comparing functionalities, use of additional hardware, external plugins, ease of use and cost of each of them.Català Sarmiento, C. (2014). Edición estereoscópica. Universitat Politècnica de València. http://hdl.handle.net/10251/37172Archivo delegad

Evaluación de la QoE en un sistema de streaming adaptativo de vídeo 3D basado en DASH

[ES] La distribución de contenidos multimedia, y en particular el streaming de vídeo, domina actualmente el tráfico global de Internet y su importancia será incluso mayor en el futuro. Miles de títulos se agregan mensualmente a los principales proveedores de servicios, como Netflix, YouTube y Amazon. Y de la mano del consumo de contenidos de alta definición que se convierte en la principal tendencia, se puede observar nuevamente un incremento en el consumo de contenidos 3D. Esto ha hecho que las temáticas relacionadas con la producción de contenidos, codificación, transmisión, Calidad de Servicio (QoS) y Calidad de Experiencia (QoE) percibidas por los usuarios de los sistemas de distribución de vídeo 3D sean un tema de investigación con numerosas contribuciones en los últimos años. Esta tesis aborda el problema de la prestación de servicios de transmisión de vídeo 3D bajo condiciones de red de ancho de banda variable. En este sentido, presenta los resultados de la evaluación de la QoE percibida por los usuarios de los sistemas de vídeo 3D, analizando principalmente el impacto de los efectos introducidos en dos de los elementos de la cadena de procesamiento de vídeo 3D: la etapa de codificación y el proceso de transmisión. Para analizar los efectos de la codificación en la calidad del vídeo 3D, en la primera etapa se aborda la evaluación objetiva y subjetiva de la calidad del vídeo, comparando el rendimiento de diferentes estándares y métodos de codificación, con el fin de identificar aquellos que logran la mejor relación entre calidad, tasa de bits y tiempo de codificación. Así mismo, en el contexto de la transmisión en un entorno simulcast, se evalúa la eficacia de la utilización de las codificaciones asimétricas para la transmisión de vídeo 3D, como una alternativa para la reducción del ancho de banda manteniendo la calidad global. En segundo lugar, para el estudio del impacto y el rendimiento del proceso de transmisión, se ha trabajado sobre la base de un sistema de transmisión dinámica adaptativa sobre HTTP (DASH) en el contexto de la transmisión de vídeo tanto 2D como 3D, utilizando diferentes escenarios de variación de ancho de banda. El objetivo ha sido el desarrollo de un marco de referencia para la evaluación de la QoE en escenarios de transmisión adaptativa de vídeo 3D, que permite analizar el impacto en la QoE del usuario frente a diferentes patrones de variación del ancho de banda, así como el rendimiento del algoritmo de adaptación frente a estos escenarios. El trabajo se enfoca en identificar el impacto en la Calidad de Experiencia del usuario que tienen aspectos como: la frecuencia, el tipo, el alcance y la ubicación temporal de los eventos de variación del ancho de banda. El sistema propuesto permite realizar mediciones de rendimiento de forma automatizada y sistemática para la evaluación de los sistemas DASH en el servicio de distribución de vídeo 2D y 3D. Se ha utilizado Puppeteer, la librería Node.js desarrollada por Google, que proporciona una API de alto nivel, para automatizar acciones en el protocolo Chrome Devtools, como iniciar la reproducción, provocar cambios de ancho de banda y guardar los resultados de los procesos de cambio de calidad, marcas de tiempo, paradas, etc. A partir de estos datos, se realiza un procesamiento que permite la reconstrucción del vídeo visualizado, así como la extracción de métricas de calidad y la evaluación de la QoE de los usuarios utilizando la recomendación ITU-T P.1203.[CA] La distribució de continguts multimèdia, i en particular el streaming de vídeo, domina actualment el trànsit global d'Internet i la seua importància serà fins i tot mes gran en el futur. Milers de títols s'afegeixen mensualment als principals proveïdors de serveis, com ara Netflix, YouTube i Amazon. I de la mà del consum de continguts d'alta definició que es converteix en la tendència principal, es pot observar novament un increment en el consum de continguts 3D. Això ha fet que les temàtiques relacionades amb la producció de continguts, codificació, transmissió, Qualitat de Servei (QoS) i Qualitat d'Experiència (QoE) percebudes pels usuaris dels sistemes de distribució de vídeo 3D siguen un tema de recerca amb nombroses contribucions en els últims anys. Aquesta tesi aborda el problema de la prestació de serveis de transmissió de vídeo 3D sota condicions de xarxa d'ample de banda variable. En aquest sentit, presenta els resultats de l'avaluació de la QoE percebuda pels usuaris dels sistemes de vídeo 3D, analitzant principalment l'impacte dels efectes introduïts en dos dels elements de la cadena de processament de vídeo 3D: l'etapa de codificació i el procés de transmissió. Per analitzar els efectes de la codificació en la qualitat del vídeo 3D, a la primera etapa s'aborda l'avaluació objectiva i subjectiva de la qualitat del vídeo, comparant el rendiment de diferents estàndards i mètodes de codificació, per tal d'identificar aquells que aconsegueixen la millor relació entre qualitat, taxa de bits i temps de codificació. Així mateix, en el context de la transmissió en un entorn simulcast, s'avalua l'eficàcia de la utilització de les codificacions asimètriques per la transmissió de vídeo 3D, com una alternativa per la reducció de l'ampleada de banda mantenint la qualitat global. En segon lloc, per a l'estudi de l'impacte i el rendiment del procés de transmissió, s'ha treballat sobre la base d'un sistema de transmissió dinàmica adaptativa sobre HTTP (DASH) en el context de la transmissió de vídeo tant 2D com 3D, utilitzant diferents escenaris de variació d'ample de banda. L'objectiu ha estat el desenvolupament d'un marc de referència per a l'avaluació de la QoE en escenaris de transmissió adaptativa de vídeo 3D, que permet analitzar l'impacte en la QoE de l'usuari davant de diferents patrons de variació de l'ample de banda; així com el rendiment de l'algorisme d'adaptació davant d'aquests escenaris. El treball s'enfoca a identificar l'impacte a la Qualitat d'Experiència de l'usuari que tenen aspectes com ara: la freqüència, el tipus, l'abast i la ubicació temporal dels esdeveniments de variació de l'ample de banda. El sistema proposat permet realitzar mesuraments de rendiment de manera automatitzada i sistemàtica per a l'avaluació dels sistemes DASH en el servei de distribució de vídeo 2D i 3D. S'ha utilitzat Puppeteer, la llibreria Node.js desenvolupada per Google, que proporciona una API d'alt nivell, per automatitzar accions al protocol Chrome Devtools, com iniciar la reproducció, provocar canvis d'ample de banda i desar els resultats dels processos de canvi de qualitat, marques de temps, parades, etc. A partir d'aquestes dades, es fa un processament que permet la reconstrucció del vídeo visualitzat, així com l'extracció de mètriques de qualitat i l'avaluació de la QoE dels usuaris fent servir la recomanació ITU-T P.1203.[EN] The distribution of multimedia content, and in particular video streaming, currently dominates global Internet traffic and will become even more important in the future. Thousands of titles are added monthly to major service providers such as Netflix, YouTube and Amazon. In addition to the consumption of high-definition content becoming the main trend, an increase in the consumption of 3D content can be observed again. This fact has caused that issues related to content production, encoding, transmission, Quality of Service (QoS) and Quality of Experience (QoE) perceived by users of 3D video distribution systems became a research topic with numerous contributions in recent years. This thesis addresses the problem of providing 3D video streaming services under variable bandwidth network conditions. In this sense, it presents the results of the evaluation of the QoE perceived by the users of 3D video systems, analyzing mainly the impact of the effects introduced in two of the elements of the 3D video processing chain: the encoding stage and the transmission process. To analyze the effects of the encoding process on the quality of 3D video, the first stage deals with the objective and subjective evaluation of video quality, comparing the performance of different encoding standards and methods, in order to identify those that achieve the best ratio between quality, bit rate and encoding time. Also, in the context of transmission in a simulcast environment, the advantages of using asymmetric coding for 3D video transmission is evaluated as an alternative for bandwidth reduction while maintaining overall quality. Secondly, for the study of the impact and performance of the transmission process, the work has been carried out on the basis of an adaptive dynamic over HTTP (DASH) transmission system in the context of both 2D and 3D video transmission, using different bandwidth variation scenarios. The aim has been to develop a framework for the evaluation of QoE in 3D adaptive video streaming scenarios, which allows analyzing the impact on the user's QoE against different bandwidth variation patterns, as well as the performance of the adaptation algorithm under these scenarios. The work focuses on identifying the impact on the user's Quality of Experience in aspects such as: frequency, type, range and temporal location of bandwidth variation events. The proposed system allows to perform performance measurements in an automated and systematic way for the evaluation of DASH systems in the 2D and 3D video distribution service. The tool Puppeteer, the Node.js library developed by Google, has been used, which provides a high-level API to automate actions in the Chrome Devtools protocol, such as starting playback, causing bandwidth changes and saving the results of the quality change processes, timestamps, stops, etc. From this data, a further processing is performed that allows the reconstruction of the displayed video, as well as the extraction of quality metrics and the evaluation of the QoE of the users using the ITU-T P.1203 recommendation.Guzmán Castillo, PF. (2022). Evaluación de la QoE en un sistema de streaming adaptativo de vídeo 3D basado en DASH [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/186354TESI

Realidad virtual aplicada a la arquitectura: estudio de aplicación de la tecnología para el desarrollo de videojuegos en la visualización AR

Este TFM analiza, en primer lugar y desde distintos puntos de vista, la informática gráfica aplicada a la arquitectura (historia, software usado por el arquitecto, método clásico de elaboración de una infografía y conceptos sobre renderizado). Posteriormente estudia la tecnología de la Realidad Virtual y sus últimas aplicaciones en el ámbito de la arquitectura. Por último, se estudia la integración de modelos tridimensionales creados con programas CAD y BIM en entornos virtuales mediante el uso de motores 3D usados en el desarrollo de videojuegos, obteniendo distintas conclusiones sobre el uso de esta tecnología para la creación de entornos arquitectónicos 3D interactivos de bajo coste.López-Tarruella Maldonado, J. (2013). Realidad virtual aplicada a la arquitectura: estudio de aplicación de la tecnología para el desarrollo de videojuegos en la visualización AR. http://hdl.handle.net/10251/27657.Archivo delegad

Implementación y evaluación de algoritmos para la visualización de imágenes de campos de luz

Tesis (Magister en Análisis y Procesamiento de Imágenes)-- Universidad Nacional de Córdoba, Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación, 2018.Maestría conjunta con la Facultad de Cs. Exactas Físicas y Naturales-UNC.En la presente tesis determinamos las posibilidades de la utilización del modelo de campos de luz para generar nuevas representaciones de una escena 3D analizando la información espacio-angular que contiene la función plenóptica y su codificación en una matriz 4D, seleccionando parametrización de dos planos paralelos. Implementamos dicha codificación, visualización mutiperspectiva y reenfoque en el dominio espacial y frecuencial, basados en numerosos autores y un dispositivo experimental. Evaluamos los algoritmos en base a tiempos de proceso, preservación de los atributos fotométricos de la escena y rangos de reenfoque. Concluimos que la fotografía plenóptica es una potente herramienta para visualización 3D.In this thesis we determine the possibilities of using the light field model to generate new representations of a 3D scene by analyzing the space-angular information that contains the plenoptic function and its coding in a 4D matrix, selecting parametrization of two parallel planes. We implemented this coding, mutiperspective visualization and refocusing in the spatial and frequency domain, based on numerous authors and an experimental device. We evaluate the algorithms based on process times, preservation of the photometric attributes of the scene and refocus ranges. We conclude that the plenopic photography is a powerful tool for 3D visualizatio

Estudio de los principios y fundamentos holográficos interactivos, orientado a la comunicación y difusión patrimonial de La Moya de Calpi.

Se realizó el estudio de los principios y fundamentos holográficos interactivo, ondas, dispersión, interferencia, convergencia, divergencia de los rayos de luz, involucrados en el registro y la reconstrucción de un holograma, con el objetivo de aplicarlos en la comunicación y difusión patrimonial de la Moya de Calpi. Se procedió a realizar cuatro experimentos que aplican los principios holográficos. Utilizando computadoras, proyectores lcd de 3000 lumen, sensor de movimiento Kinect, humidificador y una pirámide de vidrio y los software Autodesk 3ds Max , Adobe CS6, Kinect Mouse y librerías SDK. Para el estudio se basó en los sistemas y prototipos de reproducción holográfica desde su aparición en 1947 hasta los sistemas actuales que hacen el uso y combinación de nuevas tecnologías. Posteriormente se realizaron cuatro experimentos, el uno y dos dieron un 0% en sus resultados, mientras que el tercero y el cuarto experimento dieron resultados de un 70% y 100% en la reconstrucción y virtualización de las piezas patrimoniales y edificaciones de la Moya de Calpi, y los resultados de la interacción fueron de un 100%. Por lo que se concluye que al reconstruir un holograma solo con la intersección de haces de luz no se puede generar, ya que la dispersión de los rayos de luz en el espacio y el ambiente no permite la intersección y visión al alcance del ojo humano, logrando generar un holograma sobre una superficie transparente; Se recomienda la creación de un laboratorio dentro de la Escuela de Diseño Gráfico donde se puedan realizar estudios sobre el uso de nuevas tecnologías y el manejo de luz convencional y luz láser donde podríamos generar, mejorar y dar más realismo a nuevas formas de comunicación visual en 3d dimensiones.The study interactive holographic principles and foundations, waves, dispersion, interference, convergence, divergence of light rays, involved in the registration and reconstruction of a hologram is made, in order to apply them in the communication and dissemination of heritage Moya de Calpi. It proceeded to perform four experiments applying holographic principles. Using computers, LCD projects 3000 lumen, motion Kinect sensor, a humidifier and a glass pyramid, and software such as: Autodesk 3ds Max, Adobe CS6, Kinect Mouse and finally SDK libraries. The study was based on systems and prototypes of holographic reproduction since its emergence in 1947 to the current systems that use and combination of new technologies. Four experiments were conducted later, the one and two gave 0% on its results, while the third and fourth experiment gave results of 70% and 100% in the reconstruction and virtualization of heritage pieces and buildings of Moya de Calpi and the interaction results were 100%. Therefore it is concluded that when reconstructing a single hologram with intersecting light beams cannot be generated because the dispersion of light rays in space and the environment does not allow the intersection and vision within reach of the human eye, able to generate a hologram on a transparent surface. It is recommended the creation of a laboratory within the School of Graphic Design, where students can conduct studies on the use of new technologies and management of conventional light and laser light which could generate, improve and give more realism to new forms of visual communication in 3D dimensions

Estudio y mejora de la técnica en representación de información tridimensional y bidimensional sobre display

En esta tesis se abordan diferentes cuestiones relacionadas con el procesamiento digital de imágenes condicionadas a la representación y visualización de las mismas. En primer lugar, se ha estudiado la representación y análisis de la función de light-field sobre displays automultiscópicos. Esto se consigue presentando a cada ojo un conjunto de imágenes similares, pero diferenciables en tanto a la disparidad espacial obtenida en relación a la distancia real de los objetos presentes en la escena. Específicamente, esta parte del trabajo se ha elaborado sobre el concepto de display multicapa, siendo éste, esencialmente, un dispositivo compuesto por múltiples capas en las que es posible representar diferentes imágenes, y cuya superposición permite proyectar direccionalmente información que cumpla los requisitos anteriormente descritos. La contribución en este sentido es la mejora de los algoritmos ya existentes para la síntesis de la función de light-field. Los métodos numéricos comúnmente empleados son muy sensibles al mal condicionamiento del problema, y por tanto, dependen enormemente de la solución inicial del problema. Se analizan diferentes métodos, y se presentan dos alternativas que mejoran los resultados previos sobre el método. como generalización del algoritmo WNMF, en tomografía de la atmósfera. Además se ha estudiado un método que permite mejorar la resolución de las imágenes mostradas por encima del límite que el ancho de banda del dispositivo determina. Esto se ha conseguido aplicando un desenfoque artificial al sistema observado y pre-compensando la imagen representada teniendo en cuenta el diámetro del círculo de confusión. Finalmente, se presenta una técnica basada en la medida y caracterización de un display con microlentes para mejorar la percepción de un observador no emétrope

Incidencia de la utilización de modelos moleculares del tipo barras o esferas y virtuales en la comprensión del concepto de tridimensionalidad molecular en alumnos de secundaria

Resumen: En la enseñanza y el Aprendizaje de los conceptos básicos de la química, se requiere de un nivel de abstracción significativo, por parte del alumno y de estrategias cognitivas eficientes por parte del docente, que ayuden a la comprensión y el apropiamiento de los conceptos fundamentales de esta ciencia natural; lo anterior es debido en gran medida a la naturaleza del concepto de molécula, como una unidad tridimensional (objeto real) de proporciones infinitesimales, que no es tangible para los sentidos. El reconocimiento de la unidad molecular como un objeto tridimensional, al cual le son aplicables los principios fundamentales de la geometría, como son la existencia de ángulos y distancias de enlace, orientaciones espaciales de algunas de sus partes constitutivas, al igual que las formas tridimensionales de cada molécula y sus posibles variaciones espaciales, obtenidas por alteraciones en los contenidos de energía, tanto en los entes moleculares individuales, como en sus agrupamientos, son el prerrequisito esencial para entender la propiedades químicas, físicas y biológicas de las sustancias que nos rodean, de igual forma son requerimientos fundamentales para el diseño y la predicción de las aplicaciones de los nuevos compuestos. Como objetivo principal de este trabajo nos propusimos realizar una revisión bibliográfica, sobre las estrategias y los resultados obtenidos de la utilización de modelos moleculares, que le permitan al alumno una mayor comprensión del concepto de tridimensionalidad molecular y además posibiliten visualizar y analizar las moléculas a través de ellos; En esta revisión hemos encontrado un buen número de estrategias, que involucran la utilización de modelos y como resultado se han podido dinamizar las clases y obtener un mayor interés por parte de los estudiantes, lo anterior tiene gran trascendencia en todas las áreas de la química y muy especialmente en la química orgánica, debido al gran número de moléculas totales (incluyendo los isómeros conformacionales) conocidas. Se demuestra que el uso de modelos moleculares “físicos” es una herramienta de tipo metodológico, que permite al docente y al estudiante, apropiarse con mayor facilidad del aprendizaje de la química y la construcción de conceptos, igualmente los desarrollos computacionales también suministran una herramienta virtual, que es tan manipulable como los modelos físicos. En la revisión encontramos que mediante la manipulación física y tridimensional de los modelos, el estudiante se motiva y establece un sin número de interrelaciones, observaciones, diferencias y complementaciones, que bajo formas tradicionales de docencia utilizando sistemas lineales, o planos o motivando la abstracción le sería muy difícil o casi imposible de entender. Los modelos moleculares, se constituyen no solo como un recurso en la explicación del docente, sino también, como una alternativa valiosa, que permite al alumno un aprendizaje más acertado de la Química. La experiencia muestra que la utilización de los modelos moleculares ha generado mejores resultados académicos en los estudiantes que los han utilizado, con relación a los que no han accedido a ellosAbstract: The teaching and learning of the basic concepts of chemistry requires a significant level of abstraction by students, and efficient cognitive strategies by the teacher to help to the understanding and appropriation of the fundamental concepts of natural science. This is largely due to the nature of the concept of molecule, a three dimensional unit (actual object) of infinitesimal proportions, which is not understandable by our senses. The acknowledgment of the molecular unit as a three-dimensional object, to which the fundamental principles of geometry is applied, such as the existence of bond angles and distances, spatial orientations of some of its constituent parts, as well as three-dimensional forms of each molecule and their spatial variations, obtained by alterations in energy content, both in individual molecular entities, as in their groups, are the essential prerequisite for understanding the chemical, physical and biological substances around us. Likewise, they are fundamental requirements for the design and prediction of the applications of the new compounds. The main propose of this work is to review literature on strategies and the results obtained with the use of molecular similes (models), which allows students to get a greater understanding of the concept of three-dimensional molecular and also to enable them to visualize and analyze the molecules through them. In this review we have found a number of strategies that involve the use of models and as a result we have been able to inspire the classes and get more interest from students. The said above is of great importance in all areas of chemistry and especially in organic chemistry, due to the large number of total molecules known. We show that the use of "physical" molecular models is a methodological tool that allows both the teacher and the student, a more easily appropriate learning of chemistry concepts and building. But the computational developments also provide a virtual tool which is so manipulated as the physical model. The review found that by manipulating three-dimensional physical models, students get encouraged and are able to establish a number of relationships, observations, differences and additions that traditional forms of teaching using linear, flat or abstraction models would not be able to motivating him or almost impossible to achieve the goal. The molecular model is not only a useful resource to the teacher for explaining but also as a valuable alternative, which allows students more successful learning of chemistry. Experience shows that the use of molecular models has generated better academic results, comparative to students who do not get access to the