Realidad virtual y tecnología estereoscópica anaglifo

Materiales de Construcción (para cada equipo)

Materiales Requeridos

• Gafas 3D (1 por equipo): verde / rojo y rojo / cian
• Para hacer tus propias gafas 3D, http://www.wikihow.com/Make-Your-Own-3D-Glasses
• 3 hojas de transparencias
• 2 hojas de papel blanco
• Marcadores permanentes en rojo, verde y cian (o azul si el cian no está disponible).
• Marcador negro no permanente
• Tijeras
• Regla

Reto de Diseño

Eres un equipo de ingenieros al que se le ha dado el desafío de completar 4 actividades y 1 desafío. Aprenderás sobre realidad virtual, imágenes en 3D y tecnologías anaglifo. Tendrá discusiones con la clase sobre sus hallazgos.

Criterios

• Completa 4 actividades.
• Completa 1 desafío.
• Tenga una discusión en clase.

Limitaciones

• Utilizar solo los materiales proporcionados.

1. Reparta la hoja de trabajo de Realidad Virtual, así como algunas hojas de papel para dibujar diseños.
2. Utilice los enlaces de la sección "Profundizando" para explorar tecnologías de realidad virtual y gafas anaglifo. Comparta lo siguiente: La informática es una ciencia y, como tal, utiliza resultados científicos para crear tecnologías. La experimentación sistemática antes de la tecnología de la construcción es una parte esencial del diseño. Comprender cómo funciona un fenómeno natural solo ocurre cuando se obtienen buenos resultados a partir de un experimento. Esta lección proporciona a los estudiantes una muestra de cómo los diseñadores de cascos de realidad virtual tomaron decisiones al diseñar su tecnología. Los cascos de realidad virtual proyectan dos imágenes diferentes, una para cada ojo. Algunas tecnologías mezclan el fondo real con una técnica de renderizado 3D análoga a los 'anaglifos'. Los estudiantes experimentan con gafas anaglifo para comenzar a comprender la complejidad de la informática involucrada en la representación de una imagen 3D dentro de los auriculares.
3. Revise el Proceso de Diseño de Ingeniería, el Desafío de Diseño, los Criterios, las Limitaciones y los Materiales.
4. Explique a los estudiantes que completarán 4 actividades y luego un desafío. (1 hora recomendada para cada uno)
5. Actividad 1: Vea el video IEEE Career con sus estudiantes.
   • https://ieeetv.ieee.org/careers/building-worlds-in-virtual-reality-exploring-careers-in-engineering-and-technology
   • Analice los siguientes puntos importantes del video.
     - ¿Qué se necesita para crear realidad virtual?
     - ¿Cómo es esta informática?
     - ¿Cómo impactan los resultados científicos en el diseño?
     - De las tecnologías de realidad virtual mostradas en los videos, ¿cuáles fueron las más impresionantes y por qué?
6. Actividad 2: Distribuir gafas 3D y ver el sitio web a través de gafas 3D
   • http://www.math.brown.edu/~banchoff/Yale/project14/glasses.html
7. Actividad 3: Seleccione algunas imágenes de muestra en 3D buscando en línea. Tenga cuidado de que las imágenes que seleccione sean apropiadas para su aula y la cultura escolar. Haga que sus alumnos experimenten y tomen notas:
   • ¿Puedes ver imágenes verdes / rojas con lentes rojos / cian?
   • ¿Qué tecnología parece funcionar mejor?
   • ¿Qué pasa si pones los vasos al revés? ¿Todavía funcionan?
   • ¿Por qué es verde / rojo y rojo / cian? ¿Importa el orden del color?
8. Actividad 4: Divida a sus estudiantes en pequeños equipos de 3 o 4 estudiantes por equipo, y pídales que respondan las preguntas de la Hoja de trabajo del estudiante 1. Deje suficiente tiempo al final para que un miembro de cada grupo dé una 'charla relámpago' de un máximo de 3 minutos resumiendo sus hallazgos. Deje tiempo para un análisis resumido de todas las presentaciones.
9. Explique a los alumnos que ahora deben completar un Desafío para aprender técnicas de anaglifo. (Se recomienda 1 hora). Refuerce que durante la primera hora estuvieron explorando y en esta hora están haciendo experimentos formales.
10. Divida a sus estudiantes en equipos (máximo de cuatro estudiantes cada uno). Asegúrese de dejar al menos 10 minutos al final de la sesión para discutir los resultados.
11. Distribuya la Hoja de trabajo 2 y los materiales.
12. La hoja de trabajo 2 pide a los estudiantes que dibujen una imagen simple. A continuación se proporciona una muestra de rojo y verde. Compártelas con tus alumnos o crea tus propias muestras.
13. Indique a los estudiantes que midan y marquen el centro de la imagen. Tenga una breve discusión sobre lo que eso significa.
14. Puede darles una definición o hacer que acepten una. Normalmente, necesitará definir un "centro" de una imagen. Puede crear un 'cuadro delimitador' alrededor de la imagen, ubicar los puntos medios de los bordes horizontal y vertical y colocar un pequeño punto discreto en la intersección de las líneas dibujadas desde los respectivos bordes verticales y horizontales. (En otras palabras, cree una ventana de cuatro paneles, pero solo marque el centro, no las líneas que se cruzan).
15. Indique a los estudiantes que completen los siguientes pasos (descritos en la Hoja de trabajo del estudiante):
    ● Coloque una hoja de transparencias sobre el dibujo y, utilizando uno de los marcadores permanentes, haga que un miembro del equipo copie el dibujo.
    ● Usando el dibujo en papel y el que acaba de crear en una transparencia, dibuje dos copias más en cada uno de los colores restantes. Cuando haya terminado, debe tener una imagen en negro sobre papel blanco y duplicar imágenes en transparencias, una de cada una, roja, verde y cian (o azul). Deja el dibujo negro a un lado.
    ● Coloque la hoja de papel en blanco sobre el escritorio o la mesa. Coloque dos de las tres imágenes de transparencia en la parte superior para que se superpongan exactamente. Mire la imagen a través de las gafas 3D con los mismos colores. Por ejemplo, si elige las imágenes verde y roja, utilice las gafas verde / rojo.
    ● Separe suavemente las imágenes, observando cuando la imagen en 3D "salte". ¿En qué dirección tienes que moverlos? Cuando las imágenes "salten", mida la distancia entre las imágenes.
    ● Repita los pasos 3 y 4 para las otras combinaciones, de modo que tenga datos sobre 'verde / rojo', 'rojo / cian'. Si tiene tiempo, intente combinar el cian con el verde con cualquiera de los dos juegos de gafas y registre los resultados. Los miembros del equipo deben indicar la combinación que mejor les haya funcionado. Tenga en cuenta cuántas personas pudieron ver el efecto 3D para cada combinación. Tenga en cuenta la distancia a la que apareció la imagen para cada persona.
    ● Registre sus resultados en la tabla que le proporcione su maestro para que toda la clase pueda sacar conclusiones. Esté preparado para aportar sus conclusiones al análisis final.
16. Mientras los estudiantes están trabajando, cree una cuadrícula en la pizarra (o en un rotafolio), donde la primera columna identifica a cada equipo. Las etiquetas para las columnas restantes deben ser:
    • tecnología preferida
    • la mejor distancia para verde / rojo
    • la mejor distancia para rojo / cian
    • la mejor distancia para cian / verde

    Recuerde a sus estudiantes que ingresen sus datos antes de terminar su espacio de trabajo.

17. Durante el resumen, discuta los resultados y también discuta la diferencia entre las actividades exploratorias y experimentales. Pida a sus alumnos que saquen conclusiones de la recopilación de datos en colaboración. Desafíelos sobre cómo podría proceder la industria en función de sus resultados.
18. Para obtener más contenido sobre el tema, consulte la sección "Explora Más."

La lección se puede realizar en tan solo 1 período de clase para estudiantes mayores. Sin embargo, para ayudar a los estudiantes a no sentirse apresurados y asegurar el éxito de los estudiantes (especialmente para los estudiantes más jóvenes), divida la lección en dos períodos para que los estudiantes tengan más tiempo para intercambiar ideas, probar ideas y finalizar su diseño. Realice las pruebas y el informe en el próximo período de clases.

Enlaces a Internet

• Construyendo mundos en realidad virtual: exploración de carreras en ingeniería y tecnología. https://ieeetv.ieee.org/careers/building-worlds-in-virtual-reality-exploring-careers-in-engineering-and-technology

Tecnología VR

• óculo: https://www.youtube.com/user/oculusvr y https://www.oculus.com
• HTC Vive: https://www.youtube.com/watch?v=qYfNzhLXYGc y https://www.vive.com
• Hololentes: https://www.microsoft.com/microsoft-hololens
• Equipo de realidad virtual: https://www.youtube.com/watch?v=o1MK-zkM3qk y http://www.samsung.com/us/mobile/virtual-reality/
• Estación de juegos VR: https://www.youtube.com/watch?v=cw6x80Qdzak y https://www.playstation.com/en-us/explore/playstation-vr/

Juega con gafas anaglifo:

• ¿Cómo funcionan las gafas 3D? - Instant Egghead # 22 (Scientific American): https://youtu.be/sc47Yna8rZE
• Sitio web para ver a través de gafas 3D: http://www.math.brown.edu/~banchoff/Yale/project14/glasses.html
• Haz tus propias gafas: http://www.wikihow.com/Make-Your-Own-3D-Glasses

Vídeos para ver en 3D

• 3D verde / rojo: https://www.youtube.com/watch?v=QalbbipAW2w
• 3D verde / rojo: https://www.youtube.com/watch?v=YuAAhnBfi54
• 3D rojo / cian: https://www.youtube.com/watch?v=fScKyTiMNwc
• 3D rojo / cian: https://www.youtube.com/watch?v=bWD5K9x3GmY

Lectura Recomendada

• Una descripción general simple de los anaglifos - http://www.math.brown.edu/~banchoff/Yale/project14/glasses.html
• El ojo humano - https://en.wikipedia.org/wiki/Human_eye
• Percepción de profundidad - https://en.wikipedia.org/wiki/Depth_perception
• Estereoscopia - https://en.wikipedia.org/wiki/Stereoscopy
• Pantallas montadas en la cabeza - https://en.wikipedia.org/wiki/Head-mounted_display
• Anaglifo 3D - https://en.wikipedia.org/wiki/Anaglyph_3D

Actividad de Escritura

Escriba sus hallazgos sobre la tecnología anaglifo. Esta lección se centró en verde / rojo y rojo / cian. ¿Qué funcionó mejor para usted y por qué? Estas no son las únicas alternativas a las gafas 3D. Investiga en línea qué otras alternativas existen. Defienda su tecnología preferida: ¿brinda una mejor experiencia, es más barata? ¿Cómo juega la industria del cine / video en línea?

Alineación con los marcos curriculares

Nota: Todos los planes de lecciones de esta serie están alineados con los Estándares de Informática K-12 de la Asociación de Maestros de Ciencias de la Computación, los Estándares Estatales Básicos Comunes de EE. UU. Para Matemáticas y, si corresponde, también con los Principios y Estándares para la Escuela del Consejo Nacional de Maestros de Matemáticas. Matemáticas, los Estándares de Alfabetización Tecnológica de la Asociación Internacional de Educación Tecnológica y los Estándares Nacionales de Educación Científica de EE. UU. Que fueron elaborados por el Consejo Nacional de Investigación.

Estándares Nacionales de Educación Científica Grados 5-8 (10-14 años)

ESTÁNDAR DE CONTENIDO E: Ciencia y Tecnología

Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben desarrollar

• Comprensión de ciencia y tecnología. 

Estándares y prácticas de ciencias de la próxima generación Grados 6-8 (edades 11-14)

Práctica 2: Generación y uso de modelos

• Desarrollar y / o utilizar un modelo para generar datos para probar ideas sobre fenómenos en sistemas naturales o diseñados, incluidos aquellos que representan entradas y salidas, y aquellos a escalas no observables.

Práctica 5: Uso de las matemáticas y el pensamiento computacional

• Usar representaciones matemáticas, computacionales y / o algorítmicas de fenómenos o diseñar soluciones para describir y / o respaldar afirmaciones y / o explicaciones.

Principios y estándares para las matemáticas escolares (todas las edades)

Representaciones

• Usar representaciones para modelar e interpretar fenómenos físicos, sociales y matemáticos.

Prácticas y estándares estatales básicos comunes para las matemáticas escolares

• MATH.PRACTICE.MP4 Modelo con matemáticas.

Estándares de alfabetización tecnológica: todas las edades

         La naturaleza de la tecnología

• Estándar 2: Los estudiantes desarrollarán una comprensión de los conceptos básicos de la tecnología.

Estándares de Ciencias de la Computación de CSTA K-12 Grados 3-6 (edades 11-14)

5.1 Nivel 1: Ciencias de la computación y yo (L1)

Impactos comunitarios, globales y éticos (CI)

2. Identificar el impacto de la tecnología (por ejemplo, redes sociales, acoso cibernético, informática y comunicación móvil, tecnologías web, seguridad cibernética y virtualización) en la vida personal y la sociedad.

Estándares de Ciencias de la Computación de CSTA K-12 Grados 6-9 (edades 11-14)

5. 2 Nivel 2: Ciencias de la Computación y Comunidad (L2)

• Colaboración (CL)

3. Colabore con compañeros, expertos y otras personas utilizando prácticas de colaboración como la programación por parejas, el trabajo en equipos de proyectos y la participación en actividades de aprendizaje activo en grupo.

Estándares de Ciencias de la Computación de CSTA K-12 Grados 9-12 (edades 14-18)

5.3.A   Ciencias de la computación en el mundo moderno (MWJ)

• Pensamiento computacional (CT)

8. Usar modelos y simulación para representar y comprender fenómenos naturales.

Estándares de Ciencias de la Computación de CSTA K-12 Grados 9-12 (edades 14-18)

5.3.B Conceptos y prácticas de la informática

• Pensamiento computacional (CT)

8. Usar modelos y simulaciones para ayudar a formular, refinar y probar hipótesis científicas.

Recurso para el estudiante: resumir lo que aprendió.

Tu profesor te mostró algunos videos y sitios web sobre tecnología de realidad virtual. En esta página, cree su propio recurso de terminología. Trabaje con sus compañeros de equipo para ponerse de acuerdo sobre las respuestas o utilice Internet para localizar información que no recuerde.

1. Explique brevemente qué es la realidad virtual y cómo funciona.

2. Las gafas estereoscópicas anaglifo crean la ilusión de "3D". ¿Por qué funciona? Es decir, ¿cómo engaña a sus ojos?

3. La tecnología está etiquetada con verde / rojo, rojo / cian. El orden importa. ¿Por qué?

4. Esta es una lección de prueba de "computación". ¿Qué tiene que ver con la informática?

Hoja de trabajo del estudiante 1:

Esta hoja de trabajo lo guía a través de la exploración de 3D VR y la tecnología anaglifo. Tu profesor ha organizado tu clase en equipos. Complete este ejercicio en equipo y esté preparado para que un miembro de su equipo presente sus hallazgos. Esta actividad es una exploración informal.

1. Como grupo, complete la página de recursos. Si no sabe la respuesta a algo, pregunte a las personas de otro grupo. Si nadie en la clase se acuerda, vaya a Internet y busque las respuestas. Esta técnica de encontrar recursos relevantes es fundamental para la informática. Cuando las tecnologías son tan nuevas y, a menudo, no están bien documentadas, es fundamental poder realizar una investigación de antecedentes.
2. Su próxima tarea es hacer una exploración informal. Su maestro le proporcionará algunas imágenes en una pantalla de computadora o en papel. Algunos están pensados ​​como 'verde / rojo', otros están pensados ​​como 'rojo / cian'. Dentro de su grupo, responda las siguientes preguntas y luego formule sus propias preguntas adicionales.
   1. ¿Pueden todos los miembros de su grupo obtener el efecto 3D? Si no, ¿por qué?
   2. ¿Puedes ver imágenes verdes / rojas con lentes rojos / cian?
   3. ¿Qué tecnología parece funcionar mejor? ¿Por qué? ¿Están todos de acuerdo?
   4. ¿Qué pasa si pones los vasos al revés? ¿Todavía funcionan? ¿Si no, porque no?
3. En la próxima hora harás algunas pruebas formales con gafas 3D. Para prepararse, deberá crear una imagen 3D simple. Dentro de su grupo, tome una decisión sobre qué imagen usar para su experimento. Deberá dibujar la imagen en tres colores en una transparencia. Si tienes tiempo puedes empezar a hacer los dibujos, o simplemente anota aquí tu imagen propuesta. O dibuja la imagen en la parte posterior del papel. Cosas a tener en cuenta: Hágalo simple: tendrá que dibujar la imagen cuatro veces. Piense en qué tipo de imágenes le darán el mejor efecto.

Hoja de trabajo del estudiante 2:

Esta hoja de trabajo le guía a través de la experimentación con gafas 3D. 

materiales:

• Dos hojas de papel blanco.
• Tres hojas de transparencias.
• Tres marcadores permanentes, uno de cada uno: rojo, verde y cian.
• Una regla.
• Un lápiz o bolígrafo para registrar los resultados en esta página.
• Un rotulador no permanente en negro para escribir sobre papel, para crear la imagen original.
• Anteojos 3D, al menos uno de cada uno de color verde / rojo y rojo / cian.

Metas:

1. Para recopilar datos sobre qué tecnología se prefiere, verde / rojo o rojo / cian.
2. Determinar la distancia óptima para dos imágenes. (Su clase tendrá que ponerse de acuerdo sobre qué significa 'distancia entre dos imágenes'.

Tarea:

1. Haga que un miembro de su equipo dibuje una imagen muy simple en una hoja de papel. (Quizás preparó esto en la primera hora). Marque el centro de la imagen como lo discutió su maestro. Su maestro puede proporcionar imágenes de muestra.
   
2. Coloque una hoja de transparencias sobre el dibujo y, utilizando uno de los marcadores permanentes, haga que un miembro de su equipo copie el dibujo.
3. Usando el dibujo en papel y el que acaba de crear en una transparencia, dibuje dos copias más en cada uno de los colores restantes. Cuando haya terminado, debe tener una imagen en negro sobre papel blanco y duplicar imágenes en transparencias, una de cada una, roja, verde y cian (o azul). Deja a un lado el dibujo en negro.
4. Coloque la hoja de papel en blanco sobre el escritorio o la mesa. Coloque dos de las tres imágenes de transparencia en la parte superior para que se superpongan exactamente. Mire la imagen a través de las gafas 3D con los mismos colores. Por ejemplo, si elige las imágenes verde y roja, utilice las gafas verde / rojo.
5. Separe suavemente las imágenes, observando cuando la imagen 3D "salte". ¿En qué dirección tienes que moverlos? Cuando las imágenes "salten", mida la distancia entre las imágenes.
   
6. Repita los pasos 4 y 5 para las otras combinaciones, de modo que tenga datos sobre 'verde / rojo', 'rojo / cian'. Si tiene tiempo, intente combinar el cian con el verde con cualquiera de los dos juegos de gafas y registre los resultados. Los miembros del equipo deben indicar la combinación que mejor les haya funcionado. Tenga en cuenta cuántas personas pudieron ver el efecto 3D para cada combinación. Tenga en cuenta la distancia a la que apareció la imagen para cada persona.

Registre sus resultados en la tabla que le proporcione su maestro para que toda la clase pueda sacar conclusiones. Esté preparado para aportar sus conclusiones al análisis final.