واقعیت مجازی و فناوری استریوسکوپی آناگلیف

ساخت مصالح (برای هر تیم)

مواد مورد نیاز

• عینک های سه بعدی (3 عدد در هر تیم): هر دو سبز/قرمز و قرمز/فیروزه ای
• برای ساخت عینک سه بعدی خود ، http://www.wikihow.com/Make-Your-Own-3D-Glasses
• 3 برگ شفافیت
• 2 ورق کاغذ سفید
• نشانگرهای دائمی قرمز ، سبز و فیروزه ای (یا در صورتی که فیروزه ای موجود نباشد آبی).
• نشانگر سیاه غیر دائمی
• قیچی
• خط کش

چالش طراحی

شما یک تیم مهندسی هستید که چالش تکمیل 4 فعالیت و 1 چالش را دارد. با واقعیت مجازی ، تصاویر سه بعدی و فناوری های آناگلیف آشنا خواهید شد. شما در مورد یافته های خود با کلاس بحث خواهید کرد.

ضوابط

• 4 فعالیت را انجام دهید
• 1 چالش را تکمیل کنید
• بحث کلاسی داشته باشید

محدودیت ها

• فقط از مواد ارائه شده استفاده کنید.

1. کاربرگ واقعیت مجازی ، و همچنین چند ورق کاغذ برای طراحی طرح ها را به دست آورید.
2. از پیوندهای "حفاری عمیق تر" برای کشف فناوری های VR و عینک های آناگلیف استفاده کنید. موارد زیر را به اشتراک بگذارید: علوم رایانه یک علم است و به همین دلیل از نتایج علمی برای ایجاد فناوری استفاده می کند. آزمایش سیستماتیک قبل از فناوری ساختمان بخش مهمی از طراحی است. درک نحوه عملکرد یک پدیده طبیعی تنها زمانی رخ می دهد که نتایج خوبی از آزمایش حاصل شود. این درس طعم چگونگی انتخاب طراحان هدست VR هنگام طراحی فناوری خود را در اختیار دانش آموزان قرار می دهد. هدست های واقعیت مجازی دو تصویر متفاوت را ارائه می دهند ، یکی برای هر چشم. برخی از فناوریها زمینه واقعی را با تکنیک رندر سه بعدی مشابه "anaglyphs" ترکیب می کنند. دانش آموزان با استفاده از عینک آناگلیف شروع به درک پیچیدگی محاسبات مربوط به ارائه تصویر سه بعدی در داخل هدست می کنند.
3. فرایند طراحی مهندسی ، چالش طراحی ، معیارها ، محدودیت ها و مواد را مرور کنید.
4. برای دانش آموزان توضیح دهید که آنها 4 فعالیت و سپس یک چالش را تکمیل خواهند کرد. (برای هر کدام 1 ساعت توصیه می شود)
5. فعالیت 1: ویدیوی حرفه ای IEEE را با دانش آموزان خود تماشا کنید.
   • https://ieeetv.ieee.org/careers/building-worlds-in-virtual-reality-exploring-careers-in-engineering-and-technology
   • نکات مهم زیر را در ویدیو مورد بحث قرار دهید.
     - ایجاد VR به چه چیزی نیاز دارد؟
     - این علم کامپیوتر چگونه است؟
     - نتایج علمی چگونه بر طراحی تأثیر می گذارد؟
     - از فناوری های VR نشان داده شده در فیلم ها که بیشتر قابل توجه بودند و چرا؟
6. فعالیت 2: عینک های سه بعدی را توزیع کرده و وب سایت را از طریق عینک های سه بعدی مشاهده کنید
   • http://www.math.brown.edu/~banchoff/Yale/project14/glasses.html
7. فعالیت 3: با جستجوی آنلاین برخی از تصاویر نمونه سه بعدی را انتخاب کنید. مراقب باشید تصاویری را که انتخاب می کنید متناسب با کلاس درس و فرهنگ مدرسه شما باشد. از دانش آموزان خود بخواهید آزمایش کنند و یادداشت کنند:
   • آیا می توانید تصاویر سبز/قرمز با عینک قرمز/فیروزه ای مشاهده کنید؟
   • به نظر می رسد کدام فناوری بهتر کار می کند؟
   • اگر عینک را برعکس بگذارید چه اتفاقی می افتد؟ آیا آنها هنوز کار می کنند؟
   • چرا سبز/قرمز و قرمز/فیروزه ای است؟ آیا ترتیب رنگ مهم است؟
8. فعالیت 4: دانش آموزان خود را به تیم های کوچک 3 یا 4 دانش آموز در هر تیم تقسیم کنید و از آنها بخواهید به پرسش های کاربرگ 1 پاسخ دهند. در پایان وقت کافی بگذارید تا یکی از اعضای هر گروه حداکثر 3 دقیقه خلاصه "سخنرانی روشن کننده" داشته باشد. یافته های آنها برای تجزیه و تحلیل خلاصه همه ارائه ها زمان بگذارید.
9. به دانش آموزان توضیح دهید که اکنون باید الف را تکمیل کنند چالش برای یادگیری تکنیک های آناگلیف (1 ساعت توصیه می شود). تقویت کنید که در اولین ساعت آنها در حال کاوش بودند و در این ساعت آزمایش های رسمی را انجام می دهند.
10. دانش آموزان خود را به تیم ها تقسیم کنید (هر کدام حداکثر چهار دانش آموز). اطمینان حاصل کنید که حداقل 10 دقیقه در پایان جلسه برای بحث در مورد نتایج وقت بگذارید.
11. کاربرگ 2 و مواد را توزیع کنید.
12. کاربرگ 2 از دانش آموزان می خواهد که یک تصویر ساده ترسیم کنند. نمونه ای از رنگهای قرمز و سبز در زیر ارائه شده است. اینها را با دانش آموزان خود به اشتراک بگذارید یا نمونه های خود را ایجاد کنید.
13. به دانش آموزان دستور دهید مرکز تصویر را اندازه گیری و علامت گذاری کنند. در مورد معنی آن بحث کوتاهی داشته باشید.
14. می توانید برای آنها تعریفی ارائه دهید ، یا از آنها بخواهید با یک مورد موافقت کنند. به طور معمول شما باید "مرکز" یک تصویر را تعریف کنید. می توانید یک "جعبه محدود" در اطراف تصویر ایجاد کنید ، نقاط وسط لبه های افقی و عمودی را تعیین کنید و یک نقطه گسسته کوچک را در تقاطع خطوطی که از لبه های عمودی و افقی مربوطه کشیده شده است ، قرار دهید. (به عبارت دیگر یک پنجره چهار جداره ایجاد کنید ، اما فقط مرکز را مشخص کنید ، نه خطوط متقاطع.)
15. به دانش آموزان دستور دهید مراحل زیر را انجام دهند (در کاربرگ دانش آموز مشخص شده است):
    a یک برگه شفافیت را روی نقاشی بگذارید و با استفاده از یکی از نشانگرهای دائمی ، از اعضای تیم بخواهید نقاشی را کپی کنند.
    ● با استفاده از طرح کاغذی و آنچه که روی شفافیت ایجاد شده است ، دو نسخه دیگر در هر یک از رنگهای باقی مانده بکشید. پس از اتمام کار ، باید یک تصویر سیاه روی کاغذ سفید و تصاویر تکراری روی شفاف ها داشته باشید ، هر کدام یکی قرمز ، سبز و فیروزه ای (یا آبی). نقاشی سیاه را کنار بگذارید.
    piece کاغذ خالی را روی میز یا میز قرار دهید. دو مورد از سه تصویر شفافیت را در بالا قرار دهید تا دقیقاً با یکدیگر همپوشانی داشته باشند. از طریق عینک های سه بعدی با همان رنگ به تصویر نگاه کنید. برای مثال اگر تصاویر سبز و قرمز را انتخاب کرده اید ، از عینک سبز/قرمز استفاده کنید.
    ● تصاویر را به آرامی از هم جدا کنید و مراقب زمان "ظاهر شدن" تصویر سه بعدی باشید. شما باید آنها را در چه جهتی حرکت دهید؟ هنگامی که تصاویر "پاپ" می شوند ، فاصله بین تصاویر را اندازه بگیرید.
    steps مراحل 3 و 4 را برای سایر ترکیبات تکرار کنید تا داده های مربوط به "سبز/قرمز" ، "قرمز/فیروزه ای" را داشته باشید. اگر وقت دارید سعی کنید رنگ فیروزه ای را با رنگ سبز با استفاده از هر دو دسته عینک ترکیب کنید و نتایج را ثبت کنید. اعضای تیم باید ترکیبی را که برای آنها بهترین کار کرده است بیان کنند. توجه داشته باشید که چند نفر می توانند جلوه سه بعدی را برای هر ترکیب مشاهده کنند. به فاصله ای که تصویر برای هر فرد ظاهر می شود توجه کنید.
    results نتایج خود را روی میز معلم خود ثبت کنید تا کل کلاس بتوانند نتیجه گیری کنند. آماده باشید تا نتیجه گیری های خود را در تحلیل نهایی مشارکت دهید.
16. در حین کار دانش آموزان ، یک توری روی تخته (یا روی یک تلنگر چوبی) ایجاد کنید ، جایی که ستون اول هر تیم را مشخص می کند. برچسب ستون های باقیمانده باید به شرح زیر باشد:
    • تکنولوژی ترجیح داده شده
    • بهترین فاصله برای سبز/قرمز
    • بهترین فاصله برای قرمز/فیروزه ای
    • بهترین فاصله برای فیروزه ای/سبز

    به دانش آموزان خود یادآوری کنید که قبل از اتمام فضای کاری ، اطلاعات خود را وارد کنند.

17. در خاتمه ، نتایج را مورد بحث قرار دهید و همچنین تفاوت فعالیتهای اکتشافی و تجربی را مورد بحث قرار دهید. از دانش آموزان خود بخواهید تا از جمع آوری داده های مشترک خود نتیجه گیری کنند. آنها را به چالش بکشید که چگونه صنعت بر اساس نتایج آنها پیش می رود.
18. برای کسب مطالب بیشتر در مورد موضوع ، به بخش "حفاری عمیق تر" مراجعه کنید.

این درس را می توان در کمتر از 1 دوره کلاس برای دانش آموزان مسن انجام داد. با این حال ، برای کمک به دانش آموزان از احساس عجله و تضمین موفقیت دانش آموزان (به ویژه برای دانش آموزان جوان) ، این درس را به دو دوره تقسیم کنید و به دانشجویان فرصت بیشتری برای طوفان فکری ، آزمایش ایده ها و نهایی کردن طرح آنها دهید. تست و تست را در دوره کلاس بعدی انجام دهید.

اتصال به اینترنت

• ساخت جهان در واقعیت مجازی: بررسی مشاغل مهندسی و فناوری. https://ieeetv.ieee.org/careers/building-worlds-in-virtual-reality-exploring-careers-in-engineering-and-technology

فناوری VR

• Oculus: https://www.youtube.com/user/oculusvr و https://www.oculus.com
• HTC Live: https://www.youtube.com/watch?v=qYfNzhLXYGc و https://www.vive.com
• هولونز: https://www.microsoft.com/microsoft-hololens
• دنده VR: https://www.youtube.com/watch?v=o1MK-zkM3qk و http://www.samsung.com/us/mobile/virtual-reality/
• پلی استیشن VR: https://www.youtube.com/watch?v=cw6x80Qdzak و https://www.playstation.com/en-us/explore/playstation-vr/

بازی با عینک آناگلیف:

• شیشه های سه بعدی چگونه کار می کنند؟ - فوری تخم مرغ شماره 3 (علمی آمریکایی): https://youtu.be/sc47Yna8rZE
• وب سایت مشاهده از طریق عینک سه بعدی: http://www.math.brown.edu/~banchoff/Yale/project14/glasses.html
• عینک را خودتان بسازید: http://www.wikihow.com/Make-Your-Own-3D-Glasses

فیلم ها برای مشاهده سه بعدی

• سه بعدی سبز/قرمز: https://www.youtube.com/watch?v=QalbbipAW2w
• سه بعدی سبز/قرمز: https://www.youtube.com/watch?v=YuAAhnBfi54
• سه بعدی قرمز/فیروزه ای: https://www.youtube.com/watch?v=fScKyTiMNwc
• سه بعدی قرمز/فیروزه ای: https://www.youtube.com/watch?v=bWD5K9x3GmY

خواندن توصیه می شود

• مروری ساده بر آناگلیف ها - http://www.math.brown.edu/~banchoff/Yale/project14/glasses.html
• چشم انسان - https://en.wikipedia.org/wiki/Human_eye
• درک عمق - https://en.wikipedia.org/wiki/Depth_perception
• استریوسکوپی - https://en.wikipedia.org/wiki/Stereoscopy
• نمایشگرهای نصب شده روی سر- https://en.wikipedia.org/wiki/Head-mounted_display
• Anaglyph 3D - https://en.wikipedia.org/wiki/Anaglyph_3D

فعالیت نوشتن

یافته های خود را در مورد فناوری آناگلیف بنویسید. این درس بر روی سبز/قرمز و قرمز/فیروزه ای تمرکز داشت. کدام برای شما بهتر بود و چرا؟ اینها تنها گزینه های جایگزین برای عینک های سه بعدی نیستند. به صورت آنلاین درباره جایگزین های دیگر تحقیق کنید. برای فناوری ترجیحی خود یک مورد بسازید: آیا این تجربه بهتری را ارائه می دهد ، آیا ارزان تر است؟ صنعت فیلم/فیلم آنلاین چگونه در آن نقش دارد؟

تراز به چهارچوب برنامه درسی

توجه: تمام برنامه های درسی این مجموعه با استانداردهای علوم رایانه K-12 انجمن معلمان علوم رایانه ، استانداردهای هسته هسته ای مشترک آمریكا برای ریاضیات و در صورت استفاده نیز با اصول و معیارهای شورای ملی معلمان ریاضیات برای مدرسه مطابقت دارد. ریاضیات ، استانداردهای انجمن بین المللی آموزش فناوری برای سواد فناوری و استانداردهای ملی آموزش علوم ایالات متحده که توسط شورای تحقیقات ملی تولید شده است.

استانداردهای ملی آموزش علوم پایه های 5-8 (سن 10-14)

استاندارد استاندارد E: علم و فناوری

در نتیجه فعالیت ها ، همه دانش آموزان باید رشد کنند

• تفاهماتی در مورد علم و فناوری 

استانداردها و عملکردهای علوم نسل بعدی نمرات 6-8 (سنین 11-14)

تمرین 2: تولید و استفاده از مدل ها

• توسعه و / یا استفاده از یک مدل برای تولید داده ها برای آزمایش ایده ها در مورد پدیده ها در سیستم های طبیعی یا طراحی شده ، از جمله مواردی که ورودی ها و خروجی ها را نشان می دهند ، و آنهایی که در مقیاس های غیرقابل مشاهده هستند.

تمرین 5: استفاده از ریاضیات و تفکر محاسباتی

• استفاده از نمایش ریاضی ، محاسباتی و/یا الگوریتمی پدیده ها یا راه حل های طراحی برای توصیف و/یا پشتیبانی از ادعاها و/یا توضیحات

اصول و استانداردهای ریاضیات مدرسه (در همه سنین)

نمایندگی ها

• برای مدل سازی و تفسیر پدیده های جسمی ، اجتماعی و ریاضی از نمایش ها استفاده کنید

روشها و استانداردهای رایج دولت مرکزی برای ریاضیات مدرسه

• MATH.PRACTICE.MP4 مدل با ریاضیات.

استانداردهای سواد فناوری - همه اعصار

         ماهیت فناوری

• استاندارد 2: دانش آموزان درک درستی از مفاهیم اصلی فناوری پیدا می کنند.

CSTA K-12 استانداردهای علوم کامپیوتر کلاسهای 3-6 (11 تا 14 سال)

5.1 سطح 1: علوم کامپیوتر و من (L1)

تأثیرات جامعه ، جهانی و اخلاقی (CI)

2. شناسایی تأثیر فناوری (به عنوان مثال ، شبکه های اجتماعی ، زورگویی سایبری ، محاسبات و ارتباطات تلفن همراه ، فناوری های وب ، امنیت سایبری و مجازی سازی) بر زندگی شخصی و جامعه.

CSTA K-12 استانداردهای علوم کامپیوتر کلاسهای 6-9 (11 تا 14 سال)

5. 2 سطح 2: علوم کامپیوتر و جامعه (L2)

• همکاری (CL)

3. با استفاده از شیوه های مشارکتی مانند برنامه نویسی جفت ، کار در تیم های پروژه و شرکت در فعالیت های یادگیری فعال گروهی ، با همسالان ، کارشناسان و دیگران همکاری کنید.

CSTA K-12 استانداردهای علوم کامپیوتر کلاسهای 9-12 (14 تا 18 سال)

5.3.A   علوم کامپیوتر در دنیای مدرن (MWJ)

• تفکر محاسباتی (CT)

8. برای نشان دادن و درک پدیده های طبیعی از مدل سازی و شبیه سازی استفاده کنید.

CSTA K-12 استانداردهای علوم کامپیوتر کلاسهای 9-12 (14 تا 18 سال)

5.3.B مفاهیم و شیوه های علوم کامپیوتر

• تفکر محاسباتی (CT)

8. از مدل ها و شبیه سازی ها برای کمک به تدوین ، اصلاح و آزمایش فرضیه های علمی استفاده کنید.

منابع دانشجویی: خلاصه مطالبی که آموخته اید.

معلم شما چند فیلم و وب سایت در مورد فناوری واقعیت مجازی به شما نشان داد. در این صفحه ، منبع اصطلاحات خود را ایجاد کنید. با هم تیمی های خود کار کنید تا در مورد پاسخ ها توافق کنید یا از اینترنت برای پیدا کردن اطلاعاتی که به خاطر نمی آورید استفاده کنید.

1. به طور مختصر توضیح دهید واقعیت مجازی چیست و چگونه کار می کند.

2. عینک های استریوسکوپی Anaglyph توهم "3D" را ایجاد می کنند. چرا کار می کند - یعنی چگونه چشم شما را فریب می دهد؟

3. برچسب این فناوری سبز/قرمز ، قرمز/فیروزه ای است. نظم مهم است چرا؟

4. این یک درس "محاسبه" است. چه ربطی به محاسبات دارد؟

کاربرگ 1:

این کاربرگ شما را در زمینه کاوش 3D VR و فناوری Anaglyph راهنمایی می کند. معلم شما کلاس شما را به صورت تیمی سازماندهی کرده است. این تمرین را به صورت تیمی کامل کنید و آماده باشید تا یکی از اعضای تیم شما یافته های شما را ارائه دهد. این فعالیت یک اکتشاف غیررسمی است.

1. به عنوان گروه ، صفحه منابع را تکمیل کنید. اگر جواب چیزی را نمی دانید ، از افراد گروه دیگر بپرسید. اگر کسی در کلاس به خاطر نمی آورد ، به اینترنت بروید و پاسخ ها را بیابید. این تکنیک یافتن منابع مربوطه برای محاسبات بسیار مهم است. وقتی فناوری ها بسیار جدید هستند و اغلب مستند نیستند ، توانایی انجام تحقیقات پیشین بسیار مهم است.
2. وظیفه بعدی شما انجام برخی از کاوش های غیررسمی است. معلم شما برخی از تصاویر را روی صفحه کامپیوتر یا روی کاغذ به شما ارائه می دهد. برخی به عنوان "سبز/قرمز" ، برخی به عنوان "قرمز/فیروزه ای" در نظر گرفته شده است. در گروه خود ، به س questionsالات زیر پاسخ دهید ، سپس س questionsالات اضافی خود را مطرح کنید.
   1. آیا همه افراد گروه شما واقعاً می توانند جلوه سه بعدی را دریافت کنند؟ اگر نه چرا؟
   2. آیا می توانید تصاویر سبز/قرمز با عینک قرمز/فیروزه ای مشاهده کنید؟
   3. به نظر می رسد کدام فناوری بهتر کار می کند؟ چرا؟ آیا همه موافقید؟
   4. اگر عینک را برعکس بگذارید چه اتفاقی می افتد؟ آیا آنها هنوز کار می کنند؟ اگر نه ، چرا که نه؟
3. در یک ساعت آینده برخی آزمایش های رسمی را با عینک سه بعدی انجام می دهید. برای آماده سازی ، باید یک تصویر سه بعدی ساده ایجاد کنید. در گروه خود تصمیم بگیرید که از چه تصویری برای آزمایش خود استفاده کنید. شما باید تصویر را در سه رنگ روی یک شفافیت بکشید. اگر وقت دارید می توانید نقشه ها را شروع کنید یا به سادگی تصویر پیشنهادی خود را در اینجا یادداشت کنید. یا تصویر پشت کاغذ را ترسیم کنید. نکاتی که باید در نظر داشته باشید: ساده باشید: باید تصویر را چهار بار بکشید. به این فکر کنید که چه نوع تصاویری بهترین جلوه را می دهد.

کاربرگ 2:

این کاربرگ شما را با آزمایش عینک های سه بعدی راهنمایی می کند. 

مواد و روشها:

• دو تکه کاغذ سفید.
• سه برگ شفافیت
• سه نشانگر دائمی ، هر یک یکی قرمز ، سبز و فیروزه ای.
• یک خط کش.
• مداد یا خودکار برای ثبت نتایج در این صفحه.
• نشانگر غیر دائمی مشکی برای نوشتن روی کاغذ ، برای ایجاد تصویر اصلی.
• عینک های سه بعدی ، حداقل یک عدد سبز/قرمز و قرمز/فیروزه ای.

اهداف:

1. برای جمع آوری داده هایی که در مورد کدام فناوری ترجیح داده شده است ، سبز/قرمز یا قرمز/فیروزه ای.
2. برای تعیین فاصله مطلوب برای دو تصویر. (کلاس شما باید در مورد معنی "فاصله بین دو تصویر" توافق کند.

وظیفه:

1. از اعضای تیم خود بخواهید یک تصویر بسیار ساده را روی یک کاغذ بکشید. (شاید شما آن را در اولین ساعت آماده کرده اید.) مرکز تصویر را همانطور که معلم شما در مورد آن صحبت کرده است علامت گذاری کنید. معلم شما ممکن است نمونه تصاویر را ارائه دهد.
   
2. یک برگه شفافیت را روی نقاشی بگذارید و با استفاده از یکی از نشانگرهای دائمی ، از اعضای تیم خود بخواهید نقاشی را کپی کنند.
3. با استفاده از طرح کاغذی و آنچه که روی شفافیت ایجاد شده است ، دو کپی دیگر در هر رنگ باقی مانده بکشید. پس از اتمام کار ، باید یک تصویر سیاه روی کاغذ سفید و تصاویر تکراری روی شفاف ها داشته باشید ، هر کدام یکی قرمز ، سبز و فیروزه ای (یا آبی). نقاشی با رنگ مشکی را کنار بگذارید.
4. کاغذ خالی را روی میز یا میز بگذارید. دو تصویر از سه تصویر شفافیت را در بالا قرار دهید تا دقیقاً با یکدیگر همپوشانی داشته باشند. از طریق عینک های سه بعدی با همان رنگ به تصویر نگاه کنید. برای مثال اگر تصاویر سبز و قرمز را انتخاب کرده اید ، از عینک سبز/قرمز استفاده کنید.
5. به آرامی تصاویر را از هم جدا کنید و مراقب زمان نمایش تصویر سه بعدی باشید. شما باید آنها را در چه جهتی حرکت دهید؟ هنگامی که تصاویر "پاپ" می شوند ، فاصله بین تصاویر را اندازه بگیرید.
   
6. مراحل 4 و 5 را برای سایر ترکیبات تکرار کنید تا داده های مربوط به "سبز/قرمز" ، "قرمز/فیروزه ای" را داشته باشید. اگر وقت دارید سعی کنید رنگ فیروزه ای را با رنگ سبز با استفاده از هر دو دسته عینک ترکیب کنید و نتایج را ثبت کنید. اعضای تیم باید ترکیبی را که برای آنها بهترین کار کرده است بیان کنند. توجه داشته باشید که چند نفر می توانند جلوه سه بعدی را برای هر ترکیب مشاهده کنند. به فاصله ای که تصویر برای هر فرد ظاهر می شود توجه کنید.

نتایج خود را روی میز معلم خود ثبت کنید تا کل کلاس بتوانند نتیجه گیری کنند. آماده باشید تا نتیجه گیری های خود را در تحلیل نهایی مشارکت دهید.