Réalité virtuelle et technologie stéréoscopique anaglyphe
Cette leçon se concentre sur les technologies de réalité virtuelle. Ces technologies d'affichage sont basées sur des images stéréo artificielles et offrent une vue avec des illusions de profondeur 3D dans des environnements virtuels. Les élèves réalisent une activité à l'aide de lunettes 3D et d'images 3D.
- Comment les technologies VR exploitent la perception de la profondeur humaine
- L'utilisation d'images stéréo pour donner l'illusion d'une profondeur 3D
- Utiliser la méthode scientifique pour comparer les technologies anaglyphes
Niveaux d'âge: 11-14
Matériaux de construction (pour chaque équipe)
Matériaux nécessaires
- Lunettes 3D (1 par équipe) : à la fois vert/rouge et rouge/cyan
- Pour fabriquer vos propres lunettes 3D, http://www.wikihow.com/Make-Your-Own-3D-Glasses
- 3 feuilles de transparence
- 2 feuilles de papier blanc
- Marqueurs permanents en rouge, vert et cyan (ou bleu si le cyan n'est pas disponible).
- Marqueur noir non permanent
- Ciseaux
- Règle
Défi de conception
Vous êtes une équipe d'ingénieurs face au défi de réaliser 4 activités et 1 défi. Vous découvrirez la réalité virtuelle, les images 3D et les technologies anaglyphes. Vous discuterez avec la classe de vos découvertes.
Critères
- Terminez 4 activités.
- Terminez 1 défi.
- Discutez en classe.
contraintes
- N'utilisez que les matériaux fournis.
- Distribuez la feuille de travail sur la réalité virtuelle, ainsi que des feuilles de papier pour esquisser des conceptions.
- Utilisez les liens de la section « Digging Deeper » pour explorer les technologies de réalité virtuelle et les lunettes anaglyphes. Partagez ce qui suit : L'informatique est une science et, en tant que telle, elle utilise des résultats scientifiques pour créer des technologies. L'expérimentation systématique avant la technologie du bâtiment est une partie essentielle de la conception. Comprendre comment fonctionne un phénomène naturel ne se produit que lorsque de bons résultats sont obtenus à partir d'une expérience. Cette leçon donne aux étudiants un avant-goût de la façon dont les concepteurs de casques VR ont fait des choix lors de la conception de leur technologie. Les casques de réalité virtuelle projettent deux images différentes, une pour chaque œil. Certaines technologies mélangent l'arrière-plan réel avec une technique de rendu 3D analogue aux « anaglyphes ». Les élèves expérimentent avec des lunettes anaglyphes pour commencer à comprendre la complexité de l'informatique impliquée dans le rendu d'une image 3D à l'intérieur du casque.
- Passez en revue le processus de conception technique, le défi de conception, les critères, les contraintes et les matériaux.
- Expliquez aux élèves qu'ils réaliseront 4 activités puis un défi. (1 heure recommandée pour chacun)
- Activité 1: Regardez la vidéo IEEE Career avec vos étudiants.
- https://ieeetv.ieee.org/careers/building-worlds-in-virtual-reality-exploring-careers-in-engineering-and-technology
- Discutez des points importants suivants dans la vidéo.
– Que faut-il pour créer la VR ?
– Comment est cette informatique ?
– Quel est l'impact des résultats scientifiques sur la conception ?
– Parmi les technologies VR présentées dans les vidéos, lesquelles étaient les plus impressionnantes et pourquoi ?
- Activité 2: Distribuer des lunettes 3D et visualiser le site Web à travers des lunettes 3D
- Activité 3: Sélectionnez des exemples d'images 3D en effectuant une recherche en ligne. Veillez à ce que les images que vous sélectionnez soient adaptées à la culture de votre classe et de votre école. Demandez à vos élèves d'expérimenter et de prendre des notes :
- Pouvez-vous voir des images vertes/rouges avec des lunettes rouges/cyan ?
- Quelle technologie semble mieux fonctionner ?
- Que se passe-t-il si vous mettez les verres à l'envers ? Fonctionnent-ils encore ?
- Pourquoi est-il vert/rouge et rouge/cyan ? L'ordre de la couleur est-il important ?
- Activité 4: Répartissez vos élèves en petites équipes de 3 ou 4 élèves par équipe, et demandez-leur de répondre aux questions de la feuille de travail de l'élève 1. Laissez suffisamment de temps à la fin pour qu'un membre de chaque groupe donne un « exposé éclairant » d'au plus 3 minutes pour résumer leurs découvertes. Prévoyez du temps pour une analyse synthétique de toutes les présentations.
- Expliquez aux élèves qu'ils doivent maintenant remplir un Défi pour apprendre les techniques anaglyphes. (1 heure recommandée). Renforcez le fait que pendant la première heure ils exploraient, et pendant cette heure ils font des expériences formelles.
- Divisez vos élèves en équipes (maximum de quatre élèves chacune). Assurez-vous de laisser au moins 10 minutes à la fin de la session pour discuter des résultats.
- Distribuez la Feuille de travail 2 et les documents.
- La fiche de travail 2 demande aux élèves de dessiner une image simple. Un échantillon de rouge et de vert est fourni ci-dessous. Partagez-les avec vos élèves ou créez vos propres échantillons.
- Demander aux élèves de mesurer et de marquer le centre de l'image. Ayez une brève discussion sur ce que cela signifie.
- Vous pouvez leur donner une définition ou les faire accepter. Typiquement, vous aurez besoin de définir un « centre » d'une image. Vous pouvez créer une « boîte de délimitation » autour de l'image, localiser les points médians des bords horizontaux et verticaux et placer un petit point discret à l'intersection des lignes tracées à partir des bords verticaux et horizontaux respectifs. (En d'autres termes, créez une fenêtre à quatre volets, mais marquez uniquement le centre, pas les lignes d'intersection.)
- Demandez aux élèves de suivre les étapes suivantes (décrites sur la feuille de travail de l'élève) :
● Placez une feuille transparente sur le dessin et, à l'aide d'un des marqueurs permanents, demandez à un membre de l'équipe de copier le dessin.
● En utilisant le dessin papier et celui qui vient d'être créé sur un transparent, dessinez deux autres copies dans chacune des couleurs restantes. Lorsque vous avez terminé, vous devriez avoir une image noire sur du papier blanc et des images dupliquées sur des transparents, une de chaque rouge, verte et cyan (ou bleue). Mettez le dessin noir de côté.
● Placez la feuille de papier vierge sur le bureau ou la table. Placez deux des trois images de transparence sur le dessus de manière à ce qu'elles se chevauchent exactement. Regardez l'image à travers les lunettes 3D avec les mêmes couleurs. Par exemple, si vous avez choisi les images vertes et rouges, utilisez les lunettes vertes/rouges.
● Éloignez doucement les images, en surveillant le moment où l'image 3D « apparaît ». Dans quel sens faut-il les déplacer ? Lorsque les images « pop », mesurez la distance entre les images.
● Répétez les étapes 3 et 4 pour les autres combinaisons, afin d'avoir des données sur 'vert/rouge', 'rouge/cyan.' Si vous avez le temps, essayez de combiner le cyan avec le vert en utilisant l'un ou l'autre des jeux de lunettes et enregistrez les résultats. Les membres de l'équipe doivent indiquer la combinaison qui leur convient le mieux. Notez combien de personnes ont pu voir l'effet 3D pour chaque combinaison. Notez la distance à laquelle l'image est apparue pour chaque personne.
● Notez vos résultats sur le tableau fourni par votre enseignant afin que toute la classe puisse tirer des conclusions. Soyez prêt à apporter vos conclusions à l'analyse finale. - Pendant que les élèves travaillent, créez une grille au tableau (ou sur un tableau à feuilles mobiles), où la première colonne identifie chaque équipe. Les libellés des colonnes restantes doivent être :
- technologie préférée
- meilleure distance pour vert/rouge
- meilleure distance pour le rouge/cyan
- meilleure distance pour le cyan/vert
Rappelez à vos élèves de saisir leurs données avant de terminer leur espace de travail.
- Au cours de la conclusion, discutez des résultats et discutez également de la différence entre les activités exploratoires et expérimentales. Demandez à vos élèves de tirer des conclusions de leur collecte de données collaborative. Mettez-les au défi de savoir comment l'industrie pourrait procéder en fonction de leurs résultats.
- Pour plus de contenu sur le sujet, consultez la section «Creuser plus profondément».
Modification de l'heure
La leçon peut être faite en aussi peu qu'une période de cours pour les élèves plus âgés. Cependant, pour aider les élèves à ne pas se sentir pressés et pour assurer la réussite des élèves (en particulier pour les élèves plus jeunes), divisez la leçon en deux périodes en leur donnant plus de temps pour réfléchir, tester des idées et finaliser leur conception. Faites les tests et faites le compte rendu lors de la prochaine période de classe.
Connexions Internet
- Construire des mondes en réalité virtuelle : explorer les carrières en ingénierie et en technologie. https://ieeetv.ieee.org/careers/building-worlds-in-virtual-reality-exploring-careers-in-engineering-and-technology
Technologie VR
- Oculus : https://www.youtube.com/user/oculusvr et https://www.oculus.com
- HTC Vive : https://www.youtube.com/watch?v=qYfNzhLXYGc et https://www.vive.com
- Hololens : https://www.microsoft.com/microsoft-hololens
- Équipement de réalité virtuelle : https://www.youtube.com/watch?v=o1MK-zkM3qk et http://www.samsung.com/us/mobile/virtual-reality/
- Playstation VR : https://www.youtube.com/watch?v=cw6x80Qdzak et https://www.playstation.com/en-us/explore/playstation-vr/
Jouez avec des lunettes anaglyphes :
- Comment fonctionnent les lunettes 3D ? – Instant Egghead #22 (Scientifique américain): https://youtu.be/sc47Yna8rZE
- Site à voir à travers des lunettes 3D : http://www.math.brown.edu/~banchoff/Yale/project14/glasses.html
- Fabriquez vos propres verres : http://www.wikihow.com/Make-Your-Own-3D-Glasses
Vidéos à visionner en 3D
- 3D Vert/Rouge : https://www.youtube.com/watch?v=QalbbipAW2w
- 3D Vert/Rouge : https://www.youtube.com/watch?v=YuAAhnBfi54
- Rouge/Cyan 3D : https://www.youtube.com/watch?v=fScKyTiMNwc
- Rouge/Cyan 3D : https://www.youtube.com/watch?v=bWD5K9x3GmY
lecture recommandée
- Un aperçu simple des anaglyphes - http://www.math.brown.edu/~banchoff/Yale/project14/glasses.html
- L'œil humain - https://en.wikipedia.org/wiki/Human_eye
- Perception de la profondeur - https://en.wikipedia.org/wiki/Depth_perception
- Stéréoscopie – https://en.wikipedia.org/wiki/Stereoscopy
- Visiocasques – https://en.wikipedia.org/wiki/Head-mounted_display
- Anaglyphe 3D – https://en.wikipedia.org/wiki/Anaglyph_3D
Activité d'écriture
Écrivez vos découvertes sur la technologie anaglyphe. Cette leçon s'est concentrée sur le vert/rouge et le rouge/cyan. Lequel a mieux fonctionné pour vous et pourquoi ? Ce ne sont pas les seules alternatives aux lunettes 3D. Recherchez en ligne quelles autres alternatives existent. Faites valoir votre technologie préférée : offre-t-elle une meilleure expérience, est-elle moins chère ? Comment l'industrie du film/de la vidéo en ligne y joue-t-elle ?
Alignement sur les cadres de programmes
Remarque: Tous les plans de cours de cette série sont alignés sur les normes d'informatique de la maternelle à la 12e année de la Computer Science Teachers Association, les US Common Core State Standards for Mathematics et, le cas échéant, également sur les principes et normes du Conseil national des enseignants de mathématiques pour l'école. Mathematics, les Standards for Technological Literacy de l'International Technology Education Association et les US National Science Education Standards, produits par le National Research Council.
Normes nationales d'enseignement scientifique De la 5e à la 8e année (10 à 14 ans)
NORME DE CONTENU E: Science et technologie
À la suite des activités, tous les élèves devraient développer
- Compréhension de la science et de la technologie
Normes et pratiques scientifiques de la prochaine génération, de la 6e à la 8e année (11 à 14 ans)
Pratique 2: Générer et utiliser des modèles
- Développer et / ou utiliser un modèle pour générer des données afin de tester des idées sur des phénomènes dans des systèmes naturels ou conçus, y compris ceux représentant des entrées et des sorties, et ceux à des échelles non observables.
Pratique 5: Utilisation des mathématiques et de la pensée informatique
- Utiliser des représentations mathématiques, informatiques et/ou algorithmiques de phénomènes ou concevoir des solutions pour décrire et/ou étayer des revendications et/ou des explications
Principes et normes pour les mathématiques à l'école (tous âges)
Représentations
- Utiliser des représentations pour modéliser et interpréter des phénomènes physiques, sociaux et mathématiques
Pratiques et normes communes des États pour les mathématiques à l'école
- MATH.PRACTICE.MP4 Modèle avec mathématiques.
Normes de littératie technologique - Tous les âges
La nature de la technologie
- Norme 2: Les élèves développeront une compréhension des concepts de base de la technologie.
CSTA K-12 Computer Science Standards, 3-6 ans (11-14 ans)
5.1 Niveau 1: l'informatique et moi (L1)
Impacts communautaires, mondiaux et éthiques (IC)
- Identifier l'impact de la technologie (par exemple, les réseaux sociaux, la cyberintimidation, l'informatique et la communication mobiles, les technologies Web, la cybersécurité et la virtualisation) sur la vie personnelle et la société.
CSTA K-12 Computer Science Standards, 6-9 ans (11-14 ans)
- 2 Niveau 2: Informatique et communauté (L2)
- Collaboration (LC)
- Collaborez avec des pairs, des experts et d'autres personnes en utilisant des pratiques collaboratives telles que la programmation en binôme, le travail en équipe de projet et la participation à des activités d'apprentissage actif en groupe.
CSTA K-12 Computer Science Standards, 9-12 ans (14-18 ans)
5.3.A L'informatique dans le monde moderne (MWJ)
- Pensée informatique (CT)
- Utiliser la modélisation et la simulation pour représenter et comprendre les phénomènes naturels.
CSTA K-12 Computer Science Standards, 9-12 ans (14-18 ans)
5.3.B Concepts et pratiques informatiques
- Pensée informatique (CT)
8. Utiliser des modèles et des simulations pour aider à formuler, affiner et tester des hypothèses scientifiques.
Ressource pour l'élève : Résumez ce que vous avez appris.
Votre professeur vous a montré des vidéos et des sites Web sur la technologie de réalité virtuelle. Sur cette page, créez votre propre ressource terminologique. Travaillez avec vos coéquipiers pour vous mettre d'accord sur les réponses ou utilisez Internet pour localiser des informations dont vous ne vous souvenez pas.
- Expliquez brièvement ce qu'est la réalité virtuelle et comment elle fonctionne.
- Les lunettes stéréoscopiques anaglyphes créent l'illusion de la « 3D ». Pourquoi ça marche, c'est-à-dire comment ça trompe vos yeux ?
- La technologie est étiquetée vert/rouge, rouge/cyan. L'ordre compte. Pourquoi?
- Il s'agit d'une leçon d'« informatique ». Quel rapport avec l'informatique ?
Feuille de travail de l'élève 1 :
Cette feuille de travail vous guide dans l'exploration de la RV 3D et de la technologie anaglyphe. Votre professeur a organisé votre classe en équipes. Faites cet exercice en équipe et soyez prêt à ce qu'un membre de votre équipe présente vos conclusions. Cette activité est une exploration informelle.
- En groupe, remplissez la page des ressources. Si vous ne connaissez pas la réponse à quelque chose, demandez aux personnes d'un autre groupe. Si personne dans la classe ne s'en souvient, allez sur Internet et trouvez les réponses. Cette technique de recherche de ressources pertinentes est essentielle à l'informatique. Lorsque les technologies sont si nouvelles et souvent peu documentées, il est essentiel de pouvoir effectuer des recherches de base.
- Votre prochaine tâche est de faire une exploration informelle. Votre professeur vous fournira des images sur un écran d'ordinateur ou sur papier. Certains sont conçus comme « vert/rouge », d'autres sont conçus comme « rouge/cyan ». Au sein de votre groupe, répondez aux questions suivantes, puis proposez vos propres questions supplémentaires.
- Est-ce que tout le monde dans votre groupe peut réellement obtenir l'effet 3D ? Si non pourquoi ?
- Pouvez-vous voir des images vertes/rouges avec des lunettes rouges/cyan ?
- Quelle technologie semble mieux fonctionner ? Pourquoi? Êtes-vous tous d'accord?
- Que se passe-t-il si vous mettez les verres à l'envers ? Fonctionnent-ils encore ? Si non, pourquoi pas ?
- Au cours de la prochaine heure, vous effectuerez des tests formels avec des lunettes 3D. Pour vous préparer, vous devrez créer une image 3D simple. Au sein de votre groupe, décidez de l'image à utiliser pour votre expérience. Vous devrez dessiner l'image en trois couleurs sur un transparent. Si vous avez le temps, vous pouvez commencer à faire les dessins, ou simplement noter ici l'image que vous proposez. Ou esquissez l'image au dos du papier. Choses à garder à l'esprit : Restez simple : vous devrez dessiner l'image quatre fois. Pensez au type d'images qui donnera le meilleur effet.
Feuille de travail de l'élève 2 :
Cette fiche de travail vous guide dans vos expériences avec des lunettes 3D.
Matériaux :
- Deux feuilles de papier blanc.
- Trois feuilles de transparence.
- Trois marqueurs permanents, un rouge, un vert et un cyan.
- Une règle.
- Un crayon ou un stylo pour noter les résultats sur cette page.
- Un marqueur non permanent en noir pour écrire sur papier, pour créer l'image originale.
- Lunettes 3D, au moins une verte/rouge et une rouge/cyan.
Buts:
- Pour collecter des données sur la technologie préférée, vert/rouge ou rouge/cyan.
- Déterminer la distance optimale pour deux images. (Votre classe devra se mettre d'accord sur ce que signifie « distance entre deux images ».
Groupe:
- Demandez à un membre de votre équipe de dessiner une image très simple sur une feuille de papier. (Peut-être avez-vous préparé cela au cours de la première heure.) Marquez le centre de l'image comme discuté par votre enseignant. Votre professeur peut fournir des exemples d'images.
- Placez une feuille transparente sur le dessin et, à l'aide de l'un des marqueurs permanents, demandez à un membre de votre équipe de copier le dessin.
- En utilisant le dessin sur papier et celui qui vient d'être créé sur un transparent, dessinez deux autres copies dans chacune des couleurs restantes. Lorsque vous avez terminé, vous devriez avoir une image en noir sur du papier blanc et des images en double sur des transparents, un rouge, un vert et un cyan (ou bleu). Mettez de côté le dessin en noir.
- Placez le morceau de papier vierge sur le bureau ou la table. Placez deux des trois images de transparence sur le dessus de manière à ce qu'elles se chevauchent exactement. Regardez l'image à travers les lunettes 3D avec les mêmes couleurs. Par exemple, si vous avez choisi les images vertes et rouges, utilisez les lunettes vertes/rouges.
- Éloignez doucement les images, en surveillant le moment où l'image 3D « apparaît ». Dans quel sens faut-il les déplacer ? Lorsque les images « pop », mesurez la distance entre les images.
- Répétez les étapes 4 et 5 pour les autres combinaisons, afin d'avoir des données sur « vert/rouge », « rouge/cyan. » Si vous avez le temps, essayez de combiner le cyan avec le vert en utilisant l'un ou l'autre des jeux de lunettes et enregistrez les résultats. Les membres de l'équipe doivent indiquer la combinaison qui leur convient le mieux. Notez combien de personnes ont pu voir l'effet 3D pour chaque combinaison. Notez la distance à laquelle l'image est apparue pour chaque personne.
Notez vos résultats sur le tableau fourni par votre enseignant afin que toute la classe puisse tirer des conclusions. Soyez prêt à apporter vos conclusions à l'analyse finale.
Traduction de plan de cours