Realiti Maya dan Teknologi Stereoskopik Anaglyph

Bahan Binaan (Untuk setiap pasukan)

Bahan yang Diperlukan

• Kacamata 3D (1 setiap pasukan): hijau / merah dan merah / sian
• Untuk membuat cermin mata 3D anda sendiri, http://www.wikihow.com/Make-Your-Own-3D-Glasses
• 3 helaian ketelusan
• 2 helai kertas putih
• Penanda kekal berwarna merah, hijau, dan sian (atau biru jika sian tidak tersedia).
• Penanda hitam tidak kekal
• Gunting
• Raja

Cabaran Design

Anda adalah pasukan jurutera yang diberi cabaran untuk menyelesaikan 4 aktiviti dan 1 cabaran. Anda akan belajar mengenai realiti maya, gambar 3D dan teknologi anaglyph. Anda akan mengadakan perbincangan dengan kelas mengenai penemuan anda.

Kriteria

• Selesaikan 4 aktiviti.
• Selesaikan 1 cabaran.
• Adakan perbincangan kelas.

Kekangan

• Gunakan hanya bahan yang disediakan.

1. Keluarkan lembaran kerja Realiti Maya, serta beberapa helai kertas untuk membuat lakaran reka bentuk.
2. Gunakan pautan di Bahagian “Digging Deeper” untuk meneroka teknologi VR dan kacamata anaglyph. Kongsi yang berikut: Sains komputer adalah sains, dan dengan demikian, menggunakan hasil saintifik untuk mencipta teknologi. Eksperimen sistematik sebelum membina teknologi adalah bahagian penting dalam reka bentuk. Memahami bagaimana fenomena semula jadi berfungsi hanya berlaku apabila hasil yang baik dicapai dari eksperimen. Pelajaran ini memberi pelajar rasa bagaimana pereka alat dengar VR membuat pilihan ketika merancang teknologi mereka. Set kepala realiti visual memproyeksikan dua gambar yang berbeza, satu untuk setiap mata. Beberapa teknologi mencampurkan latar belakang sebenar dengan teknik rendering 3D yang serupa dengan 'anaglyphs'. Pelajar bereksperimen dengan kacamata anaglyph untuk mula memahami kerumitan pengkomputeran yang terlibat dalam membuat gambar 3D di dalam alat dengar.
3. Kaji Proses Reka Bentuk Kejuruteraan, Cabaran Reka Bentuk, Kriteria, Kekangan dan Bahan.
4. Jelaskan kepada pelajar bahawa mereka akan menyelesaikan 4 aktiviti dan kemudian satu cabaran. (1 jam disyorkan untuk setiap satu)
5. Aktiviti 1: Tonton video Kerjaya IEEE bersama pelajar anda.
   • https://ieeetv.ieee.org/careers/building-worlds-in-virtual-reality-exploring-careers-in-engineering-and-technology
   • Bincangkan perkara penting berikut dalam video.
     - Apa yang diperlukan untuk membuat VR?
     - Bagaimana sains komputer ini?
     - Bagaimana hasil saintifik mempengaruhi reka bentuk?
     - Dari teknologi VR yang ditunjukkan dalam video yang paling mengagumkan dan mengapa?
6. Aktiviti 2: Sebarkan cermin mata 3D dan lihat laman web melalui cermin mata 3D
   • http://www.math.brown.edu/~banchoff/Yale/project14/glasses.html
7. Aktiviti 3: Pilih beberapa contoh gambar 3D dengan mencari dalam talian. Pastikan gambar yang anda pilih sesuai dengan budaya kelas dan sekolah anda. Minta pelajar anda bereksperimen dan menyimpan nota:
   • Bolehkah anda melihat gambar hijau / merah dengan gelas merah / sian?
   • Teknologi mana yang nampaknya berfungsi lebih baik?
   • Apa yang berlaku jika anda meletakkan cermin mata terbalik? Adakah mereka masih berfungsi?
   • Mengapa hijau / merah dan merah / sian? Adakah urutan warna penting?
8. Aktiviti 4: Bahagikan pelajar anda kepada pasukan kecil yang terdiri daripada 3 atau 4 pelajar setiap pasukan, dan minta mereka menjawab soalan di Lembaran Kerja Pelajar 1. Biarkan masa yang mencukupi pada akhir untuk satu ahli setiap kumpulan memberikan 'ceramah ringan' dengan meringkaskan 3 minit penemuan mereka. Luangkan masa untuk analisis ringkasan semua persembahan.
9. Jelaskan kepada pelajar bahawa mereka sekarang mesti melengkapkan a Mencabar untuk mempelajari teknik anaglyph. (1 jam disyorkan). Tegaskan bahawa pada jam pertama mereka menjelajah, dan pada jam ini mereka melakukan eksperimen formal.
10. Bahagikan pelajar anda kepada pasukan (maksimum empat pelajar setiap satu). Pastikan anda meluangkan masa sekurang-kurangnya 10 minit pada akhir sesi untuk membincangkan hasil.
11. Edarkan Lembaran Kerja 2, dan bahan.
12. Lembaran kerja 2 meminta pelajar melukis gambar yang mudah. Contoh warna merah dan hijau disediakan di bawah. Kongsi ini dengan pelajar anda atau buat sampel anda sendiri.
13. Arahkan pelajar mengukur dan menandakan bahagian tengah gambar. Adakan perbincangan ringkas mengenai maksudnya.
14. Anda boleh memberi mereka definisi, atau minta mereka menyetujuinya. Biasanya anda perlu menentukan 'pusat' gambar. Anda boleh membuat 'kotak pembatas' di sekitar gambar, mencari titik tengah tepi mendatar dan menegak, dan meletakkan titik diskrit kecil di persimpangan garis yang diambil dari tepi menegak dan mendatar masing-masing. (Dengan kata lain buat tetingkap empat, tetapi hanya tandakan pusatnya, bukan garis bersilang.)
15. Arahkan pelajar untuk menyelesaikan langkah-langkah berikut (digariskan pada Lembaran Kerja Pelajar):
    ● Letakkan lembaran ketelusan di atas gambar, dan gunakan salah satu penanda tetap, minta anggota pasukan menyalin gambar.
    ● Menggunakan gambar kertas dan yang baru dibuat berdasarkan ketelusan, lukiskan dua salinan lagi dalam setiap warna yang tinggal. Apabila anda selesai, anda mesti mempunyai gambar hitam di atas kertas putih, dan gambar pendua pada transparensi, masing-masing berwarna merah, hijau dan sian (atau biru). Ketepikan gambar hitam itu.
    ● Letakkan sehelai kertas kosong di atas meja atau meja. Letakkan dua daripada tiga gambar ketelusan di atas sehingga bertindih dengan tepat. Lihat gambar melalui kacamata 3D dengan warna yang sama. Contohnya jika anda memilih gambar hijau dan merah, maka gunakan kaca mata hijau / merah.
    ● Pisahkan gambar dengan perlahan, perhatikan bila gambar 3D 'muncul'. Ke arah mana anda mesti menggerakkannya? Apabila gambar 'pop', ukur jarak antara gambar.
    ● Ulangi langkah 3 dan 4 untuk kombinasi lain, sehingga anda mempunyai data mengenai 'hijau / merah', 'merah / sian.' Sekiranya anda mempunyai masa, cubalah menggabungkan sian dengan hijau menggunakan salah satu set gelas dan catat hasilnya. Ahli pasukan harus menyatakan kombinasi yang paling sesuai untuk mereka. Perhatikan berapa banyak orang yang dapat melihat kesan 3D untuk setiap kombinasi. Perhatikan jarak gambar muncul untuk setiap orang.
    ● Catat keputusan anda di meja yang disediakan oleh guru anda sehingga seluruh kelas dapat membuat kesimpulan. Bersedia untuk menyumbangkan kesimpulan anda untuk analisis akhir.
16. Semasa pelajar sedang bekerja, buat grid di papan tulis (atau di flip chart), di mana lajur pertama mengenal pasti setiap pasukan. Label untuk lajur yang tinggal hendaklah:
    • teknologi pilihan
    • jarak terbaik untuk hijau / merah
    • jarak terbaik untuk merah / sian
    • jarak terbaik untuk sian / hijau

    Ingatkan pelajar anda untuk memasukkan data mereka sebelum mereka mengemas ruang kerja mereka.

17. Semasa menyelesaikan, bincangkan hasilnya, dan juga bincangkan perbezaan antara aktiviti eksplorasi dan eksperimen. Minta pelajar anda membuat kesimpulan dari pengumpulan data kolaboratif mereka. Tantang mereka bagaimana industri dapat maju berdasarkan hasilnya.
18. Untuk lebih banyak kandungan mengenai topik ini, lihat bahagian "Menggali Lebih Mendalam".

Pelajaran boleh dilakukan dalam masa 1 kelas untuk pelajar yang lebih tua. Walau bagaimanapun, untuk membantu pelajar daripada berasa tergesa-gesa dan untuk memastikan kejayaan pelajar (terutamanya untuk pelajar yang lebih muda), bahagikan pelajaran kepada dua tempoh memberi pelajar lebih masa untuk sumbang saran, menguji idea dan memuktamadkan reka bentuk mereka. Menjalankan ujian dan taklimat dalam tempoh kelas seterusnya.

Sambungan Internet

• Membangun Dunia dalam Realiti Maya: Meneroka Kerjaya dalam Kejuruteraan dan Teknologi. https://ieeetv.ieee.org/careers/building-worlds-in-virtual-reality-exploring-careers-in-engineering-and-technology

Teknologi VR

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

Main dengan gelas anaglyph:

• Bagaimana Gelas 3D Berfungsi? - Instant Egghead # 22 (Scientific American): https://youtu.be/sc47Yna8rZE
• Laman web untuk melihat melalui kacamata 3D: http://www.math.brown.edu/~banchoff/Yale/project14/glasses.html
• Buat cermin mata anda sendiri: http://www.wikihow.com/Make-Your-Own-3D-Glasses

Video untuk dilihat dalam 3D

• Hijau / Merah 3D: https://www.youtube.com/watch?v=QalbbipAW2w
• Hijau / Merah 3D: https://www.youtube.com/watch?v=YuAAhnBfi54
• 3D Merah / Sian: https://www.youtube.com/watch?v=fScKyTiMNwc
• 3D Merah / Sian: https://www.youtube.com/watch?v=bWD5K9x3GmY

Reading yang disyorkan

• Gambaran Keseluruhan Anaglyphs - http://www.math.brown.edu/~banchoff/Yale/project14/glasses.html
• Mata Manusia - https://en.wikipedia.org/wiki/Human_eye
• Persepsi Kedalaman - https://en.wikipedia.org/wiki/Depth_perception
• Stereoskopi - https://en.wikipedia.org/wiki/Stereoscopy
• Paparan yang dipasang di kepala - https://en.wikipedia.org/wiki/Head-mounted_display
• Anaglyph 3D - https://en.wikipedia.org/wiki/Anaglyph_3D

Aktiviti Menulis

Tuliskan penemuan anda mengenai teknologi anaglyph. Pelajaran ini tertumpu pada hijau / merah dan merah / sian. Mana yang lebih baik untuk anda dan mengapa? Ini bukan satu-satunya alternatif untuk cermin mata 3D. Selidik dalam talian apa alternatif lain yang ada. Buat kes untuk teknologi pilihan anda: adakah ia memberikan pengalaman yang lebih baik, lebih murah? Bagaimana industri filem / video dalam talian bermain di dalamnya?

Penyelarasan dengan Kerangka Kurikulum

Catatan: Semua rancangan pelajaran dalam siri ini diselaraskan dengan Piawaian Sains Komputer K-12 Persatuan Sains Komputer, Standar Negara Teras AS untuk Matematik, dan jika berkenaan juga dengan Prinsip dan Piawaian Majlis Guru Matematik Kebangsaan untuk Sekolah Matematik, Standard International Education Education Association for Technological Literacy, dan US National Science Education Standards yang dihasilkan oleh National Research Council.

Piawaian Pendidikan Sains Negara Gred 5-8 (umur 10-14)

STANDARD KANDUNGAN E: Sains dan Teknologi

Hasil daripada aktiviti, semua pelajar harus berkembang

• Persefahaman mengenai sains dan teknologi 

Piawaian & Amalan Sains Generasi Seterusnya Gred 6-8 (umur 11-14)

Amalan 2: Menjana dan Menggunakan Model

• Kembangkan dan / atau gunakan model untuk menghasilkan data untuk menguji idea mengenai fenomena dalam sistem semula jadi atau yang dirancang, termasuk yang mewakili input dan output, dan yang pada skala yang tidak dapat dilihat.

Amalan 5: Menggunakan Matematik dan Pemikiran Komputasional

• Gunakan representasi matematik, komputasi, dan / atau algoritma fenomena atau penyelesaian reka bentuk untuk menerangkan dan / atau menyokong tuntutan dan / atau penjelasan

Prinsip dan Piawaian Matematik Sekolah (semua peringkat umur)

Perwakilan

• Gunakan perwakilan untuk memodelkan dan mentafsirkan fenomena fizikal, sosial, dan matematik

Amalan & Standard Negeri Teras Umum untuk Matematik Sekolah

• MATH.PRACTICE.MP4 Model dengan matematik.

Piawaian untuk Literasi Teknologi - Semua Umur

         Sifat Teknologi

• Standard 2: Pelajar akan mengembangkan pemahaman tentang konsep teras teknologi.

Piawaian Sains Komputer CSTA K-12 Gred 3-6 (umur 11-14)

5.1 Tahap 1: Sains Komputer dan Saya (L1)

Kesan Komuniti, Global, dan Etika (CI)

2. Kenal pasti kesan teknologi (contohnya, rangkaian sosial, buli siber, pengkomputeran dan komunikasi mudah alih, teknologi web, keselamatan siber, dan virtualisasi) terhadap kehidupan peribadi dan masyarakat.

Piawaian Sains Komputer CSTA K-12 Gred 6-9 (umur 11-14)

5. 2 Tahap 2: Sains Komputer dan Komuniti (L2)

• Kerjasama (CL)

3. Bekerjasama dengan rakan sebaya, pakar, dan lain-lain menggunakan amalan kolaboratif seperti pasangan program, bekerja dalam pasukan projek, dan berpartisipasi dalam aktiviti pembelajaran aktif secara berkumpulan.

Piawaian Sains Komputer CSTA K-12 Gred 9-12 (umur 14-18)

5.3.A   Sains Komputer di Dunia Moden (MWJ)

• Pemikiran Komputasi (CT)

8. Gunakan pemodelan dan simulasi untuk mewakili dan memahami fenomena alam.

Piawaian Sains Komputer CSTA K-12 Gred 9-12 (umur 14-18)

5.3.B Konsep dan Amalan Sains Komputer

• Pemikiran Komputasi (CT)

8. Gunakan model dan simulasi untuk membantu merumuskan, menyempurnakan, dan menguji hipotesis saintifik.

Sumber Pelajar: Meringkaskan apa yang anda pelajari.

Guru anda menunjukkan kepada anda beberapa video dan laman web mengenai teknologi realiti maya. Di halaman ini, buat sumber terminologi anda sendiri. Bekerja dengan rakan sepasukan anda untuk menyetujui jawapan, atau gunakan Internet untuk mencari maklumat yang anda tidak ingat.

1. Terangkan secara ringkas apa itu realiti maya, dan bagaimana ia berfungsi.

2. Cermin mata Anaglyph Stereoscopic mencipta ilusi '3D'. Mengapa ia berfungsi - iaitu, bagaimana ia menipu mata anda?

3. Teknologi ini dilabelkan hijau / merah, merah / sian. Perintah itu penting. Kenapa?

4. Ini adalah pelajaran percubaan 'pengkomputeran'. Apa kaitannya dengan pengkomputeran?

Lembaran Kerja Pelajar 1:

Lembaran kerja ini membimbing anda meneroka 3D VR dan Teknologi Anaglyph. Guru anda telah mengatur kelas anda ke dalam pasukan. Selesaikan latihan ini sebagai satu pasukan, dan bersiaplah untuk meminta ahli pasukan anda menyampaikan penemuan anda. Aktiviti ini adalah penerokaan tidak rasmi.

1. Sebagai kumpulan, lengkapkan halaman sumber. Sekiranya anda tidak tahu jawapan untuk sesuatu, tanyakan kepada orang dalam kumpulan lain. Sekiranya tidak ada yang mengingati kelas, pergi ke Internet dan cari jawapannya. Teknik mencari sumber yang relevan ini sangat penting untuk pengkomputeran. Apabila teknologi sangat baru, dan tidak sering didokumentasikan dengan baik, dapat melakukan kajian latar belakang adalah sangat penting.
2. Tugas anda seterusnya adalah melakukan penjelajahan tidak rasmi. Guru anda akan memberi anda beberapa gambar sama ada di skrin komputer atau di atas kertas. Ada yang dimaksudkan sebagai 'hijau / merah', ada yang dimaksudkan sebagai 'merah / sian'. Di dalam kumpulan anda, jawab soalan berikut, kemudian buat soalan tambahan anda sendiri.
   1. Bolehkah semua orang dalam kumpulan anda mendapat kesan 3D? Sekiranya tidak mengapa?
   2. Bolehkah anda melihat gambar hijau / merah dengan gelas merah / sian?
   3. Teknologi mana yang nampaknya berfungsi lebih baik? Kenapa? Adakah anda semua setuju?
   4. Apa yang berlaku jika anda meletakkan cermin mata terbalik? Adakah mereka masih berfungsi? Sekiranya tidak, mengapa tidak?
3. Pada jam berikutnya anda akan melakukan ujian rasmi dengan kacamata 3D. Untuk membuat persediaan, anda perlu membuat gambar 3D ringkas. Di dalam kumpulan anda, buat keputusan mengenai gambar apa yang akan digunakan untuk percubaan anda. Anda perlu melukis gambar dalam tiga warna secara telus. Sekiranya anda mempunyai masa, anda boleh mula membuat gambar, atau hanya mencatat gambar yang anda cadangkan di sini. Atau lakarkan gambar di bahagian belakang kertas. Perkara yang perlu diingat: Tetap mudah: anda perlu melukis gambar empat kali. Fikirkan apa jenis gambar yang akan memberikan kesan terbaik.

Lembaran Kerja Pelajar 2:

Lembaran kerja ini membimbing anda untuk bereksperimen dengan kacamata 3D. 

Bahan-bahan:

• Dua keping kertas putih.
• Tiga helaian ketelusan.
• Tiga penanda kekal, masing-masing berwarna merah, hijau, dan sian.
• Pembaris.
• Sebatang pensel atau pen untuk merekodkan hasil di halaman ini.
• Penanda tidak kekal berwarna hitam untuk menulis di atas kertas, untuk membuat gambar asal.
• Cermin mata 3D, sekurang-kurangnya satu warna hijau / merah, dan merah / sian.

Matlamat:

1. Untuk mengumpulkan data mengenai teknologi mana yang disukai, hijau / merah atau merah / sian.
2. Untuk menentukan jarak optimum bagi dua gambar. (Kelas anda harus bersetuju dengan maksud 'jarak antara dua gambar'.

Petugas:

1. Minta ahli pasukan anda melukis gambar yang sangat sederhana pada sehelai kertas. (Mungkin anda menyiapkannya pada jam pertama.) Tandakan bahagian tengah gambar seperti yang dibincangkan oleh guru anda. Guru anda mungkin memberikan contoh gambar.
   
2. Letakkan lembaran ketelusan di atas gambar, dan gunakan salah satu penanda tetap, minta anggota pasukan anda menyalin gambar.
3. Dengan menggunakan lukisan kertas dan yang baru dibuat berdasarkan ketelusan, lukis dua salinan lagi dalam setiap warna yang tinggal. Apabila anda selesai, anda mesti mempunyai gambar hitam di atas kertas putih, dan gambar pendua pada transparensi, masing-masing berwarna merah, hijau dan sian (atau biru). Ketepikan gambar dengan warna hitam.
4. Letakkan sehelai kertas kosong di atas meja atau meja. Letakkan dua daripada tiga gambar ketelusan di atas sehingga bertindih dengan tepat. Lihat gambar melalui kacamata 3D dengan warna yang sama. Contohnya jika anda memilih gambar hijau dan merah, maka gunakan kaca mata hijau / merah.
5. Pisahkan gambar dengan perlahan, perhatikan bila gambar 3D 'muncul'. Ke arah mana anda mesti menggerakkannya? Apabila gambar 'pop', ukur jarak antara gambar.
   
6. Ulangi langkah 4 dan 5 untuk kombinasi lain, sehingga anda mempunyai data mengenai 'hijau / merah', 'merah / sian.' Sekiranya anda mempunyai masa, cubalah menggabungkan sian dengan hijau menggunakan salah satu set gelas dan catat hasilnya. Ahli pasukan harus menyatakan kombinasi yang paling sesuai untuk mereka. Perhatikan berapa banyak orang yang dapat melihat kesan 3D untuk setiap kombinasi. Perhatikan jarak gambar muncul untuk setiap orang.

Catat keputusan anda di meja yang disediakan oleh guru anda sehingga seluruh kelas dapat membuat kesimpulan. Bersedia untuk memberikan kesimpulan anda untuk analisis akhir.