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PROCESSOS E MÉTRICAS DE
SOFTWARE 2015/2016 Recentes avanços da Realidade virtual
Vitor Faria [email protected]
Síntese Este Trabalho tem por objetivo dar a conhecer, as potencialidades da realidade virtual. Como trabalhar com a mais avançada interface do utilizador face computador e também como esta tem evoluído nos últimos tempos. Não esqueceremos de analisar também, como será desenvolver um Sistema de realidade virtual
Licenciatura em Engenharia Informática
Centro de Competência das Ciências Exatas e das
Engenharias
Processos e Métricas de Software - 2015/2016
Índice Introdução ..................................................................................................................................... 2
Definição ....................................................................................................................................... 2
Características ............................................................................................................................... 3
Origem e Evolução ........................................................................................................................ 3
Algumas das suas Aplicações ........................................................................................................ 5
Na Educação .................................................................................................................................. 5
Na Área da Medicina ..................................................................................................................... 7
Na Industria ................................................................................................................................... 8
Na Arquitetura .............................................................................................................................. 9
Em Formação Especializada ........................................................................................................ 10
Desenvolver um Sistema de Realidade Virtual ........................................................................... 10
Processo de Desenvolvimento de um Sistemas de Realidade Virtual ........................................ 17
O Projeto ..................................................................................................................................... 19
Implementação do Sistema de Realidade Virtual ....................................................................... 21
Avaliação do Sistema de Realidade Virtual ................................................................................. 22
Verificação do Sistema de Realidade Virtual .............................................................................. 22
Experiências de Desenvolvimento de um Sistema de Realidade Virtual .................................... 23
Referências Bibliográficas ........................................................................................................... 25
Introdução
Este Trabalho Prático foi-me
proposto no âmbito da disciplina
Processos e Métricas de Software e
pretendo com o mesmo, dar e ficar a,
conhecer melhor as potencialidades da
realidade virtual, como é trabalhar com a
mais avançada interface de utilizador e
computador e também como esta tem
evoluído nos últimos tempos. Não
esquecendo de como será desenvolver
um Sistema de Realidade Virtual, dando
alguns exemplos. Começaremos por uma
possível definição, realçar algumas das
suas características e aplicações reais. E
finalizaremos com uma abordagem
pormenorizada de como desenvolver um
Sistema de Realidade Virtual, dando
também alguns exemplos de casos de
sucesso.
Definição
Existem várias definições do que é
realidade virtual. O termo oficial criado
por Jaron Lanier diz que “diferenciar
simulações tradicionais feitas por
computador de simulações envolvendo
múltiplos utilizadores num ambiente
partilhado.” [Jaron Lanier, 1980].
Entretanto, foram surgindo outras
definições, sendo que todas recaem num
mesmo assunto e com características
semelhantes, complementando-se umas
as outras.
Ora, realidade virtual, é a interface
homem-máquina que simula um ambiente
real e permite aos participantes
interagirem com o mesmo. É a Interface
que simula um ambiente real e permite
aos participantes interagir com este
mesmo ambiente, permitindo visualizar e
manipular representações extremamente
complexas. Ainda é o uso de
computadores e interfaces por parte do
utilizador, para criar o efeito de mundos
tridimensionais, que incluindo objetos
interativos com uma forte sensação de
presença tridimensional. Trata-se
também de uma técnica avançada de
interface que permite ao utilizador realizar
imersão, navegação e interação num
ambiente sintético 3D gerado por
computador, utilizando canais
multissensoriais. Pelo descrito, podemos
ver pois, que são bastantes as definições
de realidade virtual.
Estamos em crer que, a definição
de realidade virtual, holografia, ou
ambiente virtual, que será a tecnologia de
interface mais avançada que existe entre
um utilizador e um sistema
computacional. Assim sendo o objetivo
desta tecnologia será recriar ao máximo a
sensação de realidade para o utilizador,
levando-o a adotar essa interação como
uma das suas realidades temporais. Para
isso, essa interação é realizada em
tempo real, com o uso de técnicas e de
equipamentos computacionais que
ajudam na ampliação do sentimento de
presença do utilizador. Além, da
compreensão da realidade virtual como
simulação da realidade através da
tecnologia, a realidade virtual também se
estende a uma apreensão de um
universo não real, um universo de ícones
e símbolos, mas permeando um processo
de significação onde o espectador desse
falso universo é fornecido com
semelhanças de um universo real. Em
suma, uma realidade ficcional, através de
relações intelectuais. Mas podendo
compreende-la como sendo muito
próxima do universo real que
conhecemos. [1]
E a Interface são as partes
visíveis de um sistema interativo através
da qual o utilizador e o sistema se
comunicam.
Características
Os sistemas de realidade virtual
diferenciam-se conforme os níveis de
imersão e interação com o utilizador. Os
níveis são determinados pelos
dispositivos de E/S de dados, da
velocidade e da potência do computador.
Nível de Imersão: o utilizador tem a
sensação real de estar dentro do mundo
virtual e que é capaz de manipular os
objetos ali presentes, como se eles
fossem reais. Com o desenvolvimento
tecnológico, estes objetos passaram a
responder às interações realizadas pelo
utilizador (deformação, quebra, etc.) Os
dispositivos que provocam esta sensação
são os “capacetes digitais” e “caverna
digital”. Não esquecer que o termo
realidade virtual significava originalmente
um sistema totalmente imersivo.
Atualmente, a palavra tem sido utilizada
para descrever sistemas que não utilizam
componentes como luvas digitais, óculos
estereoscópicos, etc.. Por exemplo,
temos os sistemas interativos baseados
em textos como MOOs ou MUDs. A não-
imersiva é a realizada com o uso de um
monitor comum no qual o utilizador
manipula o ambiente virtual através de
um dispositivo de entrada (por exemplo:
teclado, mouse, etc.).
Nível de Interação: O utilizador
manipula objetos virtuais, com
dispositivos como as luvas que provocam
esta sensação.[1]
Origem e Evolução
Apesar de a realidade virtual
existir a mais de duas décadas, esta tem
evoluído significativamente nos últimos
anos. Tal aspeto, está diretamente
relacionado com a utilização de novos
equipamentos mais sofisticados mas com
um custo muito alto de implementação o
que perdurou durante um longo período.
Nos dias de hoje, com o notável
avanço tecnológico e a propagação da
indústria de computadores, a Realidade
virtual passou a ser viável e as empresas
de produtos eletrônicos passaram a
desenvolver produtos a serem utilizadas
por esta.
A realidade virtual teve o seu
início na indústria de simulação, com os
simuladores de voo da Força Aérea dos
Estados Unidos que passaram a construir
depois da Segunda Guerra Mundial
[Jacobson, 1994].
Mas a indústria de entretenimento
também teve a sua importância no
surgimento da realidade virtual como por
exemplo, através do simulador conhecido
por Sensorama (Figura 1).
Figura 1 – Protótipo do Sensorama.
Fonte: Pimentel (1994, p. 39)
O Sensorama era uma espécie de
cabine que permitia ao utilizador expor-se
a uma combinação de som stereo, visão
tridimensional, vibrações mecânicas, ar
movimentado por ventiladores e até
aromas, tudo isso proporcionando ao
utilizador a oportunidade de embarcar
numa viagem multissensorial. Embora
não tenha sido um sucesso comercial, a
invenção foi patenteada por Morton Heilig
em 1962 e já utilizava um dispositivo para
visão estereoscópica, além de ter sido
também o percursor da imersão do
utilizador num ambiente artificial.
Por volta de 1965, Ivan Sutherland
apresentou à comunidade científica, a
ideia de usar computadores para
desenhar projetos diretamente no
monitor, utilizando uma caneta ótica.
Surgiu assim, o início do conceito de
computação gráfica. Alguns anos depois,
Sutherland tornou-se o percursor do que
agora é a indústria de CAD, por ter
desenvolvido o primeiro vídeo-capacete
totalmente funcional para a computação
gráfica no projeto conhecido por The
Ultimate Displa”, possibilitando ao
utilizador ver, movimentando a cabeça,
diferentes lados de uma construção de
arame na forma de um cubo flutuando no
espaço. (PIMENTEL, 1995).
Em 1975 Myron Krueger criou o
videoplace. Consistia numa câmara de
vídeo que capturava a imagem dos
participantes e projetava-a em 2D numa
grande tela. Esta técnica ficou conhecida
como realidade virtual de projeção.
Thomas Furness, em 1982, apresentava
para a Força Aérea Americana o Visually
Coupled Airbone Systems Simulator
(VCASS), conhecido também por “Super
Cockpit”. O VCASS era um simulador que
usava vídeo-capacetes e computadores
interligados para representar o espaço 3D
de uma cabine de um avião. O VCASS
era bastante rápido na atualização de
imagens complexas e possuía uma alta
qualidade na resolução de imagens.
Porém, o custo era um problema: milhões
de dólares eram indispensáveis apenas
para o capacete. Aplicando uma nova
tecnologia de visores de cristais líquidos
(LCD) Michael McGreevy, em 1984 na
NASA, começou a trabalhar no projeto
VIVED (Virtual Environment Display) no
qual as imagens seriam estereoscópicas.
Em comparação ao VCASS a resolução
das imagens era limitada, porém o custo
era muito mais atrativo. A parte de vídeo
e áudio foi montada sobre uma mascara
de mergulho usando dois visores de
cristal liquido com pequenos altifalantes
acoplados. Em 1985, com o objetivo de
incluir: luvas de dados, reconhecimento
de voz, síntese de som 3D, e dispositivos
de feedback tátil; Scott Fisher juntou-se a
esse projeto. Em 1986, a NASA já
possuía um ambiente virtual que permitia
aos utilizadores ouvir, falar de modo
sintetizado e ter som 3D, ordenar
comandos pela voz para além de
manipular objetos virtuais por meio do
movimento das mãos, utilizando uma luva
especial chamada de DataGlove.
Desenvolvida com sensores de fibra
ótica.
A perceção de que os projetos da
NASA poderiam se tornar equipamentos
comercializáveis deu início a inúmeros
programas de pesquisa em Realidade
virtual em todo o mundo. De empresas de
software a grandes corporações de
informática começaram a desenvolver e a
vender serviços e produtos voltados para
Realidade Virtual. A AutoDesk, por
exemplo, em 1989, apresentou o primeiro
sistema de realidade virtual voltado para
computadores pessoais.[2]
Algumas das suas Aplicações
A Realidade virtual é muito
utilizada em áreas como a arquitetura e
projetos, aplicações científicas, artes,
educação, controle de informações,
entretenimento, telepresença, cidades
virtuais, comércio eletrônico, etc.
Na Educação
Na educação, e em particular no
domínio do ensino e aprendizagem das
ciências exatas e naturais, estão em
curso trabalhos para avaliar
concretamente as possibilidades dessas
novas tecnologias. Os dois casos mais
salientes são, na Química, o Chemistry
World, ambiente virtual para o estudo de
átomos e moléculas; e, na Física, o
Newton World, ambiente para o estudo
da colisão de partículas.
No campo educativo, o uso da
Realidade virtual encontra-se
devidamente justificado. Os processos
psicológicos num ambiente virtual são
muito semelhantes aos processos
correspondentes num ambiente educativo
real. Sendo a educação um processo em
que a interação entre sujeito e o ambiente
é fundamental, qualquer cenário virtual
constitui um ambiente educacional. Na
área educativa, a riqueza das sensações
tácteis é frequentemente negligenciada,
voluntária ou involuntariamente. Por
vezes criam-se imagens mentais
incorretas pela ausência e
impossibilidade de sentir o objeto real. Na
experimentação científica, a manipulação
de objetos é fundamental. Sem ela, os
alunos dificilmente compreendem o
significado e o alcance de uma
experiência ou os conceitos que lhe estão
subjacentes. Mas, como a manipulação
de certos objetos é difícil, perigosa ou
dispendiosa, eles poderão ser
substituídos por objetos virtuais. A
Realidade virtual facilita a formação de
modelos conceptuais corretos e a
aprendizagem. O aluno pode
experimentar novas vivências em
ambientes que resultam de cálculos
complexos que o computador efetua. Por
exemplo, a aproximação e o afastamento
a um corpo podem ser feitos de forma
mais arbitrária num ambiente virtual.
Assim, quando nos aproximamos de um
objeto, podemos gradualmente
aperceber-nos dos seus detalhes, até
"visualizar" a sua estrutura atómica,
podendo mesmo "entrar" num átomo,
interferir com a distribuição dos seus
eletrões, etc. Por outro lado, podemos
gradualmente afastar-nos de um corpo,
uma mesa por exemplo, saindo da casa,
da cidade, do país, da Terra, do Sistema
Solar, etc.
No Human Interface Technology
Laboratory, da Universidade de
Washington, desenvolve-se o projeto
Virtual Reality Roving Vehicle, financiado
pela US West Foundation. O seu objetivo
é possibilitar a alunos e professores
conhecimentos e experiências em
sistemas de Realidade Virtual. Trata-se
de um projeto dirigido aos diversos níveis
do ensino em ciências exatas e naturais,
desde o mais básico até ao pré-
universitário, onde se pretende avaliar:
a) Se os estudantes conseguem
utilizar estas novas tecnologias não só na
exploração como também na construção
de ambientes virtuais;
b) Se a exploração de ambientes
virtuais facilita ou não o processo de
aprendizagem;
c) Se a Realidade virtual é melhor ou
pior do que outras técnicas de
aprendizagem e porquê.
Em Portugal, a Faculdade de
Motricidade Humana da Universidade
Técnica de Lisboa efetuou estudos
ergonómicos, no quadro de um projeto
apoiado pelo Ministério da Educação
O Ministério da Educação do Egito
também possui um projeto de quatro
diferentes mundos virtuais (corpo
humano, modelagem de moléculas,
geografia mundial e civilizações antigas)
que são utilizados para a orientação e
ensino dos estudantes [Sense8, 1996].[3]
Na Área da Medicina
Os computadores tiveram grande
impacto na medicina, desde a
monitoração de pacientes até
processamento de imagens tomográficas
tridimensionais.
Hermosilla apud Kaufmann (2000) disse
que a maioria das aplicações
desenvolvidas em Realidade virtual para
a medicina ainda estavam em nível de
pesquisa. Atualmente, destacam-se
aplicações nas mais diversas
especialidades, tais como: formação de
atos cirúrgicos em humanos virtuais,
imagiologia médica, em 3D, cirurgia
virtual, bio simulação, biomecânica,
ensino de anatomia, visualização com
realidade aumentada, fisioterapia virtual,
ampliação de comunicação dos
deficientes, entre outras.
De acordo com Ackerman (1995) e
Cardoso (1997), os cientistas e
educadores de todo o mundo já têm à
sua disposição o mais completo registo
de imagens humanas, o qual tem
permitido o desenvolvimento de uma
ampla gama de projetos que estão
revolucionando o conhecimento e a
compreensão da visualização do ser
humano. Por exemplo, o Visible Human,
ou Ser Humano Visível, um projeto de 7
milhões de dólares criado pela National
Library of Medicine (NLM), em Bethesda,
Maryland, a maior biblioteca médica do
mundo. Foi estabelecido que as imagens
deveriam ser de três tipos: tomografia
computadorizada do cadáver a fresco e
congelado, imagens de ressonância
magnética e secções congeladas. O que
resultou num total de 19.000 imagens
com 56 Gigabytes (15GB no homem e
41GB na mulher).
Outro exemplo, a Universidade da
Carolina do Norte está desenvolvendo um
método alternativo para o planeamento
das sessões de radioterapia. Ao invés de
sentar-se em frente a um monitor, o
médico usa um HMD e realmente
caminha ao redor do modelo gráfico do
paciente, analisando as áreas de
interesse, a partir do modelo gráfico do
paciente, a partir do ângulo que mais lhe
convém. Usando este sistema, o médico
pode posicionar-se em qualquer lugar,
inclusive na posição de onde os raios
partem, e assim “ver” de fato por onde
eles irão passar. A manipulação dos
feixes, realizado com um dispositivo
preso à mão do médico torna tudo mais
fácil e intuitivo devido à imersão no
ambiente virtual.
A Ultrassonografia também é um método
de exame baseado na reflexão de som,
uma técnica de imagem que teve grande
desenvolvimento durante os últimos anos.
O aumento da capacidade dos
computadores fez com que as imagens
pudessem ser mostradas de forma mais
rápidas. Com a evolução da tecnologia
apareceu o ultrassom tridimensional (3D),
com imagens coloridas e em tempo real.
Hermosilla apud Bega (2001) salienta que
a função do ultrassom vai além de um
apontar do sexo do bebé em mulheres
grávidas. A técnica acusa malformações,
fazendo um retrato fiel das estruturas
fetais como face, mãos, pés e coluna
vertebral. Em adultos, o ultrassom 3D
ajuda a avaliar tumores e a verificar o
volume dos órgãos. Existem recursos que
possibilitam a visualização da superfície
do feto, tornando possível a produção de
uma imagem bastante semelhante a uma
foto do mesmo. Por isso o método tem-se
revelado útil no estudo da anatomia fetal,
permitindo uma melhor avaliação das
características e relações espaciais entre
as partes fetais. Também de acordo com
Hermosilla apud Steiner, as limitações do
ultrassom 3D são semelhantes às do
ultrassom 2D, como artefactos devidos à
movimentação fetal, dificuldade de obter
imagens em casos de redução do líquido
amniótico e baixa resolução nos planos
paralelos próximos ao plano de aquisição.
Esta é uma técnica que ainda está em
desenvolvimento e, apesar dos avanços
recentes, ainda precisa de melhorias,
como redução do tempo necessário para
a aquisição e processamento das
imagens, transdutores menores e mais
leves, maior resolução das imagens e
mensuração automática dos volumes.[4]
[5]
Na Industria
No mundo de hoje as empresas,
dentro de um contexto económico
globalizado, necessitam se tornar mais
competitivas para enfrentar os novos
concorrentes, provocando uma total
remodelação dos sistemas produtivos,
desde a substituição de equipamentos
obsoletos e de baixa produtividade por
outros mais modernos e produtivos; a
reestruturação dos layouts das fábricas e
do fluxo de transporte existentes no chão
de fábrica; o planeamento e controle da
produção, até a necessidade de mão-de-
obra mais qualificada, integrados para
melhorar a qualidade do produto, reduzir
o lead time de produção, reduzir custos,
aumentar a flexibilidade, etc. (Lobão &
Porto, 1997). Com o objetivo de procurar
novas formas de obter uma melhoria
organizacional e proporcionar uma
modernização do sistema produtivo da
empresa, a simulação de equipamentos,
formação de funcionários, validação do
planeamento da produção, visualização
de layouts de fábricas e protótipos de
produtos o recurso à realidade virtual é
uma mais-valia e é bastante utilizado nos
dias de hoje.
Por exemplo na empresa Fujita (Tsukuba,
Japão) estão aplicando a tecnologia de
realidade virtual na construção e controle
de robôs. O objetivo é desenvolver um
sistema remoto de controlo, que permita
a manipulação dos robôs por cursores ou
ponteiros de exibição com interfaces
gráficas. Outra empresa que trabalha
neste ramo é a Tokyu Construction, que
está desenvolvendo um sistema para o
controle remoto de deepfoundation work
robots. Quando a abertura é muito
pequena para a entrada de equipamentos
pesados de construção, os operários
trabalham arduamente escavando
buracos para colocação das fundações.
Isto é chamado deep-foundation. Robôs
têm sido desenvolvidos para substituírem
os operários neste tipo de trabalho. Os
pesquisadores da Tokyu estão tentando
controlar a construção desses robôs e
posteriormente comandá-los por imagens
3D e movimentos das mãos. Esta técnica
é chamada telexistência [Kahaner,
1993].[6]
Na Arquitetura
Um arquiteto pode montar os seus
próprios ambientes virtuais usando
apenas microcomputadores e programas
de desenvolvimento de ambientes
virtuais. Por exemplo, na elaboração do
projeto de um escritório é possível a
visualização do ambiente sob diversos
ângulos, permitindo que o utilizador
passeie por entre móveis e veja detalhes
da construção, antes mesmo que a
primeira parede seja levantada
(Penteado, 1995); ou na assessoria a
venda de casas e apartamentos a
clientes [Dupont,1994].
A computação gráfica permite aos
pesquisadores entenderem a estrutura
qualitativa de um fenômeno por meio de
gráficos e desenhos detalhados, que não
poderiam ser conseguidos de outra
forma. A computação gráfica interativa
permite um controle em tempo real sobre
como os gráficos são gerados,
favorecendo o aumento da habilidade dos
pesquisadores de explorarem o
fenómeno pelo computador [Bryson,
1993]. Dessa forma, o ambiente virtual
viabiliza uma total interação com
interfaces tridimensionais para exibição e
controle da computação gráfica interativa
[Bryson & Levit, 1991].
A Haywood Community College
(Waynesville, NC) utiliza Realidade virtual
para que os estudantes tenham uma
melhor visualização e interação com os
modelos feitos em 3D a partir do
AutoCAD [Sense8, 1996]. No laboratório
de pesquisas da Nippon Electric
Company (NEC) está sendo desenvolvido
um sistema de RV para que os
operadores usem os movimentos de suas
mãos (datagloves) para manipular
modelos tridimensionais de CAD
[Kahaner, 1994].
Em Formação Especializada
Na área da formação e simulação,
temos o exemplo da aplicação militar que
simula uma cabine de avião de combate,
desenvolvida pela British Aerospace Real
para formação dos cadetes britânicos
[Kalawsky, 1993]. Outro trabalho na área
de simulação e formação em aviões de
combate é citado por McCarty [Mccarty et
al., 1994]. A realidade virtual também é
usada para treinar operadores de radares
[Sense8, 1996] e na formação de
soldados na operação de tanques de
guerra. Esse trabalho está vinculado ao
projeto SIMNET desenvolvido pelo
DARPA (Defense Advanced Research
Projects Agency – USA) que viabiliza um
ambiente virtual distribuído onde vários
simuladores virtuais remotos ficam
interligados entre si, trocando
informações e mantendo atualizada a
descrição deste mundo [Pimentel & Blau,
1994; Moshell, 1994]. Diante deste
contexto, é importante salientar que
vários autores [Rosenblum, 1995;
Mccarty, 1994; Moshell, 1994] relatam o
uso da realidade virtual para ensino e
formação, sendo que Kozak e Wittenberg
[Kozak, 1993; Wittenberg, 1995]
apresentam estudos realizados nos quais
os resultados obtidos em formação com o
uso de realidade virtual são claramente
superiores àqueles obtidos com sistemas
reais.
Desenvolver um Sistema de Realidade Virtual
Ao abordar a questão sobre como
desenvolver um sistema de realidade
virtual, parece-me relevante caracterizar
o sistema de realidade virtual com os
seus componentes de hardware e
software, destacar os principais modelos
de processo propostos pela engenharia
de software, e apresentar um processo
iterativo de desenvolvimento de Sistema
de Realidade Virtual, através das etapas
de análise de requisitos, projeto,
implementação e avaliação.
Recordando apenas, a realidade
virtual é uma tecnologia de interface
avançada que possibilita ao utilizador não
somente usar o sistema de software,
como também aperceber-se dentro de um
ambiente tridimensional gerado por
computador. Neste contexto, o utilizador
pode explorar e mesmo modificar o
ambiente virtual, o que lhe é possibilitado
através de técnicas de navegação,
interação e imersão [Vince, 2004]. Como
para qualquer sistema de software, é
importante dispor de um processo
sistemático para o desenvolvimento de
ambientes virtuais ou sistemas de
realidade virtual. Porém, a área de
realidade virtual é recente, não dispondo,
ainda, de estudos suficientemente
fundamentados sobre como analisar,
projetar e implementar essas aplicações.
Ora o facto deste trabalho estar a ser
realizado no âmbito da disciplina de
“Processos e Métricas de Software”,
levou-me à necessidade de entender e
explicitar melhor o processo de
desenvolvimento de ambientes e
aplicações de realidade virtual.
O desenvolvimento de sistemas
de realidade virtual (SRV) teve as suas
origens no desenvolvimento de sistemas
de software, com a utilização das
metodologias tradicionais da engenharia
de software [McConnell, 1996],
adaptadas à criação de sistemas
multimédia, com a incorporação de
recursos para análise de projetos de
sistemas distribuídos. Além disso,
questões de criação de produtos na
indústria cinematográfica têm contribuído
para o desenvolvimento de Sistemas
Realidade Virtual, principalmente, no que
toca à criação do mundo virtual. Os
modelos de processo e alguns pontos
específicos, e também um caso real. Será
descrito um processo de desenvolvimento
de software, adaptado às peculiaridades
de Sistemas de Realidade Virtual.
Destacarei alguns ambientes virtuais
desenvolvidos pelos autores, seguindo o
processo de desenvolvimento
apresentado.
OS sistemas de realidade virtual
ou aplicações de realidade virtual,
conforme referidos no presente trabalho,
são também denominados de “ambientes
virtuais”. Os sistemas de realidade virtual
podem ser implementados através de
diferentes arquiteturas físicas e lógicas,
que compreendem desde a utilização de
um único microcomputador até
arquiteturas distribuídas de
processamento, que permitem, por
exemplo, melhor realização de uma
imagem digital. Os tipos mais comuns de
arquitetura envolvem uma combinação
das seguintes características:
funcionamento mono utilizador ou
multiutilizador e processamento
centralizado ou distribuído [Rosa Jr.,
2003]. Em linhas gerais, uma arquitetura
de sistemas de realidade virtual é
composta de dois conjuntos de
componentes [Luz, 1997]:
• Interfaces físicas e lógicas. Inclui as
entradas e saídas do sistema,
representadas por sensores e atuadores,
respetivamente. Essas interfaces
permitem a integração do ser humano
com o sistema.
• Processador lógico do mundo virtual.
Este componente é responsável pelo
controle do sistema.
Figura 1:Esquema de um SRV de
processamento distribuído
Fonte: [Livro do Pré-Simpósio VIII
Symposium on Virtual Reality, p111]
A figura 1 apresenta um exemplo
de arquitetura de sistema de realidade
virtual que envolve processamento
distribuído. Neste tipo de arquitetura,
diversos aspetos do mundo virtual são
processados por diferentes
computadores. O computador A processa
os dados referentes à geração do som,
enquanto os computadores B e C geram
as imagens que, em conjunto, geram a
visão estereoscópica o que alimenta o
capacete de imersão, causando no
utilizador a sensação de profundidade. O
computador D é responsável pelo
processamento computacional das
tarefas em tempo real e pela integração
do sistema, enviando e recebendo
pacotes de tarefas que compõem a
interface externa do sistema (tanto com o
utilizador, como com os outros sistemas).
Já o computador E, refere-se ao controle
do dispositivo háptico (relativo ao tato),
devolve o retorno da força enviada pelo
utilizador. O computador F, por sua vez, é
responsável pela base de dados do
sistema e pela atualização de dados
referentes a agentes externos, utilizando,
para isso, um meio de comunicação com
outras bases de dados distribuídas [Luz,
1997].
Em relação à visualização e à
sensação de imersão ampliada, foi
construído um sistema que arranja, em
um formato de cubo, até seis telas de
projeção, com seus respetivos
dispositivos geradores de imagem,
conhecido como CAVE ou caverna. Neste
caso, em cada tela é projetada uma
imagem estereoscópica correspondente a
um pedaço do mundo virtual sob o
mesmo ponto de vista. O utilizador deve
usar óculos especiais que lhe permitam a
visão estereoscópica do mundo, além de
necessitar de equipamentos que realizem
a interação entre o utilizador e o sistema.
Este tipo de sistema possibilita,
normalmente, um tipo de rastreamento do
utilizador, que é usado para movimentar o
mundo. Além disso, o sistema permite
que diversas pessoas o utilizem, embora
apenas um indivíduo seja o utilizador
ativo e os demais apenas atuem como
espectadores. Além destes
equipamentos, diversos outros estão a
ser produzidos para o uso em conjunto
com esta tecnologia. Atualmente, ainda
não se encontram comercialmente
disponíveis equipamentos que explorem
os sentidos olfativo e gustativo, porém
estes são objeto de pesquisa [Keller,
1995; Canepa, 1997]
O sentido mais apurado do ser
humano é a visão, que se destaca como
o principal meio pelo qual sentimos o
mundo ao nosso redor [Heilig, 2001].
Consequentemente, a visão vem sendo
explorada como um elemento
fundamental para receber informações
dos computadores. Diante da
possibilidade do uso de outros sentidos
do ser humano para participar no receber
informações, outros tipos de interfaces
estão sendo implementados. Isto abre
mercado para as aplicações de realidade
virtual que, além de visualizar
tridimensionalmente o mundo, incentivam
outros sentidos como, por exemplo, o
auditivo e o tátil [Burdea, 1996].
Entretanto, apenas o receber informações
não é suficiente, pois o ser humano
necessita expressar-se, e, para isso, são
necessários equipamentos que permitam
o enviar dados para os computadores.
Um sistema de realidade virtual permite
esta ampliação da capacidade de
interação entre as partes envolvidas,
ampliando a capacidade de aquisição de
conhecimento.
Cabe destacar que, há muito
tempo, a sabedoria chinesa manifesta
estes factos através dos dizeres de
Confúcio: “Eu escuto e me esqueço, eu
vejo e me lembro e eu faço e entendo.”
[Confúcio - 551- 479AC].
Um componente essencial de um
Sistema de realidade virtual é o
componente lógico, que permite a
integração e tratamento dos dados do
sistema, resultando num mundo virtual. A
criação de um Sistema de realidade
virtual desenvolve diversas disciplinas,
requerendo a utilização de uma vasta
gama de tecnologias, software e
linguagens de programação. Um mundo
virtual é composto basicamente de
objetos tridimensionais e regras de
funcionamento. Para que um mundo
virtual seja criado é necessário produzir o
conteúdo e sua lógica de execução. Após
a sua criação, é necessário que ele se
torne operacional. A criação do conteúdo
é principalmente relacionada aos objetos
tridimensionais. Cada objeto do mundo
virtual possui uma aparência e um
comportamento. A criação de um objeto
do mundo virtual envolve normalmente a
utilização de ferramentas de modelagem
tridimensional (3D),edição de imagem,
som, vídeo e comportamento. Esta
atividade é realizada por diversos tipos de
profissionais, tais como artistas,
designers, modeladores, sonoplastas e
programadores.
Todo o desenvolvimento de um
Sistema de realidade virtual pode ser
realizado utilizando-se pacotes para as
diversas plataformas e sistemas
operacionais. Em todas as categorias,
existem soluções proprietárias, de
domínio público e também de código
aberto. Em alguns casos, estes pacotes
são independentes da plataforma,
permitindo o desenvolvimento em
plataformas de baixo custo e sua
aplicação em plataformas de maior
desempenho. As principais ferramentas
para a criação de conteúdo de um
Sistema de realidade virtual são as de
modelagem 3D e de edição de texturas. A
modelagem 3D permite a representação
computacional de objetos a serem
utilizados dentro do mundo virtual. O
objeto modelado é, em termos gerais,
uma matriz de coordenadas espaciais.
Este objeto poderá ser apresentado pelo
Sistema de realidade virtual ao utilizador
de diversas maneiras, sendo a forma
visual a mais comum. Entretanto, o
utilizador também pode, por exemplo,
tocar o objeto ou ouvi-lo, em alguns
casos. A transformação da matriz
numérica para a forma escolhida de
representação utiliza técnicas conhecidas
genericamente por renderização
(processo pelo qual pode-se obter o
produto final de um processamento digital
qualquer.). Para isto, são utilizados os
softwares de edição de imagens, que
permitem criar texturas de boa qualidade
e compatíveis com a realidade. O uso de
texturas é uma forma
computacionalmente económica de se
atingir maior verossimilhança para os
objetos no mundo virtual. As texturas
reduzem o detalhamento de coordenadas
em um modelo tridimensional,
substituindo os detalhes por uma
imagem.
A implementação dos
comportamentos dos objetos é realizada
através de linguagens de programação,
tornando o mundo virtual interativo e mais
próximo da realidade. Os
comportamentos podem incluir técnicas
de inteligência artificial, que dão “vida
própria” ao objeto, tais como redes
neurais [Watson, 1996;Haykin, 1994],
algoritmos genéticos [Watson, 1996;
Goldberg, 1989], conjuntos difusos
[Kandel,1986] e sistemas especialistas
[Watson, 1996; Durkin, 1994]. As
bibliotecas para sistemas de realidade
virtual reúnem componentes que
viabilizam a implementação de
funcionalidades e características, como:
interface com equipamentos de realidade
virtual, interface com o utilizador, rotação
e translação de objetos, interatividade
dos objetos e deteção de colisão.
Algumas das bibliotecas disponíveis são:
WorldToolKit, CAVE library, dVISE,
FreeVR, VR Juggler, Maverick e MR
Toolkit. As linguagens de programação
utilizadas atualmente para a maioria dos
pacotes de desenvolvimento são C, Java
e VRML (Linguagem de Modelagem para
Realidade Virtual) [Pesce, 1995]. Estas
bibliotecas são normalmente baseadas
em outras bibliotecas, como OpenGL e
DirectX, que fornecem uma interface
padronizada com os equipamentos. A
OpenGL é uma biblioteca gráfica aberta e
multiplataforma, sendo estes alguns dos
motivos de sua larga aceitação. O DirectX
é um conjunto de bibliotecas que, além
da interface gráfica, também possui
suporte para som, vídeo e dispositivos de
entrada, entre outros recursos.
Além de bibliotecas, existem
pacotes para desenvolvimento rápido,
que possuem normalmente uma interface
visual amigável e reduzem o esforço de
criação de Sistemas de Realidade Virtual.
Esses pacotes incluem, muitas vezes,
uma linguagem de script para adicionar
funcionalidades. Entre os pacotes
existentes, destacam-se: Alice 3D, World
Up, Internet Space Builder e EON Studio.
Para o desenvolvimento de
Sistemas de Realidade Virtual, é
necessário que coexistam os seguintes
elementos: objetivo e/ou tarefa apoiada,
mundo virtual e equipamentos para
interação bidirecional entre utilizador e
computador [Stuart, 1996].
A utilização de um Sistemas de
Realidade virtual é justificada quando
ocorrer ou for exigida pelo menos uma
das seguintes situações:
• Risco à segurança [Pantelidis, 1997;
Luz, 1997];
• Sensação de presença [Stuart, 1996;
Zachmann, 1998; Barfield, 1995];
• Alta interatividade, com o estímulo de
múltiplos sentidos [Pantelidis, 1997;
Saldías,1999];
• Interação real com objetos virtuais
[Zachmann, 1998];
• Atividades irrealizáveis no mundo
real [Pantelidis, 1997; Luz, 1997; Winn,
1993];
• Atividades com um custo muito
elevado, ou acesso difícil ou restrito
[Pantelidis, 1997; Stuart, 1996].
Além de se considerar a situação
à qual se destina a aplicação, existem
algumas restrições quanto ao uso de tal
aplicação em larga escala. A principal
restrição está relacionada ao alto custo
envolvido no desenvolvimento. Esse
custo decorre, principalmente, do elevado
número de equipamentos e software
específicos envolvidos num Sistemas de
realidade virtual [Barfield, 1995]. Em
Portugal, por exemplo para a aplicação
desta tecnologia como uma alternativa
viável existem ainda mais restrições
como o elevado custo de
desenvolvimento, difícil acesso aos
equipamentos, devido à necessidade de
importação, além de uma assistência
técnica deficiente.
Como qualquer sistema de
software, o desenvolvimento de Sistemas
de Realidade virtual pode basear-se nos
modelos e métodos tradicionalmente
indicados pela engenharia de software
[Kirner, 1999; Kim, 1999; Luz, 1997]. Os
modelos existentes, desde o tradicional
Cascata [Sommerville, 1997] até o atual
Programação Extrema [Beck, 1999],
podem ser adotados. Mesmo com a
existência de diversos métodos, cada
empresa deve utilizar o que melhor lhe
convier e, se necessário, adaptá-los ou
até mesmo criar o seu próprio processo.
Um resumo dos principais modelos de
desenvolvimento de software é dado a
seguir.
• “Modelo Cascata“ (waterfall).
É um processo tradicional de
desenvolvimento de software, que
envolve a consecução das etapas de
levantamento dos requisitos, análise dos
requisitos, projeto, projeto detalhado,
implementação, testes e manutenção.
Apesar de ser largamente utilizado, este
modelo possui desvantagens, pois
projetos desta natureza possuem um
ciclo de desenvolvimento longo e, neste
caso, muitas das tecnologias, soluções e
até mesmo metáforas, podem ter que ser
modificadas antes da finalização do ciclo
de desenvolvimento. Tais modificações
não são previstas pelo modelo.
• “Prototipação”.
Este modelo de desenvolvimento
de software mostra-se adequado por
permitir a criação de um protótipo ou
produto final do sistema e colocá-lo à
prova junto aos utilizadores finais, num
tempo relativamente curto [Martins,
1999]. Entretanto, a “Prototipação” não
prevê a reformulação do sistema ao longo
do tempo, pois o protótipo é criado
apenas uma vez e depois o ciclo de
desenvolvimento transcorre linearmente.
Este modelo também não é o mais
indicado, principalmente pelos mesmos
motivos apresentados para o modelo
anterior.
• “Desenvolvimento Iterativo e
Incremental”.
É um modelo importante, embora
exija que as principais funcionalidades do
sistema sejam cobertas já no primeiro
estágio de desenvolvimento
[Sommerville, 1997]. Em muitos casos de
desenvolvimento de Sistemas de
Realidade Virtual, este modelo não leva a
uma solução adequada, pois estas
funcionalidades podem exigir um tempo e
custo de desenvolvimento elevado, além
de contribuir para distanciar o cliente do
produto final, aumentando os riscos.
• “Modelo Evolucionário”.
Apresenta características
importantes, pois o ciclo de
desenvolvimento de cada versão do
sistema é reduzido em relação aos
modelos anteriores. Neste modelo, o
sistema é disponibilizado em versões que
cumprem alguns dos requisitos totais do
sistema [Sommerville, 1997].
• “Programação Extrema”.
Extreme Programming, com a sua
abordagem focada no problema e com
contato constante com o cliente e
utilizador final, procura aumentar as
hipóteses do sistema ser desenvolvido
conforme as reais necessidades do
utilizador. O modelo estimula a criação
rápida de versões, para que o utilizador
final possa avaliar e interferir no próximo
ciclo de desenvolvimento [Beck, 1999].
Este modelo é adequado quando os
requisitos não são totalmente
esclarecidos e o contato com o cliente for
possível. Para um Sistema de realidade
virtual completo, este modelo pode não
ser adequado, principalmente quando for
exigida a integração de equipamentos
especiais de alto custo. A criação de uma
réplica do sistema junto ao cliente e/ou o
constante deslocamento do cliente ou dos
“desenvolvedores” para a averiguação de
cada nova versão pode também elevar
muito os custos. [7]
Processo de Desenvolvimento de um Sistemas de Realidade Virtual
O processo de desenvolvimento
agora apresentado segue uma
abordagem que agrega características da
“Prototipação”, aliada aos modelos
“Iterativos” e “Evolucionário” de
construção de sistemas de software. Tal
processo baseia-se em conceitos e
modelos da engenharia de software,
adaptados ao atendimento das
peculiaridades dos sistemas de realidade
virtual [Kirner, 1999; Luqi, 1995;
Sommerville, 1997, Stuart, 1996].
O processo pressupõe as
seguintes características: facilitar a
participação dos utilizadores, para que
estes possam avaliar o sistema que está
sendo criado e contribuir para a melhoria
do produto em questão; produzir um
sistema de fácil utilização e manutenção,
dentro de um período de tempo
apropriado e com custos aceitáveis. O
cumprimento dos pressupostos requer a
atenção de algumas regras, como: os
“desenvolvedores” sabem quem são os
potenciais utilizadores do sistema e têm
um conhecimento que lhes permite
identificar tais utilizadores em termos de
necessidades, atitudes e
comportamentos relacionados ao uso do
sistema; as diferentes versões (ou
protótipos) são construídas rapidamente,
após o que são avaliadas e
consecutivamente corrigidas, refinadas e
melhoradas. O processo de
desenvolvimento compõe-se de etapas,
realizadas iterativamente, que são:
análise de requisitos, projeto,
implementação e avaliação.
A figura 2, ilustra o processo e as etapas:
análise de requisitos, projeto,
implementação, avaliação e verificação
são caracterizadas a seguir.
Figura 2 Fonte: [Livro do Pré-Simpósio
VIII Symposium on Virtual Reality, p118]
• “Análise dos Requisitos”
Nesta etapa, o objetivo do sistema
deve ser claramente definido, assim
como a identificação das tarefas a serem
executadas. O tipo de tarefa tem grande
influência na interação com o sistema, e a
sua identificação errônea gera um
comprometimento de todo o projeto e,
consequentemente, reduz a qualidade do
produto final [Rebelo,2004].
A definição de utilizador é mais
abrangente, sendo que suas
características, podem até mesmo
inviabilizar o sistema. Estas
características irão influenciar na
interação com o sistema, tanto na sua
interface lógica (habilidades manuais,
nível de discernimento) quanto na física
(tamanho, força, diferenças fisiológicas).
Logo, a sua correta definição é crucial
para o sucesso do sistema [Stuart, 1996].
O ambiente onde o sistema será
implementado também terá grande
influência em seu desenvolvimento
[Sherman, 2003; Stuart, 1996].
Características, por exemplo, espaço
físico e luminosidade, devem ser
consideradas, principalmente quando o
sistema utilizar interfaces imersivas
complexas. É importante enfatizar a
importância dos requisitos globais, que
estão ligados ao ambiente, utilizador e
objetivo, como, por exemplo, se o sistema
é mono ou multiutilizador, se o sistema
vai ser utilizado localmente ou acedido
remotamente. Vale a pena destacar que,
como foi discutido anteriormente, os
seres humanos têm limitações fisiológicas
que devem ser observadas durante esta
etapa, para que as interações sejam
capazes de proporcionar ao utilizador um
grau de realidade elevado. Quando mais
do que um sentido for explorado pelo
sistema de realidade virtual, é primordial
que estes estímulos estejam
sincronizados [Stuart, 1996].
Um exemplo da limitação física é
relacionado com à visão. Este é o sentido
mais explorado em Sistema de Realidade
Virtual, por motivos já apresentados e
também devido ao baixo custo e
eficiência na geração de imagens. A
realização visual do mundo virtual dá-se
através da geração de imagens estáticas
que são projetadas em sequência. Para
que o ser humano perceba a dinâmica
deste mundo, é necessário que estas
imagens sejam apresentadas num curto
intervalo de tempo. Quando a taxa de
exposição destas imagens é superior a
25 imagens ou quadrados por segundo, a
perceção humana não distingue que
estas são discretas, portanto será
processada pelo cérebro de forma
contínua como um filme. Estas limitações
acontecem com todos os sentidos, tais
como o auditivo, o háptico e o olfativo,
devendo ser consideradas
cuidadosamente. Nesta etapa também
deve ser considerado o peso relativo de
cada requisito e sua viabilidade técnica e
financeira inicial, para que possíveis
problemas sejam solucionados o mais
rapidamente possível.
Em suma, esta etapa visa
identificar e descrever os requisitos do
Sistema de Realidade Virtual, incluindo
as seguintes fases [Kirner, 1999; Kirner,
2004]:
• Definição dos utilizadores. Inclui uma
análise da atuação dos utilizadores nas
tarefas apoiadas pelo SRV e sua
interação com o ambiente virtual;
• Definição dos requisitos básicos do
ambiente virtual. São requisitos exigidos
para todas as aplicações e sistemas de
realidade virtual, incluindo: imersão,
interatividade, envolvimento;
• Definição do funcionamento da
aplicação. Nesta fase, há três situações a
serem consideradas:
a) quando a tarefa a ser executada no
ambiente virtual corresponde à tarefa
realizada no mundo real - por exemplo,
abrir uma porta o acender uma luz;
b) quando a tarefa, no mundo virtual,
será executada de forma diferente do que
ocorre no mundo real, por exemplo, ir de
uma sala à outra dentro de um mundo
virtual, sem passar pela porta;
c) quando a tarefa, no mundo virtual,
não corresponde a nenhuma tarefa
executada no mundo real – por exemplo,
visualizar um quadro contendo gráficos
representativos de dados referentes ao
desempenho de determinada tarefa.
Como resultado desta etapa são
definidos os utilizadores, as tarefas e as
formas de interação entre os utilizadores
e o ambiente virtual.
O Projeto
Na posse dos requisitos
devidamente analisados, deve-se, nesta
etapa, definir como as ideias do cliente
serão colocadas em prática, maximizando
a sua satisfação. Neste momento, deve-
se criar a narrativa do sistema [Sherman,
2003]. Como esta narrativa envolve os
requisitos lógicos do sistema e as
interfaces tecnológicas levantadas na
análise de requisitos, a arquitetura do
sistema e todas as tecnologias envolvidas
devem ser especificadas. Todas as
operações devem ser planeadas e
detalhadas, pois a resposta do sistema
torna-se mais crítica com o aumento da
complexidade da operação, exigindo para
isso um grande poder computacional
gráfico, e principalmente um elevado
poder de processamento de cálculo.
Ainda, nesta etapa, é definido em detalhe
todas as interfaces do sistema, desde a
funcionalidade dos equipamentos de
entrada e saída, até a interação e estética
do produto, não devendo ser esquecidas
as questões de segurança, ergonomia e
manutenção do sistema. Além de
envolver a especificação de cada
elemento ou objeto do mundo virtual, as
características, comportamentos e
interações desses objetos devem ser
detalhados.
O principal objetivo do projeto, no
caso de um sistema de realidade virtual,
é, portanto, especificar os recursos
computacionais que serão adotados na
implementação do ambiente virtual,
incluindo [Kirner, 1999]:
• Dispositivos de entrada: corresponde
aos equipamentos específicos de
realidade virtual, que são essenciais para
a aplicação, tais como: luvas, capacetes,
câmaras de vídeo, sensores de posição,
dentre outros, além de teclado e rato.
• Dispositivos de saída: têm como
objetivo gerar as apresentações em
realidade virtual, de acordo com os
requisitos definidos para a aplicação e de
forma que os utilizadores possam
entender e interagir com as tarefas que
foram modeladas, tais como: dispositivos
de apresentação visuais e táteis,
auscultadores de ouvido, altifalantes,
dispositivos de realimentação de força.
• Hardware: refere-se aos
equipamentos que serão utilizados,
incluindo microcomputador, estação de
trabalho, telas de projeção, placas de
vídeo, ambiente de CAVE, etc.
• Software: o desenvolvimento de
aplicações de Realidade virtual exige o
uso de software específico, que incluam
recursos de imersão, interatividade e
navegação. Por exemplo, são
necessárias ferramentas e software para:
modelagem gráfica de objetos e cenas
tridimensionais (3D Studio, Open-GL,
etc.), construção de mundos virtuais
(VRML, Shout-3D, etc.), e animação de
objetos e construção de avatares (Poser,
Canoma, etc.). Além destes softwares e
ferramentas específicas da realidade
virtual, são necessárias linguagens de
programação, como C e Java.
• Projeto dos objetos, comportamentos
e interações: nesta etapa do
desenvolvimento do Sistema de
Realidade Virtual, todos os objetos e
cenas que irão compor o ambiente virtual
deverão ser definidos detalhadamente,
levando-se em conta aspetos tais como:
geometria, tamanho, escala, cores e
texturas.
Além disso, os comportamentos a
serem expressados pelos objetos
deverão ser detalhados, como, por
exemplo, mudança de posição e de
cores, animações. É necessário também,
identificar e detalhar as formas de
interação do utilizador dentro do ambiente
virtual, como, por exemplo: seleção,
movimentação e alteração de objetos e
cenas; navegação livre ou pré-definida
dentro do ambiente virtual; e visualização
de informações relativas a componentes
do ambiente virtual. A definição de
metáforas visuais apropriadas e
compatíveis com a aplicação enfocada é
fundamental para a criação de sistemas
de realidade virtual bem sucedidos.
Portanto, todas as tecnologias
necessárias, além das formas de
interface humano-computador referentes
ao ambiente virtual pretendido, deverão
ser detalhadas durante a etapa de
projeto.
Implementação do Sistema de Realidade Virtual
Com o sistema projetado, a
equipa de implementação utilizará as
tecnologias disponíveis e especificadas
na etapa anterior, para a concretização
do sistema. A construção do conteúdo do
mundo virtual e também da lógica do
sistema é obtida através da utilização de
ferramentas de software, linguagens de
programação e tecnologias afins. Nesta
etapa, acontece a resolução de
problemas específicos para este tipo de
sistema, tais com deteção de colisão,
redução de polígonos, níveis de
qualidade dos modelos e integração entre
equipamentos. A modelagem e o
desenvolvimento utilizando uma
linguagem sob o paradigma orientado a
objetos [Fowler, 1997] podem trazer
vantagens, pois as características deste
paradigma ajudam no desenvolvimento
deste tipo de sistema, como, por
exemplo, a herança (permite a criação de
classes para tratar equipamentos
semelhantes com a especialização
necessária para cada equipamento
específico) e o baixo acoplamento,
característica a qual permite aos diversos
processos trabalharem
independentemente [Stuart, 1996].
O objetivo desta etapa é,
principalmente, a programação do
Sistema de Realidade Virtual, que inclui
as seguintes atividades [Kirner, 1999;
Kirner, 2001]:
• Obtenção e preparação das imagens:
as imagens necessárias são obtidas e
capturadas por meio de scanner,
máquina fotográfica ou câmara de vídeo,
e posteriormente preparadas através de
software de edição de imagens, sendo
convertidas para um formato de arquivo
compatível (jpg, gif, bmp, etc.).
• Construção de cenas, objetos e
avatares: os objetos, cenas e avatares
são construídos, utilizando-se software
gráfico de modelagem tridimensional e de
realidade virtual.
• Composição do ambiente virtual:
nesta fase, os objetos, cenas e avatares
são integrados para composição do
ambiente virtual, sendo incorporados
também os recursos adicionais de
iluminação, som, pontos de vista,
animação, etc. Como resultado da
implementação, tem-se, portanto, o
produto desenvolvido de acordo com as
atividades anteriormente definidas. [7]
Avaliação do Sistema de Realidade Virtual Os Sistemas de Realidade virtual
podem ser avaliados por meio de
diferentes abordagens, incluindo testes
formais, estudos empíricos e observação
informal. Devem ser testados
principalmente os requisitos relacionados
a desempenho, utilidade e eficácia do
sistema [Kirner, 2004; Myers, 1996;
Sommerville, 1997].
• Desempenho: refere-se à capacidade
do sistema em funcionar de acordo com o
que é esperado, incluindo questões como
tempo de resposta, confiabilidade,
tolerância a falhas, etc. Tais exigências
tornam-se mais complexas de serem
garantidas, quando se desenvolve
ambientes virtuais colaborativos ou
sistemas distribuídos.
• Utilidade: refere-se à capacidade do
sistema ser de fácil aprendizagem,
entendimento e utilização. Em termos
gerais, para o sistema ter boa utilidade,
necessita de possuir interfaces humano-
computador apropriadas, cuja criação
requer a consideração de todos os
componentes do sistema, ou seja,
hardware, dispositivos de entrada e
saída, software e infraestrutura de
comunicação. Além disso, há que
analisar a aplicação que está sendo
focada e, em especial, os utilizadores.
Isto envolve a avaliação de todos os
aspetos que podem influenciar a
interação entre utilizador e sistema,
incluindo: equipamentos de entrada e
saída, informações fornecidas, metáforas
empregadas na modelagem dos objetos,
cenas e avatares, formato dos recursos
de diálogo, material instrucional
disponível, auxílios para instalação, help
on-line, além de suporte técnico e de
formação ao utilizador.
• Eficácia: é um requisito de qualidade
essencial para sistemas de software em
geral, que está relacionado à contribuição
do Sistema de realidade virtual para a
solução do problema em causa. A análise
da eficácia compreende, principalmente,
uma avaliação adequada dos aspetos de
custos e benefícios do sistema
[Sommerville, 1997].
Verificação do Sistema de Realidade Virtual
Durante a Verificação de um
Sistema de Realidade Virtual, deve-se
considerar diversos aspetos construtivos
do ambiente, como também a
interferência psicológica do uso do
sistema de realidade virtual [Stuart, 1996;
Luz, 1997], além de se preparar
adequadamente os equipamentos e
dispositivos [Burdea, 1996]. As atividades
envolvidas nesta etapa são destacadas a
seguir;
• Análise dos aspetos construtivos do
ambiente: os principais aspetos
construtivos são referentes à temperatura
do ambiente e a interferências sonora,
magnética e luminosa.
• Análise da interferência psicológica
do uso de um sistema de realidade
virtual: é um fator muito importante a ser
considerado. A título de ilustração, pode-
se citar o caso de um sistema de
realidade virtual a ser instalado no chão
de fábrica, cujo respetivo mundo virtual
consista na formação de utilização de
uma máquina específica; neste caso, o
utilizador poderá ficar desorientado
espacialmente após o uso e se este
estiver perto de alguma área de perigo
(máquinas, veículos) poderá ocorrer um
acidente.
• Calibração dos equipamentos:
também é nesta etapa que se faz a
necessária calibração dos equipamentos
do sistema, fator de grande importância,
pois esta operação irá garantir a precisão
dos equipamentos integrados. Merecem
atenção os equipamentos sensíveis,
como os de rastreamento magnético que
sofrem influências de campos
magnéticos. [7]
Experiências de Desenvolvimento de um Sistema de Realidade Virtual
O processo de desenvolvimento
de um sistema de realidade virtual requer
um aprimoramento contínuo, tendo em
vista as seguintes características:
• Rápida evolução da tecnologia,
principalmente no que toca à
visualização. A capacidade gráfica dos
computadores vem crescendo nos
últimos anos.
• Indecisão por parte dos clientes. Este
facto costuma ter um grande impacto no
desenvolvimento do sistema,
principalmente quando a aplicação
envolve a utilização de equipamentos de
alto custo. É importante averiguar se o
cliente poderia se contentar com um
sistema mais acessível, com a qualidade
esperada, sem a necessidade da adição
de certos equipamentos especiais.
• Prototipação rápida, necessária
para a apresentação de viabilidade junto
ao cliente.
A ideia que temos de um Sistema
de realidade virtual ainda é a de
aplicações de alto custo, envolvendo
equipamentos especializados, como
capacetes, luvas e sensores de posição.
São destacados, a seguir, alguns
Sistemas de Realidade virtual
desenvolvidos com a participação dos
autores, cujas referências bibliográficas
indicadas fornecem subsídios para a
criação de novos ambientes e aplicações
de Realidade Virtual, no que diz respeito
a aspetos do processo de
desenvolvimento.
Projeto Óscar Niemeyer Vida e Obra
Este projeto resultou num CD-ROM, que
possui ambientes virtuais apresentando
projetos do arquiteto Óscar Niemeyer
[Rebelo e Luz, 1998]. O sistema permite
uma visita da estrutura completa de uma
das criações do arquiteto Óscar
Niemeyer. O resultado é o Museu de Arte
Contemporânea, que possui exposições
dentro de um ambiente virtual
atualizáveis pela Internet.
Visita Virtual à Cidade do Funchal
Este projeto da camara municipal do
funchal resultou num site onde possui
ambientes virtuais que mostram a cidade
do Funchal disponível para qualquer um
que aceda ao site. O sistema permite
realizar uma visita pela cidade do funchal.
(http://www1.cm-
funchal.pt/educacao/index.php?option=co
m_content&view=article&id=360%3Avisita
-virtual-a-cidade-do-
funchal&catid=158&Itemid=406).
Visita Virtual Natal 2015
Este projeto resultou num site onde
possui ambientes virtuais que mostram a
cidade do Funchal iluminada, disponível
para qualquer um que aceda ao site. O
sistema permite realizar uma visita pela
cidade do funchal contemplando toda a
iluminação característica da época
natalícia.
(http://imersiva360.com/portfolio/turisticoc
ultural/natal2015/)
Referências Bibliográficas
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