Tipos de Mecanismos para Visualizar a Realidade Aumentada

Para que um observador possa visualizar a Realidade Aumentada é preciso usar dispositivos adicionais. Estes dispositivos são visores (displays) que permitem a Visão Óptica ou a Visão por Vídeo (AZUMA, 1997; Milgram et al., 1994). A Visão Óptica (see-through) é assim denominada porque é possível visualizar o ambiente em que se está inserido, através dos visores posicionados à frente dos olhos do observador, enquanto o visor é responsável por mostrar apenas os objetos virtuais da cena. A forma mais comum de Visão Óptica corresponde a espelhos que refletem imagens formadas por computador sobre as cenas observadas pelo usuário. Exemplos de dispositivos que permitem a visualização da Realidade Aumentada são os painéis (Panel-Mounted) e os Head-Mounted Displays (HMDs) (MILGRAM et al., 1994), sendo que os sistemas de aviação militares já possuem esta tecnologia bem desenvolvida.

Segundo Milgram et al.(1994), os Sistemas de Visão Ópticos necessitam acurácia e precisão, baixa latência em relação ao corpo e o rastreamento da cabeça. Ao mesmo tempo em que precisam ser elevadas a calibração e a coincidência do ponto de observação do sistema e do humano. O dispositivo deve proporcionar um campo de visão adequado, ser confortável e permitir mobilidade ao seu utilizador (AZUMA, 1997). Na Figura 10 é ilustrado um sistema de Realidade Aumentada em que o observador utiliza um sistema Head-Mounted Display, que permite a visualização do mundo ao seu redor por meio do combinador óptico. Para o correto posicionamento dos objetos virtuais é necessário a localização do usuário e de sua cabeça, por isso do uso de um rastreador sobre a cabeça. Com o posicionamento do usuário, o gerador de cena pode compor a cena com os elementos virtuais e enviar para que o monitor o projete sobre o combinador óptico. Assim, há a justaposição das imagens geradas artificialmente com o mundo real observado pelo usuário e a composição de uma cena com Realidade Aumentada.

Na Visão por Vídeo, o ambiente do usuário continua sendo o mundo em que ele está, visto por meio de um monitor. Este tipo de visão também é chamado de

window-on-the-world, que em uma tradução livre para o português significa "janela

de um monitor, é a junção (analógica ou digital) da imagem do mundo com objetos virtuais. Porém, a Visão por Vídeo não pode ser confundida com a Realidade Virtual (MILGRAM et al., 1994). Um dos exemplos mais conhecidos da Visão por Vídeo é o

Chroma-keying, que consiste na sobreposição de duas imagens utilizando como

critério uma cor (geralmente azul ou verde) (MEDIAMANAV, 2012).

Na Figura 11 é apresentado um sistema de Realidade Aumentada por Vídeo em que o observador carrega um sistema Head-Mounted Display (AZUMA, 1997). Neste sistema podem ser utilizadas uma ou duas câmeras para capturar as imagens do mundo, que após combinadas com as imagens dos objetos virtuais, são exibidas nos monitores posicionados à frente dos olhos do observador. Neste tipo de sistema de Realidade Aumentada, a localização do observador também é fundamental para o correto posicionamento dos objetos virtuais.

A Visão por Monitores não se restringe à tecnologia que usa monitores presos ao usuário, também podem ser utilizados equipamentos portáteis do tipo celular,

tablet e monitores em locais fixos. A Figura 12 mostra como funciona um sistema de

Realidade Aumentada que faz uso de monitor fixo e óculos estereoscópicos (AZUMA, 1997). Neste caso, a captura de imagens do mundo é feita em um ponto fixo ou por um dispositivo móvel (armazenando as informações de posição no

Figura 10 – Realidade Aumentada com Visão Óptica. Fonte: Azuma (1997).

momento da captura). Em seguida, as imagens obtidas são combinadas aos objetos virtuais e exibidas no monitor.

Pode ser estabelecido um comparativo entre as duas formas distintas de se visualizar a Realidade Aumentada, ressaltando as vantagens e desvantagens dos métodos. Para Azuma (1997) as vantagens da Visão Óptica sobre a Visão por Vídeo são a simplicidade, a resolução, a segurança e o não deslocamento de visão. A

Figura 11 – Realidade Aumentada com visão por vídeo. Fonte: Azuma (1997).

Figura 12 – Realidade Aumentada com visão por vídeo em que o usuário observa as imagens em um monitor fixo, que podem ser complementadas por óculos que fornecem informações estereoscópicas.

simplicidade é considerada porque, no sistema óptico, apenas os objetos virtuais requerem processamento e exibição (sobre os combinadores), enquanto as imagens do mundo real são visualizadas pelo usuário por meio do equipamento.

Nos sistemas com Visão por Vídeo uma câmera precisa captar as imagens do mundo real gerando um fluxo de imagens e os objetos virtuais geram outro fluxo, que deve ser sincronizado às imagens do mundo. Assim, um processamento maior é necessário no dispositivo responsável por mostrar as imagens de Realidade Aumentada. Neste tipo de visualização são inevitáveis as distorções na percepção do mundo (devido ao uso de câmeras) e atrasos de exibição (causados pela demora no processo de captura, combinação dos fluxos e exibição das imagens). A visualização por vídeo apresenta como vantagem a resolução das imagens fornecidas, pois a resolução dos monitores é que determinará a quantidade de detalhes que são visualizados tanto do mundo real quanto do virtual.

A segurança oferecida por sistemas de Realidade Aumentada por Visão Óptica pode ser percebida quando há um desligamento do sistema. Nesta condição, o usuário tem sua visão do mundo real levemente comprometida pelos óculos que projetam os objetos virtuais. Diferente da experiência de cegueira momentânea de usuários que utilizam sistemas de visão por monitor.

O deslocamento de visão citado por Azuma (1997) está relacionado ao posicionamento das câmeras que capturam o mundo real nos sistemas de Visão por Vídeo, pois a localização da câmera passa a representar os olhos do usuário. Para que não sejam percebidas distorções de percepção, é necessário colocar as câmeras espaçadas na mesma distância interpupilar do usuário.

Milgram et al. (1994) destaca que a Visão por Vídeo é vantajosa em relação à Visão Óptica em termos tecnológicos e perceptivos (MILGRAM et al., 1994). Outras vantagens são à flexibilidade em compor cenas, o campo de visão maior, o sincronismo entre mundos, mais possibilidades e precisão para obter a localização do usuário no mundo e facilidades no ajuste do brilho dos componentes virtuais de acordo com o mundo real (AZUMA, 1997). A flexibilidade na composição corresponde a correta junção das imagens do mundo real com os objetos virtuais, pois a oclusão de objetos ou partes posicionadas atrás de outros objetos

(independente da natureza real ou virtual) é menos complexa. Esta operação é mais difícil em sistemas que utilizam Visão Óptica porque apenas os objetos virtuais podem ser manipulados. O campo de visão dos sistemas com monitor é maior do que os sistemas simples de Visão Ópticos. Ainda, as distorções geradas podem ser corrigidas computacionalmente e o custo de um sistema óptico que realiza estas correções supera o de um sistema por vídeo.

Nos sistemas em que a captura das imagens do mundo real pode ser controlada, é possível controlar melhor a relação entre os objetos virtuais e as imagens do mundo real. Isto significa maior precisão no posicionamento e nas atividades que cada objeto virtual vai desempenhar com menores discrepâncias ou atrasos. Imagens digitais do mundo real processadas permitem que novos mecanismos de rastreamento da posição do observador sejam adotados, além do rastreador de localização. Pode ser percebida uma maior sensação de realismo em sistemas de Realidade Aumentada devido à semelhança existente entre os elementos reais e virtuais, pois a iluminação do mundo virtual deve ser o mais próximo possível da iluminação do mundo real. É mais fácil obter os níveis de brilho da imagem do mundo real e reduzir diferenças nos sistemas com Visão por Vídeo.