Pós -Gr a d u a çã o em Ciên cia d a Com p u t a çã o
Ava t a r es com o Gu ia s In t er a t ivos p a r a Au xílio n a
Na vega çã o em Am b ien t es Vir t u a is Tr id im en s ion a is
p or
VE RONICA TE ICHRIE B vt @cin .u fp e.b r
Dis s er t a çã o s u b m et id a p a r a o Cen t r o d e In for m á t ica d a Un iver s id a d e
Fed er a l d e Per n a m b u co, com o
r equ is it o p a r cia l p a r a ob t en çã o d o gr a u d e Mes t r e em Ciên cia d a Com p u t a çã o.
Dis s er t a çã o or ien t a d a p or Dr . Aleja n d r o Cés a r Fr er y Or ga m b id e Pr ofes s or Ad ju n t o d o Cen t r o d e In for m á t ica d a
Un iver s id a d e Fed er a l d e Per n a m b u co.
À Deu s , p or qu e t u d o qu e s ou d evo à E le.
Aos m eu s qu er id os p a is e a m igos Gu ilh er m e e Ma r ia , p elo im or t a l a m or e p a ciên cia , e p or n u n ca p er gu n t a r em p or qu e eu t in h a qu e fa zê-lo.
À m in h a m elh or a m iga e m a r a vilh os a ir m ã Br igit e, p or m e a ju d a r a m a n t er o foco e evit a r a r m a d ilh a s n a s qu a is m u it os ca em . Com r ela çã o a d iver s a s cois a s , eu t en h o a s p ir a d o s er igu a l à ela .
Ao m eu a m igo e or ien t a d or Pr ofes s or Aleja n d r o, p or m e a ju d a r a en xer ga r cois a s im p or t a n t es p a r a m in h a vid a , e t a m b ém p ela s id éia s b r ilh a n t es .
À m in h a a m iga e co-or ien t a d or a Pr ofes s or a J u d it h , p elo con s t a n t e a p oio.
À gob , m in h a m elh or a m iga “n or d es t in a ”, p or t u d o, já qu e é im p os s ível m en cion a r t a n t a s cois a s feit a s .
À Don a Ded é, m in h a “m a in h a n or d es t in a ”, qu e m e p r om oveu d e h ós p ed e à m em b r o in t egr a n t e d e s u a fa m ília . Pelo ca r in h o e a t en çã o.
À Bá r b a r a , Ca r los , Br en n o e Pa t r icia , p or qu e s em eles a va lid a çã o d os r es u lt a d os d es t e t r a b a lh o t er ia s id o m u it o m en os com p let a .
LISTA DE FIGURAS ________________________________________ VIII LISTA DE TABELAS_________________________________________ X RESUMO __________________________________________________ XI ABSTRACT _______________________________________________ XIII CAPÍTULO 1 ______________________________________________ 15 INTRODUÇÃO_____________________________________________ 15 1.1 Motivação _______________________________________________________________ 15 1.2 Objetivo _________________________________________________________________ 18 1.3 Abordagem ______________________________________________________________ 19 1.4 Conceitos Básicos _________________________________________________________ 20 1.4.1 Navegação___________________________________________________________ 20 1.4.2 Localização __________________________________________________________ 21 1.4.3 Orientação___________________________________________________________ 21 1.4.4 Espaço de Grande Escala _______________________________________________ 23 1.4.5 Agente______________________________________________________________ 23 1.4.5.1 Sensores _________________________________________________________ 24 1.4.5.2 Efetuadores ou Atuadores ____________________________________________ 24
MUNDOS VIRTUAIS ________________________________________ 25
2.1 Introdução_______________________________________________________________ 26 2.2 O Que São Mundos Virtuais? _______________________________________________ 27
2.2.1 Mundos Virtuais Textuais_______________________________________________ 29 2.2.2 Taxonomia de Realidade Virtual _________________________________________ 31
2.3 Desenvolvimento de Ambientes Tridimensionais _______________________________ 34
2.3.1 Arquiteturas _________________________________________________________ 35 2.3.1.1 Bridge ___________________________________________________________ 35 2.3.1.2 MAVERIK _______________________________________________________ 39
2.4 Considerações Finais ______________________________________________________ 42
CAPÍTULO 3 ______________________________________________ 45
TECNOLOGIAS DE SUPORTE À REALIDADE VIRTUAL __________ 45
3.1 Introdução_______________________________________________________________ 46 3.2 Autoria de Conteúdo 3D ___________________________________________________ 47 3.2.1 VRML______________________________________________________________ 48 3.2.2 Java 3D _____________________________________________________________ 50 3.2.3 VRML x Java 3D _____________________________________________________ 53 3.2.4 Ferramentas de Autoria_________________________________________________ 55 3.2.4.1 Criando Sites Pessoais Tridimensionais _________________________________ 56
3.3 Visualização e Manipulação de Conteúdo 3D __________________________________ 60 3.4 Outras Tecnologias________________________________________________________ 62 3.5 Considerações Finais ______________________________________________________ 63
CAPÍTULO 4 ______________________________________________ 65
4.1 Introdução_______________________________________________________________ 66 4.2 Avatares como Representantes Gráficos ______________________________________ 67 4.3 Avatares como Agentes Inteligentes __________________________________________ 69 4.4 Considerações Finais ______________________________________________________ 73
CAPÍTULO 5 ______________________________________________ 75
NAVEGAÇÃO: PROBLEMAS X SOLUÇÕES ____________________ 75
5.1 Introdução_______________________________________________________________ 76 5.2 Navegação _______________________________________________________________ 77
5.2.1 Navegando em Hipertextos______________________________________________ 79 5.2.2 Navegando em Ambientes Virtuais Imersivos _______________________________ 81
5.3 Navegando em Ambientes Virtuais Tridimensionais ____________________________ 83
5.3.1 Projeto de Mundos Virtuais Tridimensionais ________________________________ 83 5.3.2 Estruturas Arquitetônicas _______________________________________________ 85 5.3.3 Apresentação de Informações Ambientais __________________________________ 86 5.3.4 Representação e Organização de Informações em 3D _________________________ 88 5.3.5 Comportamentos de Navegação __________________________________________ 89
5.4 Navegando por Museus Virtuais na Web______________________________________ 91 5.5 Considerações Finais ______________________________________________________ 92
CAPÍTULO 6 ______________________________________________ 94
AVATARES COMO GUIAS INTERATIVOS ______________________ 94
6.1 Introdução_______________________________________________________________ 95 6.2 Proposta: Uma Metodologia para Navegação e Exploração de Ambientes Virtuais Tridimensionais ______________________________________________________________________ 96
6.2.2 A Navegação pelo Ambiente ____________________________________________ 98 6.2.2.1 Rotas de Navegação ________________________________________________ 98 6.2.2.2 Estratégias de Navegação ___________________________________________ 101 6.2.3 A Modelagem do Avatar_______________________________________________ 101 6.2.3.1 Características Físicas ______________________________________________ 103 6.2.3.2 Comportamentos __________________________________________________ 105 6.2.3.3 Conhecimento ____________________________________________________ 106 6.3 Considerações Finais _____________________________________________________ 107 CAPÍTULO 7 _____________________________________________ 109 ESTUDO DE CASO: _______________________________________ 109
MUSEU VIRTUAL GUGGENHEIM, DE BILBAO _________________ 109
7.1 Introdução______________________________________________________________ 110 7.2 Aplicações de Patrimônio Cultural Virtual ___________________________________ 111 7.3 O Museu Guggenheim, de Bilbao ___________________________________________ 113 7.4 Estudo de Caso: Museu Virtual Guggenheim, de Bilbao ________________________ 114
7.4.1 Perfil do Usuário – A Interface __________________________________________ 116 7.4.2 O Museu e Seu Conteúdo ______________________________________________ 118 7.4.2.1 Modelando o Museu _______________________________________________ 118 7.4.2.2 Preenchendo o Museu Virtual________________________________________ 119 7.4.2.2.1 As Exposições ________________________________________________ 119 7.4.2.2.2 Material Suplementar __________________________________________ 122 7.4.3 Os Avatares como Guias Interativos______________________________________ 122 7.4.3.1 Características Físicas ______________________________________________ 123 7.4.3.2 Comportamentos __________________________________________________ 124 7.4.3.3 Conhecimento ____________________________________________________ 124 7.4.4 Navegando pelo Ambiente _____________________________________________ 125 7.4.4.1 Rotas de Navegação Predefinidas _____________________________________ 125 7.4.4.2 Navegação Livre __________________________________________________ 126
7.5 Considerações Finais _____________________________________________________ 127 CAPÍTULO 8 _____________________________________________ 128 CONCLUSÃO ____________________________________________ 128 8.1 Contribuições ___________________________________________________________ 128 8.2 Trabalhos Futuros _______________________________________________________ 131 REFERÊNCIAS ___________________________________________ 132 Referências Bibliográficas ______________________________________________________ 132 Referências Adicionais_________________________________________________________ 136 ANEXOS ________________________________________________ 142
FIGURA 1: (A) ORIENTAÇÃO ABSOLUTA E RELATIVA; (B) POSIÇÃO ABSOLUTA E RELATIVA. _____________ 23 FIGURA 2: UM AGENTE GENÉRICO. _________________________________________________________ 24 FIGURA 3: UMA INTERAÇÃO EM UM MUD.___________________________________________________ 30 FIGURA 4: MUNDO VIRTUAL IMERSIVO. _____________________________________________________ 32 FIGURA 5: ALGUNS PRÉDIOS PERTENCENTES AO CAMPUS VIRTUAL DA UFPE. _______________________ 33 FIGURA 6: ARQUITETURA BRIDGE. _________________________________________________________ 37 FIGURA 7: ARQUITETURA MAVERIK.______________________________________________________ 41 TABELA 1: ANALOGIA 2D A 3D.___________________________________________________________ 48 FIGURA 8: COMPARAÇÃO ENTRE TECNOLOGIAS PARA REALIDADE VIRTUAL. ________________________ 51 TABELA 2: CARACTERÍSTICAS DE VRML E JAVA 3D. __________________________________________ 54 FIGURA 9: UM ÍCONE. ___________________________________________________________________ 57 FIGURA 10: GRAFO DE VISIBILIDADE. ______________________________________________________ 58 FIGURA 11: GRAFO DE NAVEGAÇÃO. _______________________________________________________ 59 FIGURA 12: PLUG-IN ASSOCIADO AO NAVEGADOR._____________________________________________ 61 TABELA 3: ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE VRML E IPIX. ______________________________________ 62 FIGURA 13: AVATARES REPRESENTANDO USUÁRIOS EM UM CAFÉ VIRTUAL. _________________________ 68 FIGURA 14: UM AGENTE REATIVO. _________________________________________________________ 70 FIGURA 15: AVATARES INTELIGENTES REPRESENTANDO USUÁRIOS EM UM MUD._____________________ 72 FIGURA 16: AVATARES INTELIGENTES REPRESENTANDO USUÁRIOS EM UM AMBIENTE GRÁFICO.__________ 73 FIGURA 17: O "RELATÓRIO DA VIAGEM PELO HIPERTEXTO”. ____________________________________ 81 FIGURA 18: AMBIENTE VIRTUAL IMERSIVO EXIBIDO EM TAMANHO MINIATURIZADO E NORMAL. __________ 82 FIGURA 19: REPRESENTAÇÃO DE CONTEÚDO SEMÂNTICO. _______________________________________ 98 FIGURA 20: PONTOS DE VISTA INTERPOLADOS LINEARMENTE. ____________________________________ 99 FIGURA 21: PONTOS DE VISTA INTERPOLADOS CUBICAMENTE.___________________________________ 100 FIGURA 22: ROTAS DE PONTOS DE VISTA E DE REFERÊNCIA._____________________________________ 100 FIGURA 23: INTERAÇÃO ENTRE USUÁRIO, AMBIENTE VIRTUAL E AVATAR.__________________________ 102 FIGURA 24: ARQUITETURA DO AVATAR.____________________________________________________ 103 FIGURA 25: AVATARES GUIAS DO CAMPUS VIRTUAL DA UFPE. _________________________________ 104 FIGURA 26: AVATAR ROBÔ COM COMPORTAMENTO. __________________________________________ 106 FIGURA 27: AVATAR PATO COM CONHECIMENTO EMBUTIDO.____________________________________ 107
FIGURA 28: MUSEU GUGGENHEIM, DE BILBAO. ______________________________________________ 111 FIGURA 29: A INTERFACE DO USUÁRIO PARA MODELAGEM DO PERFIL. ____________________________ 117 FIGURA 30: MODELO TRIDIMENSIONAL DO MUSEU GUGGENHEIM DE BILBAO. ______________________ 119 FIGURA 31: ÍCONES TRIDIMENSIONAIS REPRESENTANDO INFORMAÇÕES ARQUITETÔNICAS: A) MUSEU
GUGGENHEIM ALEMÃO DE BERLIM; B) COLEÇÃO PEGGY DO GUGGENHEIM; C) MUSEU SOLOMON R. GUGGENHEIM; D) MUSEU GUGGENHEIM SOHO. _________________________________________ 120 FIGURA 32: ÍCONE REPRESENTANDO INFORMAÇÕES CONCEITUAIS. _______________________________ 121 FIGURA 33: ÍCONE TRIDIMENSIONAL ASSOCIADO COM UMA PÁGINA DESCRITIVA. ____________________ 121 FIGURA 34: AVATARES GUIAS: A) PAI; B) MÃE; C) FILHO; D) FILHA. ______________________________ 122
TABELA 1: ANALOGIA 2D A 3D.___________________________________________________________ 48 TABELA 2: CARACTERÍSTICAS DE VRML E JAVA 3D. __________________________________________ 54 TABELA 3: ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE VRML E IPIX. ______________________________________ 62
Recu r s os com p u t a cion a is ca d a vez m a is s ofis t ica d os t êm p er m it id o a m od ela gem d e m u n d os vir t u a is t r id im en s ion a is , t or n a n d o-s e u m n ovo p a r a d igm a p a r a r ep r es en t a çã o d e in for m a ções n a W e b . A u t iliza çã o d e com p on en t es m u lt im íd ia com o im a gem , s om e víd eo, a lém d o t ext o já u t iliza d o n o p a r a d igm a d e h ip er t ext o (m u n d os vir t u a is p la n os ), p os s ib ilit a a r ep r es en t a çã o m a is r ea lis t a e in t u it iva d e in for m a ções p a r a o u s u á r io. A com p lexid a d e e a m p lit u d e d es t es a m b ien t es t êm cr es cid o d e a cor d o com a m elh or ia d os r ecu r s os d e h a rd w a re e s of tw a re d is p on íveis e o a u m en t o d a s n eces s id a d es d os u s u á r ios , ger a n d o p r ob lem a s p a r a s u a exp lor a çã o e u t iliza çã o eficien t e. Des or ien t a çã o d u r a n t e a n a vega çã o e d ificu ld a d e p a r a r ecu p er a r in for m a ções t êm s id o a lgu n s d os p r in cip a is p r ob lem a s en con t r a d os .
E s t a d is s er t a çã o d e Mes t r a d o t em com o ob jet ivo a n a lis a r p r ob lem a s d e n a vega çã o e or ien t a çã o d e u s u á r ios qu a n d o d a exp lor a çã o d e m u n d os vir t u a is t r id im en s ion a is , p r op on d o com o a u xílio n a s olu çã o d os p r ob lem a s a u t iliza çã o d e a va t a r es “in t eligen t es ” com o gu ia s in t er a t ivos d en t r o d o a m b ien t e. A in t eligên cia , n es t e ca s o, p od e s er ob s er va d a p ela u t iliza çã o d e t r ês com p on en t es p r in cip a is d a a r qu it et u r a d o a va t a r : ca r a ct er ís t ica s fís ica s , com p or t a m en t os e con h ecim en t o. E la s d evem s er a d a p t a d a s a o d om ín io d o a m b ien t e vir t u a l n o qu a l os a va t a r es es t ã o in s er id os , b em com o a o u s u á r io qu e es t á s olicit a n d o s u a a ju d a .
E s t a a r qu it et u r a t or n a p os s ível a o u s u á r io d es fr u t a r d e u m a va t a r qu e, en qu a n t o o r ep r es en t a gr a fica m en t e n o a m b ien t e t r id im en s ion a l, é u m gu ia in t u it ivo e eficien t e. S u a s ca r a ct er ís t ica s fís ica s e
com p or t a m en t os , b a s ea d os em m et á for a s d o m u n d o r ea l, t or n a m -n o in t u it ivo e o con h ecim en t o a d qu ir id o s ob r e o a m b ien t e e s eu con t eú d o é u s a d o p a r a s u p r ir a s n eces s id a d es d o u s u á r io. Ut iliza r a va t a r es com o gu ia s d em on s t r a s er u m a a lt er n a t iva eficien t e p a r a a n a vega çã o e exp lor a çã o d e m u n d os vir t u a is t r id im en s ion a is .
A m et od ologia p r op os t a foi va lid a d a a t r a vés d a con s t r u çã o d e u m m od elo t r id im en s ion a l d o Mu s eu Gu ggen h eim d e Bilb a o, s it u a d o n a E s p a n h a . E xis t em d iver s os p r ob lem a s p a r a s u a exp lor a çã o e d e s eu con t eú d o, d evid o à s u a p r op os t a a r qu it et ôn ica . No m u s eu os gu ia s s ã o m od ela d os com o p eixes qu e, d e a cor d o com a s p r efer ên cia s d o u s u á r io, a s s u m em s exo e id a d e, com p or t a n d o-s e con for m e s eu s s em elh a n t es n o m u n d o r ea l. Movim en t a m -s e n a d a n d o, s egu in d o r ot a s qu e leva m a t é a s exp os ições in d ica d a s com o d e in t er es s e p elo vis it a n t e qu e os r equ is it ou .
Palav ras -c h av e s : Rea lid a d e Vir t u a l, m u n d os vir t u a is t r id im en s ion a is , a va t a r es , gu ia s , n a vega çã o es p a cia l, VRML.
More s op h is tica te d com p u ta tion a l re s ou rce s h a v e a llow e d th e m od e lin g of th re e -d im e n s ion a l v irtu a l w orld s , b e in g a n e w p a ra d igm f or th e re p re s e n ta tion of in form a tion on th e W e b . Th e u s e of m u ltim e d ia com p on e n ts s u ch a s im a ge , s ou n d a n d v id e o s o a s te x t a lre a d y u s e d in th e h y p e rte x t p a ra d igm (p la n v irtu a l w orld s ) a llow s th e m ore re a lis tic a n d in tu itiv e re p re s e n ta tion of in f orm a tion for th e u s e r. Th e com p le x ity a n d a m p litu d e of th e s e e n v iron m e n ts h a s in cre a s e d a ccord in g to th e e n h a n ce m e n t of h a rd w a re a n d s of tw a re re s ou rce s a v a ila b le a n d th e grow th of u s e rs ’ n e e d s , ge n e ra tin g e x p lora tion a n d u tiliz a tion p rob le m s . S om e of th e m a in p rob le m s e n cou n te re d , u s in g th is k in d of m od e lin g, a re d is orie n ta tion d u rin g n a v iga tion a n d d iff icu ltie s in ga th e rin g in form a tion .
Th is Ma s te r of S cie n ce d is s e rta tion h a s a s ob je ctiv e to a n a ly z e u s e rs ’ n a v iga tion a n d orie n ta tion p rob le m s w h e n e x p lorin g th re e -d im e n s ion a l v irtu a l w orld s , s u gge s tin g a s a h e lp f u l s olu tion f or th e s e p rob le m s th e u s e of a k in d of “in te llige n t” a v a ta r a s in te ra ctiv e gu id e s in s id e th e e n v iron m e n t. Th e in te llige n ce , in th is ca s e , ca n b e ob s e rv e d b y th e a p p lica tion of th e a v a ta r’s a rch ite ctu re th re e m a in com p on e n ts : p h y s iqu e f e a tu re s , b e h a v iors a n d k n ow le d ge . Th es e th re e ch a ra cte ris tics m u s t b e a d a p te d to th e d om a in of th e v irtu a l e n v iron m e n t, in w h ich th e a v a ta rs a re e m b e d d e d , a s w e ll a s to th e u s e r th a t is re qu irin g its h e lp .
Th is a rch ite ctu re m a k e s it p os s ib le th a t th e u s e r e n joy s th e b e n ef its of a n a v a ta r th a t, b e y on d re p re s e n tin g h im / h e r gra p h ica lly in th e th re e -d im e n s ion a l e n v iron m e n t, is a n in tu itiv e a n -d eff icie n t gu i-d e . Its p h y s iqu e fe a tu re s a n d b e h a v iors , d e v e lop e d b a s e d on re a l w orld m e ta p h ors , m a k e
th e a v a ta r in tu itiv e a n d th e ow n e d k n ow le d ge a b ou t th e e n v iron m e n t a n d its con te n t is u s e d to s u p p ly th e u s e r’s n e ce s s itie s . Us in g a v a ta rs a s gu id e s p rov e s to b e a n eff icie n t a lte rn a tiv e f or n a v iga tion a n d e x p lora tion of th re e -d im e n s ion a l v irtu a l w orl-d s .
As e n v iron m e n t f or th e v a lid a tion of th e p rop os e d m e th od ology is u s e d a th re e -d im e n s ion a l m od e l th a t re p re s e n ts th e Gu gge n h e im Mu s e u m B ilb a o, loca te d in S p a in . Th e re a re s e v e ra l p rob le m s f or its e x p lora tion , d u e to th e a rch ite cton ic p rop os a l u s e d to b u ild it. In th e m u s e u m th e gu id e s a re m od e le d a s f is h e s th a t, a ccord in g to th e u s e r’s p refe re n ce s , a s s u m e ge n d e r a n d a ge , b e h a v in g a ccord in g to its s im ila r in th e re a l w orld . Th e y m ov e forw a rd th rou gh th e m u s e u m s w im m in g, w h ile f ollow rou te s th a t ta k e to th e e x h ib ition s in d ica te d a s of in te re s t b y th e v is itor.
K e y w o r d s : Virtu a l Re a lity , th re e -d im e n s ion a l v irtu a l e n v iron m e n ts ,
Capít u lo 1
In t ro du ç ão
1 .1 Motiv a çã o
O p a r a d igm a b id im en s ion a l t em s id o a m p la m en t e u t iliza d o p a r a o d es en volvim en t o d e a p lica ções p a r a a W e b . S is t em a s d e n a vega çã o qu e d ã o s u p or t e à s a p lica ções b a s ea d a s n a W e b , p or exem p lo n a vega d or es p a r a In t er n et , s ã o a t u a lm en t e b a s ea d os n o p a r a d igm a d e h ip er t ext o e p er m it em vis u a liza r d ocu m en t os d es cr it os n a lin gu a gem HTML (Hy p e r Te x t Ma rk -u p La n gu a ge ) [3 3 ].
Por ou t r o la d o, a Rea lid a d e Vir t u a l (RV), com o u m n ovo p a r a d igm a p a r a a vis u a liza çã o d e in for m a ções , t or n ou -s e u m a a lt er n a t iva a t r a en t e p a r a o d es en volvim en t o d e in t er fa ces vir t u a is t r id im en s ion a is m a is r ea lis t a s e in t er es s a n t es p a r a o u s u á r io (d es en volved or es e u s u á r ios fin a is ).
In t er fa ces d es en volvid a s com b a s e n a s t ecn ologia s d e Rea lid a d e Vir t u a l es t ã o en t r e a s m a is a va n ça d a s a t u a lm en t e, p er m it in d o vis u a liza r , m a n ip u la r e exp lor a r o con t eú d o d e a m b ien t es vir t u a is t r id im en s ion a is com p lexos , com p os t os p or elem en t os ca p a zes d e r ep r es en t a r qu a lqu er t ip o d e in for m a çã o [2 2 ]. Por ém , o p r in cip a l d ifer en cia l d a RV com r ela çã o à s ou t r a s in t er fa ces é o fa t o d e p er m it ir a o u s u á r io a s en s a çã o d e im er s ã o n o m u n d o com o qu a l es t á in t er a gin d o, p or es t im u la r m ú lt ip los ca n a is
s en s or ia is (p r in cip a lm en t e a vis ã o, a u d içã o e t a t o [4 4 , cit a d o em 4 9 ]). A im er s ã o p r op or cion a a o u s u á r io u m a s en s a çã o d e a b s or çã o ou en volvim en t o p r ofu n d o, qu e p od e s er a t in gid o t a n t o com d is p os it ivos s ofis t ica d os u t iliza d os p ela RV Im er s iva (p or exem p lo, ca p a cet es ou s is t em a s CAVE1), com o com a p lica ções t r id im en s ion a is d es en volvid a s com RV d e E s cr it ór io, ou s eja , a vis u a liza çã o d o a m b ien t e t r id im en s ion a l in t er a t ivo a t r a vés d e m on it or es p la n os [2 8 ]. E xis t e a in d a u m t ip o m u it o im p or t a n t e d e im er s ã o, qu e n ã o s er á a b or d a d a d ir et a m en t e n es t e t r a b a lh o: a qu ela a lca n ça d a p elo con t eú d o.
A evolu çã o d o h a rd w a re e s of tw a re gr á fico, b em com o a d efin içã o d e n ovos for m a t os d e m íd ia p a d r on iza d os , com o VRML (Virtu a l Re a lity Ma rk -u p La n gu a ge [2 ], [7 2 ]), s u p or t a m o d es en volvim en t o d e m u n d os t r id im en s ion a is . At r a vés d a cr ia çã o d e com p on en t es d e s of tw a re es t es m u n d os p er m it em a a p r es en t a çã o d e con t eú d o em d iver s os for m a t os m u lt im íd ia e es t ã o d is p on íveis p a r a u m a gr a n d e qu a n t id a d e d e u s u á r ios p ela In t er n et . Os com p on en t es d e s of tw a re n a d a m a is s ã o d o qu e ícon es t r id im en s ion a is u t iliza d os p a r a r ep r es en t a çã o d a s in for m a ções d is p on íveis n o a m b ien t e. No Ca p ít u lo 2 d es t a d is s er t a çã o é en con t r a d a u m a d es cr içã o s ob r e os m u n d os vir t u a is p os s íveis d e s er em con s t r u íd os a t u a lm en t e e s u a s p r in cip a is ca r a ct er ís t ica s ; n o Ca p ít u lo 3 a s p r in cip a is t ecn ologia s p a r a o s eu d es en volvim en t o s ã o a p r es en t a d a s e d is cu t id a s .
S egu n d o Da r k en [4 ], u m m u n d o vir t u a l
1 Ca v e Au tom a tic Virtu a l En v iron m e n t é u m s is t em a p a r a exib içã o d e a p lica ções d e Rea lid a d e Vir t u a l b a s ea d o em p r ojeçã o qu e ofer ece a o u s u á r io u m a lt o n ível d e im er s ã o [4 9 ].
“… é u m e s p a ço. En tã o o es p a ço e os p rob lem a s in e re n te s a o e s p a ço d ev e m s e r con s id e ra d os com o u m a p a rte in trín s e ca d o p roce s s o d e d es en v olv im e n to d e m u n d os v irtu a is d e gra n d e es ca la .”.
Mu n d os vir t u a is t r id im en s ion a is r ep r es en t a m s in t et ica m en t e lu ga r es exis t en t es n o m u n d o r ea l, ou lu ga r es fict ícios im a gin a d os p elo s eu cr ia d or , p er m it in d o a o u s u á r io s u a vis u a liza çã o e a in t er a çã o com o a m b ien t e e s eu s p os s íveis in t egr a n t es . O s er h u m a n o n ã o t em d ificu ld a d e em r ea liza r d et er m in a d a s t a r efa s em a m b ien t es 3 D, com o loca liza r ob jet os em u m a ca s a , en con t r a r o ca m in h o d e s a íd a d e u m qu a r t o et c.. Por ém , n a m ed id a qu e s e t or n a m m a is com p lexos , p r ob lem a s d e d es or ien t a çã o d o u s u á r io d u r a n t e a n a vega çã o es p a cia l p od em ocor r er . E s t es p r ob lem a s r ela cion a d os à n a vega çã o e a lgu m a s s olu ções já p r op os t a s s ã o a b or d a d a s n o Ca p ít u lo 5 d es t a d is s er t a çã o.
Um s is t em a qu e p os s ib ilit a a n a vega çã o em a m b ien t es 3 D, vis t o s ob o p on t o d e vis t a d o u s u á r io, d ever ia a p r es en t a r a s s egu in t es ca r a ct er ís t ica s p a r a s er a ceit o p ela com u n id a d e:
9s er fá cil d e u s a r ;
9ofer ecer a m elh or qu a lid a d e vis u a l p os s ível;
9fu n cion a r s ob vá r ia s p la t a for m a s , d es d e com p u t a d or es loca is a t é a s
b a s ea d a s n a W e b ;
9s er u m s is t em a cola b or a t ivo e m u lt iu s u á r io;
9ofer ecer fa cilid a d es n a n a vega çã o es p a cia l (p or exem p lo a t r a vés d e
“gu ia s ”);
9t er a ca p a cid a d e d e d es cob r ir o qu e in t er es s a a o u s u á r io, a fim d e
en fa t iza r o con t eú d o qu e p od er ia s er m a is r eleva n t e p a r a ele.
r equ is it os , s en d o qu e a lgu m a s d ela s leva m a s olu ções qu e d ep en d em d e s of tw a re p r op r iet á r io e/ ou d e h a rd w a re s ofis t ica d o. Um a s olu çã o viá vel p a r a u m a d iver s id a d e d e p la t a for m a s com p u t a cion a is d e a m p la d ivu lga çã o é o u s o d e gu ia s d en t r o d os m u n d os t r id im en s ion a is .
Aqu i é im p or t a n t e r es s a lt a r qu e o d es en volvim en t o d es t es gu ia s , b em com o d e s u a s fu n cion a lid a d es (n a vega çã o, in t er a çã o et c.), d eve s er a n a lis a d o e p r ojet a d o d e for m a a s u p r ir o m a ior n ú m er o d e n eces s id a d es d os n a vega d or es d e m u n d os vir t u a is . Is t o p or qu e, u m a vez cr ia d os , p od er ã o s er u t iliza d os com o com p on en t es d e s of tw a re r eu t ilizá veis p a r a a m b ien t es d iver s os .
Há vá r ia s for m a s d e con s t r u ir gu ia s , d es d e com o m er a s in for m a ções t ext u a is a t é com o a gen t es [3 7 ] d ot a d os d a ca p a cid a d e d e com u n ica r -s e com o u s u á r io e com ou t r a s en t id a d es s im ila r es . Nes t e t r a b a lh o s er á a p r es en t a d a u m a p r op os t a in t er m ed iá r ia en t r e gu ia s p a s s ivos e gu ia s a lt a m en t e in t er a gen t es : o a u xílio n a n a vega çã o a t r a vés d o u s o d e a va t a r es [1 5 ] com o gu ia s em m u n d os vir t u a is .
1 .2 Ob je tiv o
E s t a d is s er t a çã o d e Mes t r a d o vis a o es t u d o d e p r ob lem a s r ela cion a d os à n a vega çã o em m u n d os vir t u a is t r id im en s ion a is . Com o m en cion a d o a cim a , m u n d os vir t u a is s ã o es p a ços qu e p od em oca s ion a r p a r a o u s u á r io p r ob lem a s d e loca liza çã o e or ien t a çã o qu a n d o s e t or n a m m a ior es e m a is com p lexos , com o a con t ece n o m u n d o r ea l.
Pa r a a m en iza r es t a s it u a çã o, é p os s ível u t iliza r , em a m b ien t es vir t u a is , s olu ções u t iliza d a s n o m u n d o r ea l. Des t a for m a , o n a vega d or p od e u s u fr u ir d e a lt er n a t iva s in t u it iva s , d a d o qu e já a s u t iliza p a r a t a r efa s s em elh a n t es n o m u n d o r ea l, e com p r ova d a m en t e eficien t es , p ela s exp er iên cia s p r evia m en t e r ea liza d a s .
E s t e t r a b a lh o p r op õe a u t iliza çã o d e a va t a r es em b u t id os n o a m b ien t e vir t u a l t r id im en s ion a l p a r a a u xilia r o vis it a n t e a exp lor a r o m u n d o e a lca n ça r s eu s ob jet ivos . E s t es a va t a r es n ã o a p en a s r ep r es en t a m vir t u a lm en t e o u s u á r io, m a s t a m b ém s ã o ca p a zes d e r ea liza r d et er m in a d a s t a r efa s qu e a u xilia m n a exp lor a çã o.
No Ca p ít u lo 4 es t e a s s u n t o é r et om a d o e a s d iver s a s p os s ib ilid a d es d e u t iliza çã o d e a va t a r es s ã o d is cu t id a s .
Os a va t a r es s er vir ã o com o gu ia s in t er a t ivos “in t eligen t es ”, s en d o u m a a b or d a gem in t er m ed iá r ia en t r e o u s o d e a va t a r es com o m er os r ep r es en t a n t es gr á ficos d o u s u á r io n o a m b ien t e e a va t a r es com o a gen t es in t eligen t es con s t r u íd os com b a s e em t écn ica s d e In t eligên cia Ar t ificia l [3 7 ].
Além d is s o, a s p ect os com o a u t iliza çã o d e m et á for a s p a r a o d es en volvim en t o d os a va t a r es e s u a s fu n cion a lid a d es , b em com o d o m u n d o vir t u a l, p er m it in d o a con s t r u çã o d e com p on en t es d e s of tw a re r eu t ilizá veis p a r a o p r ojet o d e a p lica ções t r id im en s ion a is t a m b ém s er ã o leva d os em con s id er a çã o.
1 .3 Ab ord a ge m
A a b or d a gem in t er m ed iá r ia p r op os t a n es t a d is s er t a çã o p r et en d e a u xilia r n a exp lor a çã o e r ecu p er a çã o d e in for m a ções em a m b ien t es vir t u a is d e gr a n d e es ca la .
Os a va t a r es n ã o a p en a s r ep r es en t a m gr a fica m en t e o u s u á r io n o a m b ien t e vir t u a l, m a s s er vem com o gu ia s in t er a t ivos qu e p os s u em b a s ica m en t e t r ês com p on en t es : ca r a ct er ís t ica s fís ica s d is t in t a s , con h ecim en t o s ob r e o a m b ien t e e com p or t a m en t os em b u t id os .
u s u á r io a p os s ib ilid a d e d e s elecion a r ou con s t r u ir u m r ep r es en t a n t e qu e o id en t ifiqu e s a t is fa t or ia m en t e. Pos s u in d o con h ecim en t o s ob r e a s in for m a ções r ep r es en t a d a s n o a m b ien t e, o a va t a r p od er á ofer ecer u m m a ior a u xílio a o u s u á r io, in for m a n d o-o s ob r e o con t eú d o d is p on ível. Além d is s o, com p or t a m en t os d ifer en t es d e a cor d o com a s it u a çã o d ã o a o u s u á r io a ilu s ã o d e r ea lis m o, fa zen d o-o s e s en t ir m a is im er s o n o a m b ien t e. Os Ca p ít u lo 6 e Ca p ít u lo 7 d es t e t r a b a lh o d es cr evem es t a a b or d a gem d et a lh a d a m en t e.
E , p or fin a l, n o Ca p ít u lo 8 é a p r es en t a d a a con clu s ã o d es t a d is s er t a çã o, r es s a lt a n d o a s con t r ib u ições qu e o t r a b a lh o t r ou xe p a r a a in ves t iga çã o d os p r ob lem a s d e n a vega çã o e r ecu p er a çã o d e in for m a ções em a m b ien t es vir t u a is t r id im en s ion a is . Um a a va lia çã o d os r es u lt a d os ob t id os , em con t r a p a r t id a com os r es u lt a d os es p er a d os , t a m b ém es t á d es cr it a , b em com o a m en çã o d e com o es t e t r a b a lh o p od e s er con t in u a d o.
1 .4 Con ce itos B á s icos
Algu n s t er m os im p or t a n t es u t iliza d os fr eqü en t em en t e n es t a d is s er t a çã o s ã o a p r es en t a d os a qu i. Pelo fa t o d e s u a s d efin ições s er em , à s vezes , com p r een d id a s d e for m a er r a d a ou t er em m a is d e u m s ign ifica d o, é im p or t a n t e qu e s eu s en t id o s eja cla r a m en t e d es cr it o p a r a o con t ext o d es t e t r a b a lh o.
1 .4 .1
Na ve g a ç ã o
Da r k en [4 ] d efin e n a vega çã o com o
“(1 ) Via ja r p e la á gu a : b a rco à v e la . (2 ) Con d u z ir u m a d ire çã o a tra v é s d e a lgu m m e io: con d u z ir u m a v iã o. (3 ) Via ja r m u ito: ca m in h a r.”.
m ovim en t o d ir ecion a d o, n ã o im p or t a n d o p a r a on d e o n a vega d or ir á (ou t em in t en çã o d e ir ). Por t a n t o, d eve s er d ifer en cia d o d e loca liza çã o.
1 .4 .2
Lo c a l i z a ç ã o
Pep on is et a l. [4 8 , cit a d o em 6 ], em 1 9 9 0 , d es cr evem loca liza çã o com o
“A h a b ilid a d e d e e n con tra r o ca m in h o p a ra u m lu ga r p a rticu la r d e u m a m a n e ira con v e n ie n te , e d e re con h e ce r o d e s tin o qu a n d o a lca n ça d o.”.
A loca liza çã o es t á foca liza d a n a n oçã o d e con h ecim en t o es p a cia l, ou s eja , o qu ã o b em o vis it a n t e con s egu e s e locom over n o m u n d o u s a n d o s u a h a b ilid a d e es p a cia l qu e, s egu n d o S a t a lich [6 ], é for m a d a p or t r ês d im en s ões b á s ica s :
“… a p e rce p çã o d o a m b ie n te a tra v é s d os s e n tid os , o p roce s s o cogn itiv o qu e le v a a o a p re n d iz a d o s ob re o a m b ie n te e a p e rce p çã o d o re la cion a m e n to e n tre os ob je tos d o a m b ie n te .”.
Pod e-s e d izer qu e loca liza çã o é o p r oces s o d in â m ico d e u s a r a h a b ilid a d e es p a cia l e o con h ecim en t o s ob r e n a vega çã o em u m a m b ien t e p a r a a lca n ça r o d es t in o d es eja d o. E m ou t r a s p a la vr a s , loca liza çã o p r eced e ou fa cilit a n a vega çã o. Na vega çã o t r a t a d a a çã o d e u m m ovim en t o d ir ecion a d o e loca liza çã o t r a t a d e u m a a çã o cogn it iva en volven d o r es olu çã o d e r ot a .
1 .4 .3
Or i e n t a ç ã o
S egu n d o Pa s s in i [3 3 , cit a d o em 4 ], o t er m o “or ien t a çã o” t em s u a s r a ízes n a p a la vr a “or ien t e”, p elo cos t u m e, em a lgu m a s cu lt u r a s , d e ed ifica r cer t a s con s t r u ções (n or m a lm en t e igr eja s ou con s t r u ções d e im p or t â n cia r eligios a ) ou en t r a d a s p r in cip a lm en t e à les t e. Da r k en [4 ] d es cr eve a
p a la vr a “or ien t a r ” com o
“(1 ) Vira r p a ra o le s te . (2 ) Pos icion a r ou a ju s ta r, com o u m m a p a , e x a ta m e n te e m re la çã o a os pon te iros d a b ú s s ola .”.
S egu n d o Pa s s in i [3 3 , cit a d o em 4 ],
“Orie n ta çã o e s p a cia l e loca liz a çã o… p rop orcion a m à s p e s s oa s u m a id é ia s ob re o es p a ço a d ja ce n te , s ob re s u a s p os içõe s n o e s p a ço e p e rm ite m m ov im e n ta çã o in te n cion a l d e n tro d e s s e es p a ço.”.
No con t ext o d es t a p es qu is a , or ien t a çã o s e r efer e a o con h ecim en t o s ob r e in for m a ções d e d ir eçã o em r ela çã o a o a m b ien t e. E s t e con h ecim en t o p od e s er a b s olu t o ou r ela t ivo. Or ien t a çã o a b s olu t a en volve or ien t a r com r ela çã o a u m s is t em a d e coor d en a d a s es t á t ico t a l com o o fa m ilia r s is t em a ca r d in a l d e n or t e, s u l, les t e e oes t e. Or ien t a çã o r ela t iva p od e s er a p lica d a a com p on en t es m óveis d en t r o d e u m a m b ien t e. Por exem p lo u m a viã o, n o qu a l o p a s s a geir o p od e ir a t é o b a n h eir o s em p en s a r n o m ovim en t o qu e r ea liza em r ela çã o a o s olo. Um a p os içã o p od e s er es p ecifica d a em t er m os d e s u a id en t ifica çã o a b s olu t a (p or exem p lo, com o d efin id a p or u m s is t em a d e coor d en a d a s ) ou r ela t iva m en t e (p or exem p lo, p a r a a lgu m p on t o d e r efer ên cia ). A Figu r a 1 (a ) m os t r a u m exem p lo d e or ien t a çã o a b s olu t a com r ela çã o à d ir eçã o n or t e e ou t r o d e or ien t a çã o r ela t iva com r ela çã o a o p on t o d e r efer ên cia R, en qu a n t o qu e n a Figu r a 1 (b ) p od em s er vis t os u m exem p lo d e p os içã o a b s olu t a com r ela çã o a u m s is t em a d e coor d en a d a s Ca r t es ia n o com or igem (0 ,0 ) e ou t r o d e p os içã o r ela t iva com r ela çã o a u m p on t o d e r efer ên cia R d efin id o em t er m os d e u m a d is t â n cia D (D1 e D2) e d e u m â n gu lo r ela t ivo α (α1 e α2).
Figu ra 1 : (a) Orie n t a ç ã o abs o lu t a e re lat iv a; (b) Po s iç ão abs o lu t a e re la t iv a.
1 .4 .4
Es p a ç o d e Gr a n d e Es c a l a
Um a m b ien t e d e gr a n d e es ca la é d efin id o p or Ku ip er s [4 6 , cit a d o em 4 ] com o
“… u m e s p a ço cu ja e s tru tu ra n ã o p od e s er obs e rv a d a a p a rtir d e u m ú n ico p on to d e v is ta . … Na tu ra lm e n te es ta d ef in içã o d e p e n d e d o ob s e rv a d or, d e f orm a qu e u m a cid a d e p od e n ã o s e r con s id e ra d a d e gra n d e e s ca la s e v is ta a p a rtir d e u m a v iã o, e n qu a n to qu e u m m a p a p od e s er d e gra n d e e s ca la s e v is to a tra v é s d e u m p e qu e n o orif ício.”.
E s t a d efin içã o s er ve p a r a m u n d os gr a n d es com o con t in en t es e ocea n os , m u n d os p equ en os com o m olécu la s qu a n d o ob s er va d a s em gr a n d e es ca la e m u n d os p equ en os com o in t er ior es d e con s t r u ções qu e n ã o p od em s er vis t os p or com p let o s em ocu lt a r s u a s p a r ed es .
1 .4 .5
Ag e n t e
Um a gen t e, s egu n d o Ru s s el et a l. [3 7 ], é qu a lqu er en t id a d e qu e
“… p e rce b e s e u a m b ie n te a tra v é s d e s e n s ore s e a tu a s ob re e s te a m b ie n te a tra v é s d e ef e tu a d ore s (a tu a d ore s ).”.
a m b ien t e em qu e vivem , fa zem in fer ên cia s s ob r e a s in for m a ções qu e p er ceb er a m p elos s en s or es , e d ep ois execu t a m a ções a t r a vés d e efet u a d or es (a t u a d or es ). Per ceb em m od ifica ções n o a m b ien t e ver ifica n d o s e a s in for m a ções ver ifica d a s p r ovoca m a lt er a ções n o m od elo qu e gu a r d a m d o a m b ien t e. A M B I E N T E AGENTE m od elo d o a m b ien t e s e n s o re s e fe t u ado re s r a ciocin a d or Figu ra 2 : Um a ge n t e ge n é ri c o . 1 .4 .5 .1 S en s or es Con for m e Ru s s el et a l. [3 7 ], s en s or es s ã o “… com p on e n te s d o a ge n te re s p on s á v e is p e la p e rce p çã o d o a m b ie n te e m qu e e s tã o in s e rid os , b e m com o d o s e u es ta d o in te rn o, a f im d e in f erir a s a çõe s a s ere m re a liz a d a s .”.
1 .4 .5 .2 E fet u a d or es ou At u a d or es
Ru s s el et a l. [3 7 ] d efin e efet u a d or es (a t u a d or es ) com o
“… com p on e n te s d o a ge n te re s pon s á ve is p e la re a liz a çã o d a s a çõe s n o a m b ie n te e m qu e e s tã o in s e rid os , com b a s e n a s p e rce p ções ob tid a s .”.
Capít u lo 2
Mu n do s Virt u ais
E s t e ca p ít u lo d es cr eve d ifer en t es ca t egor ia s d e m u n d os vir t u a is , com o os m u n d os vir t u a is t ext u a is , qu e s ã o b id im en s ion a is , e os m u n d os vir t u a is t r id im en s ion a is . S u a s p r in cip a is ca r a ct er ís t ica s , a p lica ções e b en efícios s ã o a p r es en t a d os .
Além d is s o, s ã o m en cion a d os os p r in cip a is a s p ect os r ela cion a d os a d u a s a r qu it et u r a s p r op os t a s p a r a o d es en volvim en t o eficien t e d e a p lica ções t r id im en s ion a is .
Não é im possível que a algum ser infinit am ent e superior t odo o univer so não passe de um a só planície, sendo a dist ância ent r e planet a e planet a com o os por os de um gr ão de ar eia, e os espaços ent r e sist em a e sist em a, sem elhant es aos int er valos ent r e um gr ão e o adj acent e.
2 .1 In trod u çã o
Nos ú lt im os a n os , o h a rd w a re e o s oftw a re t êm evolu íd o d e t a l for m a qu e a m a ior ia d os com p u t a d or es é ca p a z d e a p r es en t a r cen á r ios em 3 D d e a lt a qu a lid a d e, p r in cip a lm en t e p or ca u s a d a d is p on ib ilid a d e d e h a rd w a re es p ecia liza d o qu e p er m it e a vis u a liza çã o em 3 D (a celer a d or es 3 D [5 5 ]) e d e s of tw a re p a r a ot im iza çã o (Op en GL [6 8 ], Dir ect 3 D [5 8 ]).
Diver s os n ovos for m a t os d e m íd ia es t ã o d is p on íveis e t a m b ém fer r a m en t a s p a r a s u a u t iliza çã o, p er m it in d o a cr ia çã o d e t a is cen á r ios 3 D in t er a gen t es (VRML [2 ], J a va [3 5 ], MM Fla s h [6 4 ] et c.).
A In t er n et en cor a ja a cr ia çã o d e a m b ien t es p la n os e t r id im en s ion a is . Ger a lm en t e eles s ã o m u n d os m u lt iu s u á r ios , is t o é, m u n d os n os qu a is vá r ios p a r t icip a n t es s ep a r a d os fis ica m en t e p od em in t er a gir d e m a n eir a vir t u a l. Pa d r ões p a r a a cr ia çã o d e a p lica ções d is t r ib u íd a s (J a va Bea n s [7 0 ], CORBA [3 2 ]) p od em s er vir com o b a s e p a r a t a is m u n d os .
Mer ecem m en çã o os n u m er os os m u n d os vir t u a is b a s ea d os em t ext o exis t en t es a t u a lm en t e, d es cr it os m a is d et a lh a d a m en t e n a s eçã o 2 .2 .1 . Um a ca t egor ia d es t es s is t em a s , ch a m a d a “MOO” (Mu lti-u s e r d im e n s ion Ob je ct Orie n te d ) ou “MUD” (Mu lti-Us e r Dim e n s ion ), fu n cion a com o u m con ju n t o d e “s a la s ” com p a r t ilh a d a s , n a s qu a is m ú lt ip los u s u á r ios p od em s e com u n ica r e t r a b a lh a r ju n t os a t r a vés d e s is t em a s d e ch a t, p or exem p lo [1 9 ].
Por ou t r o la d o, a u t iliza çã o d e m u n d os vir t u a is gr á ficos t em a u m en t a d o ca d a vez m a is . A s eçã o 2 .2 .2 d es cr eve a s p r in cip a is ca r a ct er ís t ica s d es t es a m b ien t es gr á ficos qu e es t ã o s en d o u t iliza d os com o in t er fa ces t r id im en s ion a is p a r a a p lica ções d iver s a s , com o s is t em a s d e in for m a çã o qu e t r a t a m d es d e o p la n eja m en t o u r b a n o a t é t u r is m o e
en t r et en im en t o, m od ela gem d e p a t r im ôn io cu lt u r a l e ed u ca çã o e t r ein a m en t o. Vá r ia s a p lica ções n a s á r ea s com er cia l e in d u s t r ia l t a m b ém t êm s id o d es en volvid a s .
Um a d a s gr a n d es a p lica ções d a á r ea d e m od ela gem d e p a t r im ôn io cu lt u r a l é a con s t r u çã o d e m u s eu s vir t u a is [1 7 ], b a s ea d os em s eu s m od elos r ea is e a m p la m en t e u t iliza d os p a r a vis it a t a n t o d e es p ecia lis t a s com o d e t u r is t a s .
O d es en volvim en t o d e a p lica ções t r id im en s ion a is d eve s er r ea liza d o b a s ea d o em a r qu it et u r a s qu e p os s ib ilit em a con s t r u çã o d e a p lica ções m od u la r es e d is t r ib u íd a s . Os d iver s os com p on en t es d e s of tw a re d evem s er r eu t ilizá veis , d e for m a a p od er em s er u t iliza d os , t ot a l ou p a r cia lm en t e, p a r a a p lica ções d e d ifer en t es d om ín ios . Além d is s o, a s p ect os com o es t r a t égia s d e n a vega çã o, com p on en t es d e s of tw a re t r id im en s ion a is p a r a r ep r es en t a çã o d a s in for m a ções , en t r e ou t r os , d evem s er leva d os em con s id er a çã o d u r a n t e o p r ojet o d a a p lica çã o, a fim d e d es en volver u m a m b ien t e es t r u t u r a d o e a s s im evit a r p r ob lem a s p os t er ior es qu a n d o d a exp lor a çã o d o m u n d o p elo u s u á r io. Na s eçã o 2 .3 es t es a s p ect os s ã o a b or d a d os .
2 .2 O Qu e S ã o Mu n d os Virtu a is ?
Um m u n d o vir t u a l ou a m b ien t e vir t u a l r ep r es en t a u m d et er m in a d o “lu ga r ” vir t u a l. E s t e lu ga r vir t u a l é com p os t o p or u m con ju n t o d e com p on en t es qu e t em com o ob jet ivo t r a n s m it ir o s ign ifica d o qu e ele r ep r es en t a .
E s t es a m b ien t es vir t u a is p od em r ep r es en t a r lu ga r es r ea is , ou s eja , lu ga r es qu e exis t em n o m u n d o r ea l em qu e s e vive, com o p or exem p lo o ca m p u s u n iver s it á r io d a Un iver s id a d e Fed er a l d e Per n a m b u co (UFPE ) [7 4 ], ou im a gin á r ios , com o o m u n d o vir t u a l qu e con t a a h is t ór ia d e
u m cor vo, b a s ea d a n a len d a “W h y w e d ie ” [7 7 ]. Per m it em a u m ou m a is u s u á r ios exp lor a r em e a t u a r em com o s e es t ives s em r ea lm en t e p r es en t es n o m u n d o r ep r es en t a d o vir t u a lm en t e. A s en s a çã o d e im er s ã o ou “in cor p or a çã o” qu e t r a n s m it em é s u a p r in cip a l ca r a ct er ís t ica , fa zen d o o u s u á r io s e s en t ir m a is p r es en t e n o a m b ien t e e n ã o a p en a s olh a n d o p a r a in for m a ções n a t ela d o com p u t a d or .
Mod ela r vir t u a lm en t e u m lu ga r exis t en t e d á a op or t u n id a d e d e cr iá -lo t a l com o exis t e n a r ea lid a d e, o qu e fa cilit a a o vis it a n t e o s eu r econ h ecim en t o e exp lor a çã o. E m con t r a p a r t id a , m od ela r lu ga r es fict ícios p os s ib ilit a cr ia r m u n d os qu e r ep r es en t a m s it u a ções im p os s íveis n o m u n d o r ea l, com o a con exã o en t r e m u n d os d ifer en t es , r efer id a p or Fr er y et a l. [1 3 ] com o “v irtu a l w orm h ole s ” d en t r o d e a m b ien t es . Os “v irtu a l w orm h ole s ”, in s p ir a d os con ceit u a lm en t e n o Alep h [1 ] d e J or ge Lu is Bor ges , p od em s er vis t os com o lin k s a t ivos , u m a vez qu e s ã o b u r a cos n egr os a t r a vés d os qu a is u s u á r ios s ã o s u ga d os e t r a n s p or t a d os en t r e m u n d os .
É p os s ível con s t r u ir a m b ien t es vir t u a is p la n os (t ext u a is ) ou t r id im en s ion a is . Os p la n os s ã o con s t it u íd os b a s ica m en t e d e in for m a çã o t ext u a l p a r a t r a n s m it ir u m cer t o con t eú d o (MUDs e va r ia ções com o MOOs ). At r a vés d es t es a m b ien t es vá r ios p a r t icip a n t es p od em r ea liza r , p or exem p lo, con fer ên cia s n a s qu a is a t r oca , em t em p o r ea l p or ém à d is t â n cia , d e m en s a gen s e d ocu m en t os é d e gr a n d e r elevâ n cia .
Por ém , com os con s t a n t es a va n ços t ecn ológicos t a n t o a n ível d e h a rd w a re com o d e s of tw a re , a m b ien t es t r id im en s ion a is t êm ga n h o es p a ço n a W e b . Ofer ecem a p os s ib ilid a d e d a u t iliza çã o d e ob jet os em t r ês d im en s ões , coer en t es com o m u n d o r ea l, a lém d e vá r ios r ecu r s os m u lt im íd ia com o im a gen s , víd eo e s om p a r a a u m en t a r s eu r ea lis m o e fa cilit a r a r ep r es en t a çã o d a in for m a çã o.
2 .2 .1
Mu n d o s Vi r t u a i s Te x t u a i s
S egu n d o Dieb er ger [5 ], a m b ien t es vir t u a is t ext u a is u t iliza m o con ceit o d e “lu ga r ” p a r a d efin ir u m loca l d is t in t o n o es p a ço. Con exões en t r e os d iver s os lu ga r es qu e com p õem o a m b ien t e s ã o ch a m a d a s d e “s a íd a s ”. Con ceit u a lm en t e s ã o m u it o s em elh a n t es a os lin k s d os h ip er t ext os [3 3 ], n o en t a n t o, p elo s ign ifica d o es p a cia l qu e a p r es en t a m , s a íd a s m os t r a m u m a “d ir eçã o”, com o “s u l” ou “oes t e”.
As s im com o em a m b ien t es r ea is , u m a “t r a jet ór ia ” em u m a m b ien t e vir t u a l t ext u a l é vis u a liza d a com o u m elem en t o lin ea r qu a n d o s e fa z u m a r ep r es en t a çã o m en t a l d o a m b ien t e (im a gem a m b ien t a l2). Pes qu is a s com p r ova m qu e a s p es s oa s n ã o lem b r a m vis u a lm en t e d e ca m in h os , m a s lem b r a m a s s a íd a s u t iliza d a s p a r a s e d es loca r en t r e d ifer en t es loca is (p on t os d e r efer ên cia ).
No a m b ien t e vir t u a l t ext u a l o u s u á r io lê d es cr ições t ext u a is d e lu ga r es . E s t a s d es cr ições p od em d es cr ever u m ed ifício ou u m a t r ilh a em u m a flor es t a .
Um t ip o im p or t a n t e d e m u n d o vir t u a l b a s ea d o em t ext o s ã o os Mu lti-Us e r Dim e n s ion . S u r gir a m n o fin a l d os a n os 7 0 , s en d o b a s t a n t e s im ila r es a os jogos d e a ven t u r a .
Com o o p r óp r io n om e já d iz, MUDs s u p or t a m vá r ios u s u á r ios s im u lt a n ea m en t e, p er m it in d o-lh es exp lor a r a m b ien t es com p os t os p or s a la s , ob jet os , p er s on a gen s d o a m b ien t e m od ela d os com o a gen t es in t eligen t es [1 9 ], a lém d e ou t r os u s u á r ios . O a m b ien t e e s eu s com p on en t es p od em t r a t a r d os m a is va r ia d os t em a s , d ep en d en d o d o s eu
2 S egu n d o Lyn ch [3 1 , cit a d o em 4 ], im a gem a m b ien t a l é a r ep r es en t a çã o m en t a l qu e o u s u á r io fa z d o a m b ien t e qu e es t á exp lor a n d o.
ob jet ivo.
Den t r o d e u m MUD ca d a u s u á r io p od e m a n ip u la r ob jet os , m over -s e d e u m lu ga r p a r a ou t r o, in t er a gir com ou t r os u s u á r ios e r ea liza r t a r efa s com o joga r , en via r m en s a gen s elet r ôn ica s ou cr ia r n ovos ob jet os .
Mu it a s vezes é u t iliza d a a m et á for a es p a cia l d e u m a cid a d e ou p a is a gem . A Figu r a 3 m os t r a u m exem p lo d e in t er a çã o em u m MUD qu e r ep r es en t a u m t ea t r o [1 9 ].
> olhar No palco.
Este é o grande palco de madeira de um teatro pequeno usado para improvisações. O palco é descoberto, porém bem iluminado por holofotes ao alto. As poltronas do teatro erguem-se ao redor do palco em direção à escuridão.
-- Existe uma saída óbvia: os bastidores. William Shakespeare.
Uma torta de creme de banana. > examinar holofotes
No alto do palco, holofotes brilhantes iluminam os atores. > pegar torta
Ok.
> comer torta
Não parece muito apetitoso. > dizer Olá, Will!
Você exclama: Hi, Will!
William Shakespeare diz: Um dia maravilhoso para o senhor. > sorrir para Shakespeare
Você sorri alegremente para William Shakespeare. William Shakespeare faz uma reverência.
Figu ra 3 : Um a i n t e ra ç ã o e m u m MUD.
Nes t e exem p lo o a va t a r , ou s eja , o r ep r es en t a n t e d o u s u á r io n o a m b ien t e, es t á p a r a d o em u m d os p a lcos d e u m t ea t r o, ju n t o com Willia m S h a k es p ea r e e u m b olo d e cr em e d e b a n a n a . Ut iliza n d o u m a s in t a xe p r evia m en t e d efin id a p a r a o a m b ien t e, o u s u á r io p od e exa m in a r o lu ga r ,
p ega r e m a n u s ea r o b olo e con ver s a r com S h a k es p ea r e (os com a n d os d o u s u á r io a p a r ecem em n egr it o). S h a k es p ea r e é u m a gen t e m u it o lim it a d o qu e p od e r ea liza r cer t a s a ções com o cu m p r im en t a r e s or r ir , a lém d e r ea gir a a lgu m a s a ções d o u s u á r io.
Ap es a r d a cr es cen t e p op u la r id a d e d os a m b ien t es gr á ficos , e a t é a exis t ên cia d e in cr em en t os gr á ficos p a r a a m b ien t es b a s ea d os em t ext o, os MUDs con t in u a m s en d o u m m eio excelen t e p a r a com u n ica çã o em m u n d os vir t u a is .
2 .2 .2
Ta x o n o m ia d e Re a l i d a d e Vi r t u a l
A Rea lid a d e Vir t u a l é u m a d a s for m a s m a is a va n ça d a s d e in t er fa ce exis t en t e n a a t u a lid a d e, p ois p er m it e a vis u a liza çã o, m a n ip u la çã o e exp lor a çã o d e in for m a ções t r id im en s ion a is em t em p o r ea l.
Ofer ece a p os s ib ilid a d e d e cr ia r a m b ien t es qu e p os s u a m t r ês ca r a ct er ís t ica s b á s ica s :
9im er s ã o: s en s a çã o d e es t a r d en t r o d o a m b ien t e;
9in t er a çã o: p os s ib ilid a d e d o u s u á r io in t er fer ir com o qu e a con t ece n o
a m b ien t e, e vice-ver s a ;
9en volvim en t o: ca p a cid a d e d o a m b ien t e m ot iva r o u s u á r io a p a r t icip a r .
E s t a s ca r a ct er ís t ica s t êm con t r ib u íd o p a r a a u t iliza çã o d e in t er fa ces d e Rea lid a d e Vir t u a l (m u n d os vir t u a is t r id im en s ion a is ) em n u m er os a s á r ea s d e a p lica çã o, ca d a vez m a is com p lexa s , ou s eja , qu e p os s u em u m gr a n d e n ú m er o d e fu n cion a lid a d es , a lt o n ível d e in t er a çã o e, a o m es m o t em p o, qu e s a t is fa zem o u s u á r io.
Am b ien t es t r id im en s ion a is p os s u in d o d iver s os n íveis d e im er s ã o p od em s er cr ia d os , d ep en d en d o d a n eces s id a d e d a a p lica çã o e d os r ecu r s os d e h a rd w a re / s of tw a re d is p on íveis . O ch a m a d o n ível d e im er s ã o
“t ext o”, d es cr it o n a s eçã o a n t er ior , a p es a r d e n eces s it a r d e r equ is it os m ín im os p a r a s er u t iliza d o, é p ou co r ea l p elo u s o exclu s ivo d e im er s ã o p or con t eú d o. Por ou t r o la d o, os a m b ien t es com “im er s ã o com p let a d o u s u á r io” (im er s ivos ) p er m it em qu e o u s u á r io s e s in t a com p let a m en t e in t egr a d o a o m u n d o, o qu e a con t ece gr a ça s à u t iliza çã o d e d is p os it ivos es p ecia is com o ca p a cet es (He a d Mou n te d Dis p la y s ) e CAVE . A Figu r a 4 exib e o m u n d o vir t u a l im er s ivo qu e r ep r es en t a o a er op or t o d e Det r oit [7 3 ]. Nela p od e-s e ob s er va r a u t iliza çã o d e ca p a cet es e d o CAVE .
Figu ra 4 : Mu n d o v irt u a l im e rs iv o .
Mu n d os vir t u a is qu e u t iliza m o n ível d e im er s ã o “d e es cr it ór io”, t a m b ém ch a m a d o “m od elo a qu á r io” ou “ja n ela n o m u n d o”, s ã o con h ecid os com o n ã o im er s ivos e s ã o, a t u a lm en t e, os m a is u t iliza d os p or exigir em m en os r ecu r s os d e h a rd w a re e s of tw a re , en qu a n t o qu e ofer ecem a p os s ib ilid a d e d e m od ela r a m b ien t es b a s t a n t e r ea lis t a s e in t u it ivos . Nã o p os s ib ilit a m im er s ã o t ot a l d o u s u á r io, fa zen d o u s o d e m on it or es d e com p u t a d or p a r a exib içã o d o m od elo t r id im en s ion a l, m a s con s egu em u m ót im o n ível d e en ga ja m en t o d o m es m o qu a n d o d a u t iliza çã o d o a m b ien t e. A Figu r a 5 ilu s t r a o p r ojet o “Ca m p u s Vir t u a l d a UFPE ”, u m a a p lica çã o n ã o
im er s iva qu e r ep r es en t a o ca m p u s u n iver s it á r io d a UFPE [2 4 ].
Figu ra 5 : Algu n s pré di o s pe rt e n c e n t e s a o Cam pu s Virt u al da UFPE.
At r a vés d a u t iliza çã o d e RV é p os s ível a m od ela gem d e m u n d os vir t u a is t r id im en s ion a is s egu n d o ca r a ct er ís t ica s con h ecid a s d o m u n d o r ea l:
9a m od ela gem geom ét r ica d os ob jet os qu e com p õem o m u n d o (p or
exem p lo, qu a d r os exp os t os em u m m u s eu d e a r t e s ã o m od ela d os com o ca ixa s );
9a m od ela gem fís ica d o a m b ien t e, qu e p os s ib ilit a qu e u m p er s on a gem
vir t u a l n ã o con s iga a t r a ves s a r u m a p a r ed e s ólid a ;
9a m od ela gem d o com p or t a m en t o d e ob jet os e p er s on a gen s d o a m b ien t e
(o qu e o a va t a r , gu ia d o u s u á r io em u m m u s eu vir t u a l, fa z qu a n d o s e a p r oxim a d e u m qu a d r o exp os t o, p or exem p lo) s ã o op ções qu e en r iqu ecem o m u n d o.
Mu n d os vir t u a is p od em r ep r es en t a r , a t r a vés d e ob jet os t r id im en s ion a is , t od a ca t egor ia d e in for m a çã o. A r ep r es en t a çã o vir t u a l d e u m a cid a d e r ea l, con t en d o loja s , b a n cos , s u p er m er ca d os , es cola s et c. p od e s er u m a r ép lica d o m od elo r ea l, con t en d o a s in for m a ções geogr á fica s
e u r b a n a s p r ecis a s d a cid a d e (on d e es t á loca liza d o o b a n co n a cid a d e), in for m a ções con ceit u a is (u m a va t a r t r a ja d o com r ou p a s t íp ica s , ga ú ch a s p or exem p lo, d a r egiã o d e p r oced ên cia d a cid a d e, in for m a n d o a o vis it a n t e s ob r e a cu lt u r a ) e in for m a ções a r qu it et ôn ica s (o m od elo d o p r éd io d o b a n co s egu n d o s eu for m a t o n o m u n d o r ea l).
2 .3 De s e n v olv im e n to d e A m b ie n te s Trid im e n s ion a is
Con ceit u a lm en t e, u m m u n d o vir t u a l é u m es p a ço. Por t a n t o, es p a ço e p r ob lem a s in er en t es a o es p a ço, com o d es or ien t a çã o d u r a n t e a n a vega çã o, d evem s er con s id er a d os com o p a r t e in t r ín s eca d o p r oces s o d e p r ojet o d e m u n d os vir t u a is , p r in cip a lm en t e d e gr a n d e es ca la .
S egu n d o p es qu is a s r ea liza d a s p or Da r k en [4 ], os m es m os p r in cíp ios u t iliza d os p a r a con s t r u ir a m b ien t es r ea is p r op os t os p or Lyn ch [3 1 , cit a d o em 4 ]: in ves t iga çã o s ob r e com o a t ivid a d es d e loca liza çã o s ã o r ea liza d a s em a m b ien t es u r b a n os ; e p or Pa s s in i [3 3 , cit a d o em 4 ]: es t u d o s ob r e p r ojet os a r qu it et ôn icos s ã o eficien t es n o p r ojet o d e m u n d os vir t u a is . E s t a a fir m a çã o es t á b a s ea d a em evid ên cia s p s icológica s , s u ger in d o qu e o fu n d a m en t o d es t es p r in cíp ios en con t r a -s e n a t eor ia cogn it iva e h a b ilid a d es es p a cia is d o s er h u m a n o e, p or t a n t o, é in d ep en d en t e d o t ip o d e a m b ien t e p a r a o qu a l é a p lica d o.
Us u á r ios qu e n a vega m p or a m b ien t es qu e for a m p r ojet a d os leva n d o em con s id er a çã o s u a s n eces s id a d es (p or exem p lo, ob jet os t r id im en s ion a is in t u it ivos u t iliza d os p a r a r ep r es en t a çã o d a s in for m a ções n o a m b ien t e, com p on en t es n o a m b ien t e qu e a u xiliem n a b u s ca d e in for m a ções , d ifer en t es vis ões d o a m b ien t e qu e a u xiliem n a s u a exp lor a çã o et c.) n ã o a p en a s r ea liza m a t ivid a d es d e loca liza çã o com m a ior fa cilid a d e e eficiên cia , m a s t a m b ém d em on s t r a m s a t is fa çã o com r ela çã o a o es p a ço e u m a lt o n ível d e con for t o [1 6 ].
2 .3 .1
Ar q u i t e t u r a s
Nes t a s eçã o d u a s a r qu it et u r a s p a r a s is t em a s d e Rea lid a d e Vir t u a l s ã o a p r es en t a d a s : Br id ge e MAVE RIK.
2 .3 .1 .1 Br id ge
Na m ed id a qu e a com p lexid a d e d a s a p lica ções d e a m b ien t es vir t u a is a u m en t a , t a m b ém a s in t er fa ces p a r a es t a s a p lica ções n eces s it a m d e u m m a ior p od er com p u t a cion a l p a r a a a p r es en t a çã o d a s in for m a ções . Con s equ en t em en t e, a p lica ções d e a m b ien t es vir t u a is d em a n d a m com p u t a çã o e com u n ica çã o en t r e r ep r es en t a çã o e a p r es en t a çã o d e con t eú d o d e a lt o d es em p en h o, b em com o s u p or t e p a r a t écn ica s d e in t er a çã o en t r e o u s u á r io e o a m b ien t e r ob u s t a s p er a n t e n ova s t ecn ologia s d e in t er fa ce e es t r u t u r a s d e d iá logo3 p a r a com u n ica çã o d a a p lica çã o com os clien t es .
A a r qu it et u r a Br id ge [1 1 ] s u b d ivid e os r equ is it os d e d es en volvim en t o em r ela çã o a qu es t ões d e d es em p en h o (com o o m u n d o vir t u a l op er a e execu t a s u a s fu n cion a lid a d es ) e p r ogr a m a çã o (o qu e o m u n d o vir t u a l fa z).
Os p r in cip a is r equ is it os r ela t ivos a o d es em p en h o s ã o:
9t a xa d e exib içã o d e qu a d r os (f ra m e ra te ) n ã o in fer ior a d ez q u a d r os p or
s egu n d o, s ob p en a d e p r ovoca r d es or ien t a çã o a o u s u á r io;
9r es p os t a a en t r a d a s d o u s u á r io, a qu a l d ever á s er m en or qu e 3 0 0 m s .,
d ep en d en d o d o d is p os it ivo d e en t r a d a d e d a d os em qu es t ã o;
3 Nes t e con t ext o, u m d iá logo é a en u m er a çã o d e t od os os p a r es d e a çã o(ões ) d o u s u á r io-r es p os t a (s ) d o s is t em a . Pod e-s e d izer qu e é a lin gu a gem p ela qu a l o u s u á r io e a a p lica çã o “con ver s a m ”.
9velocid a d e d e com u n ica çã o en t r e d ois p on t os , lógicos ou fís icos (p or
exem p lo, d iver s os p r oces s a d or es ou m ód u los d e s of tw a re );
9s u p or t e a m ú lt ip los d is p os it ivos d e en t r a d a e s a íd a , s im u lt â n eos ;
9s u p or t e a d is p os it ivos lógicos (ob jet os com geom et r ia e com p or t a m en t o
a s s ocia d os ), com p a r á veis a os m en u s e ca ixa s d e d iá logo d a s in t er fa ces b a s ea d a s em ja n ela ;
9s u p or t e a even t os con t ín u os e d is cr et os . E ven t os con t ín u os d izem
r es p eit o a ocor r ên cia s qu e a con t ecem r ep et id a m en t e p or a lgu m t em p o, com o o m ovim en t o d e u m tra ck e r p a r a con t r ola r a p os içã o d o u s u á r io n o m u n d o vir t u a l, en qu a n t o qu e os d is cr et os s ã o ocor r ên cia s is ola d a s com o a in t er s eçã o en t r e d ois ob jet os .
Com r ela çã o à p r ogr a m a çã o os r equ is it os d e d es en volvim en t o s ã o:
9in t er fa ce d e p r ogr a m a çã o in t u it iva , or ga n iza n d o o s is t em a a p a r t ir d o
p on t o d e vis t a d o p r ogr a m a d or qu e, n es t e ca s o, d es em p en h a o p a p el d e u s u á r io fin a l d a a p lica çã o;
9ext en s ib ilid a d e, p er m it in d o qu e o s is t em a s e a d a p t e a , p or exem p lo,
n ovos d is p os it ivos , s em gr a n d es a lt er a ções n a a p lica çã o;
9flexib ilid a d e, s u p or t a n d o m ét od os r á p id os d e m od ifica çã o d o s is t em a ;
9p r oces s o d e s im u la çã o a n exa d o, a t r a vés d e u m m eca n is m o p elo qu a l
p r oces s os p es a d os com o u m a s im u la çã o p od em s er execu t a d os s ep a r a d a m en t e, s em s a cr ifica r a com u n ica çã o com o p r oces s o d e a n im a çã o qu e con t r ola a in t er fa ce;
9s u p or t e à d es cr içã o e con t r ole d o d iá logo, ou s eja , a o d es en volvim en t o
d e in t er a ções d e a lt o n ível com u m a a p lica çã o. O d es en volved or d eve p od er con s t r u ir u m a “lin gu a gem ” p ela qu a l o u s u á r io s e com u n iqu e com o s is t em a ;
