Ambientes Imersivos na Medicina Dentária

MESTRADO

MULTIMÉDIA - ESPECIALIZAÇÃO EM TECNOLOGIAS INTERATIVAS E JOGOS DIGITAIS

Ambientes

Imersivos

na

Medicina

Dentária

Eduardo de Matos Pedro

M

FACULDADES PARTICIPANTES:

FACULDADE DE ENGENHARIA FACULDADE DE BELAS ARTES FACULDADE DE CIÊNCIAS FACULDADE DE ECONOMIA FACULDADE DE LETRAS

Ambientes Imersivos na Medicina

Dentária

Eduardo de Matos Pedro

Mestrado em Multimédia da Universidade do Porto

Orientador: António Fernando Vasconcelos Cunha Castro Coelho (Professor Associado c/Agregação)

© Eduardo Pedro, 2020

Ambientes Imersivos na Medicina Dentária

Eduardo de Matos Pedro

Mestrado em Multimédia da Universidade do Porto

Aprovado em provas públicas pelo Júri:

Presidente: Jorge Manuel Gomes Barbosa (Professor Auxiliar)

Vogal Externo: Nélson Troca Zagalo (Professor Associado)

Orientador: António Fernando Vasconcelos Cunha Castro Coelho (Professor Associado

c/Agregação)

Resumo

A realidade virtual tem sido aplicada muito na área do entretenimento, a cada dia são criados mais e mais jogos para serem usados com aparelhos de realidade virtual. Isto é, sem dúvida, uma área em constante desenvolvimento e que mostra melhorias a cada ano. A realidade virtual para além de ser eficaz no mundo do entretenimento, mostra-se também eficaz na área da psicoterapia mais propriamente no tratamento de fobias.

Este projeto pretende identificar como a realidade virtual poderá ajudar as crianças a superarem a sua ansiedade de ir ao dentista, através do uso de um ambiente imersivo interativo para ser usado, juntamente com Head Mounted Displays, durante uma intervenção dentária. Para além de tratar/aliviar a ansiedade e ajudar a criança a passar o tempo, também as orientará a ter bons hábitos na sua higiene oral.

A metodologia desta investigação conta com um leque de etapas, que passam pela consulta a uma especialista de medicina dentária; pela prototipagem não funcional; e por uma abordagem interativa que originou o protótipo do jogo inicial, muito básico, que mais tarde deu origem ao protótipo final que foi usado para a fase final de avaliação. Depois de estruturadas as informações obtidas na avaliação, analisou-se e compreendeu-se como este método pode ajudar as crianças a se abstraírem durante um tratamento e ainda o que pode ser melhorado em versões futuras.

Este estudo tem especial relevância para áreas de mudança comportamental com realidade virtual, ou seja, o uso de ambientes virtuais para reduzir a ansiedade.

Abstract

Virtual reality has been focused a lot in the entertainment area. Each day more and more games are created to be used with virtual reality devices. This is undoubtedly an area in constant development and which shows improvements every year. Virtual reality, in addition to being effective in the entertainment world, is also effective in the field of psychotherapy, more specifically in the treatment of phobias.

This project aims to identify how virtual reality can help children overcome their anxiety about going to the dentist, through the use of an immersive interactive environment to be used together with a Head Mounted Display during a dental intervention. In addition to treating / relieving anxiety and helping the children to pass the time, it will also guide them to have good habits in their oral hygiene.

The methodology of this investigation goes through a range of stages, which go through consultation with a dental medicine specialist; to non-functional prototyping; and to an interactive approach that originated the prototype of the very basic initial game that later transformed to the final prototype that was used for the final evaluation phase. After structuring the information obtained in the evaluation, it was analyzed and understood how this method can help children to abstract themselves during a treatment and also what can be improved in future versions.

This study is particularly relevant to areas of behavioral change with virtual reality, that is, the use of virtual environments to reduce anxiety.

Agradecimentos

Ao meu orientador, professor António Coelho pelo acompanhamento, incentivo, paciência e apoio para passar por todas as etapas deste processo e assim conseguir finalizar este projeto.

A toda a minha família, principalmente aos meus pais e ao meu irmão que me proporcionaram meios para frequentar este curso e também muito apoio para o finalizar, e que sempre me apoiaram em qualquer ocasião.

Aos meus amigos que sempre me apoiaram em tudo.

À minha colega de projeto Luísa Almeida da Faculdade de Medicina Dentária da Universidade do Porto, que me acompanhou na realização do projeto e me ajudou na realização do protótipo, dos testes e das entrevistas.

Ao meu grupo da cadeira de Jogos Digitais, que me ajudou a realizar uma parte do protótipo.

Índice

1. Introdução ... 1

1.1 Contexto/Enquadramento/Motivação ... 1

1.2 Projeto ... 1

1.3 Problema, Hipótese e Objetivos de Investigação ... 2

1.4 Metodologia de Investigação ... 3

1.5 Estrutura da Dissertação ... 3

2. Revisão do Estado da Arte ... 5

2.1 Realidade Virtual ... 5

2.1.1 História ... 6

2.1.2 Áreas Relacionadas: Realidade Aumentada e Realidade Mista ... 11

2.1.3 Trabalho Relacionado ... 16

2.1.4 Tratamento de Fobias ... 17

2.2 Tecnologia ... 25

2.2.1 Motor de Jogo ... 25

2.2.2 Modelação e Level Design ... 26

2.2.3 Hardware RV ... 27 2.2.4 Conclusão ... 28 2.3 Conclusões ... 28 3. Métodos ... 31 3.1 Participantes ... 31 3.2 Instrumentos e Materiais ... 32 3.2.1 Análise de Requisitos ... 32 3.2.2 Pesquisas ... 33 3.3 Procedimentos ... 34 3.3.1 Reuniões ... 34 3.3.2 Visita de Campo ... 34 3.3.3 Análise de Dados ... 35 3.4 Tecnologias ... 35

3.4.2 Ferramentas ... 36

4. Projeto “Mestre Dentinho”... 39

4.1 Conceito ... 39 4.1.1 Cenários ... 40 4.1.2 Proposta de Valor ... 41 4.2 Desenho e Implementação ... 41 4.2.1 Protótipo Inicial ... 41 4.2.2 Jogabilidade ... 42 4.2.3 Elementos ... 44 4.3 Descrição da Implementação ... 47 4.4 Conclusão ... 52

5. Resultados e Discussão de Resultados ... 55

5.1 Metodologia ... 56

5.2 Teste de Usabilidade ... 56

5.3 Sugestões e Melhorias ... 57

5.4 Resultados e Conclusão ... 58

6. Conclusões, Limitações e Trabalho Futuro ... 63

6.1 Satisfação dos Objetivos ... 64

6.2 Limitações ... 64

6.3 Trabalho Futuro ... 64

7. Referências ... 67

Anexo A – Desenho guia para a modelação 3D da borboleta Carlota ... 71

Anexo B – Storyboard guia apresentado pela colega de projeto da FMDUP ... 73

Anexo C – Formulário pós teste ... 75

Lista de Figuras

Figura 1 - Publicidade ao aparelho Sensorama 6

Figura 2 - HMD desenvolvido por Ivan Sutherland 7

Figura 3 - Demonstração do projeto GROPE 8

Figura 4 - Demonstração do projeto VIVED 9

Figura 5 - Capa da Scientific American apresentando o DataGlove, publicada em

outubro de 1987 9

Figura 6 - Sistema BOOM em ação 10

Figura 7 - Virtual Wind Tunnel em ação 11

Figura 8 - Pessoa a utilizar o sistema CAVE 11

Figura 9 - Diferença entre 3DOF e 6DOF 12

Figura 10 - Esquema visual explicativo da diferença entre RV, RA e RM 12

Figura 11 - Efeitos Secundários do uso da RV 16

Figura 12 - Simulação de espectadores visto pelo utilizador 18 Figura 13 - Vista do paciente no elevador panorâmico 19 Figura 14 - Vista do paciente no interior de um túnel em engarrafamento 20 Figura 15 - Ambiente virtual de uma reunião de trabalho 21 Figura 16 - Demonstração da vista do jogador a jogar “Veracity” 22 Figura 17 - Demonstração do paciente na sala de aula virtual 23 Figura 18 - Vista do paciente no interior do avião 24 Figura 19 - Vista do paciente no topo de um edifício 24 Figura 20 - Óculos de realidade virtual e respetivos comandos utilizados 36

Figura 21 - Logotipo do motor de jogo Godot 37

Figura 22 - Demonstração do primeiro protótipo 42

Figura 23 - Cutscene que apresenta a guia do jogo (Borboleta Carlota) 43

Figura 24 - Inicio do jogo 43

Figura 25 - Começo do Nível 1 44

Figura 26 - Elementos interativos modelados e usados 45 Figura 27 - Elementos estáticos modelados e usados 47 Figura 28 - Demonstração do ambiente de desenvolvimento AnimationPlayer 51

Lista de Tabelas

Tabela 1 - Algumas definições de realidade virtual ao longo dos tempos 13

Tabela 2 - Diferentes Níveis de Imersão 14

Tabela 3 - Participantes ao longo do projeto 31

Tabela 4 – Análise dos requisitos para a criação do jogo 33

Tabela 5 - Sugestões e feedback 57

Abreviaturas e Símbolos

Faculdade de Medicina Dentária da Universidade do Porto Virtual Environments for Supporting Urban Phobias Treatment Realidade Virtual para tratar Fobia Social

Realidade Aumentada Six Degrees of Freedom Three Degrees of Freedom Realidade Mista

Graphics Processing Unit Head Mounted Display Non-Player Character

Hertz

Visually Coupled Airborne Systems Simulator Virtual Visual Environment Display

Binocular Omni-Orientation Monitor University of North Carolina

User Interface

Graphical User Interface

1. Introdução

1.1 Contexto/Enquadramento/Motivação

A utilização de ambientes imersivos para redução da ansiedade das crianças no tratamento dentário é uma técnica inovadora e está pouco ou nada presente nos dias de hoje na medicina dentária, pelo que este estudo será uma mais valia e uma inovação nesta área.

Este projeto no âmbito da Medicina Dentária vai ajudar a perceber a potencialidade da realidade virtual (RV) nesta área. Sabe-se que a RV tem bastante potencial não só para divertir, mas também para tratar fobias e ensinar/educar. Este projeto, juntamente com outros criados até então, vai servir para demonstrar as potencialidades da RV nesta área, ou seja, as suas vantagens e desvantagens.

A cutscene inicial de cada nível será adaptada ao procedimento que o(a) dentista está a realizar e serão aproveitadas as sensações que o paciente está a ter durante a intervenção e interligadas com a cutscene inicial do nível do jogo através de um ambiente imersivo virtual.

A experiência será apresentada e testada na sala prática da Faculdade de Medicina Dentária da Universidade do Porto (FMDUP) e mais tarde, se o projeto for bem-sucedido, será apresentado em clínicas dentárias.

1.2 Projeto

Este projeto será aplicado em consultórios dentários durante intervenções dentárias em crianças. Está prevista a articulação entre o que acontece no jogo e o procedimento que o dentista executa. Neste caso, uma ligação durante a cutscene inicial do nível e o procedimento para imergir o paciente e fazer com que a sensação de dor/desconforto seja minimizada. O videojogo vai servir ainda para envolver o paciente em vários desafios e fazer progredir no jogo e, também, para comunicar e reforçar uma boa prática de higiene oral. O tipo de jogo é do género Ação e Aventura e é caracterizado como endless runner, pois só quando o jogador perde é que o jogo acaba, apresentando objetivos relacionados a salvar e manter os dentes saudáveis. O jogador/paciente

O objetivo do jogador é explorar os cenários e ao mesmo tempo ganhar conhecimento sobre a saúde oral. A borboleta Carlota será a sua principal mentora para enfrentar desafios e conquistar os itens/elementos especiais como: escova supersónica, fio dental de platina e a pasta dos dentes mega protetora. A cada novo tratamento é desbloqueado um novo nível, fazendo assim com que o jogo não se torne aborrecido e repetitivo.

O jogador necessita de ter um comando acompanhado com os Head Mounted Display (HMD) que tem funcionalidades de saltar e desviar (joystick). O jogador terá de se desviar de obstáculos (barreiras, elementos e bactérias) que vêm na sua direção e tem a oportunidade de apanhar um bónus (escova de dentes) que funciona como boost que o ajudará a avançar na sua pontuação e no nível. O jogador começa com 6 vidas, ao esgotá-las este recomeça no ponto de partida do trajeto (ou seja, a pontuação volta a 0 e o jogador ao sítio da sala de espera). Sempre que o jogador embate contra os obstáculos que aparecem no decurso do jogo, é-lhe retirado uma vida. Quando não consegue atravessar a barreira perde automaticamente as seis vidas e volta ao início. Todo o cenário, ou seja, as posições de cada elemento (chão, árvores, arbustos, ponte, inimigos, obstáculos) são ainda gerados aleatoriamente.

1.3 Problema, Hipótese e Objetivos de Investigação

Problema: Ansiedade nas crianças quando submetidas a procedimentos de tratamento

dentário.

Hipótese: Realidade virtual como meio de redução de fobias nas crianças em

consultórios dentários.

Os objetivos propostos foram os seguintes:

• Levantar o estado da arte sobre utilização de ambientes virtuais no tratamento da

ansiedade e fobias, bem como sobre as questões da utilização de realidade virtual com crianças;

• Desenvolver uma narrativa simples, mas cativante, para utilização em ambiente

virtual;

• Modelar e selecionar modelos 3D para povoar o ambiente virtual; • Desenvolver um ambiente virtual;

• Desenvolver uma solução imersiva para o tratamento dentário.

Este projeto pretende analisar de que maneira a RV poderá, através de um jogo interativo, imergir as crianças num mundo virtual para as abstrair do que está a acontecer durante a

intervenção dentária, prevenindo que as crianças não queiram voltar ao dentista. Ao mesmo tempo, pretende ainda divertir e disponibilizar informação de como praticar bons hábitos para se obter uma melhor higiene oral.

1.4 Metodologia de Investigação

A metodologia desta investigação foi dividida em cinco fases: (i) começou com a consulta a uma especialista de medicina dentária da FMDUP; (ii) de seguida com as informações obtidas deu-se início à fase de prototipagem que incluiu desenvolver todo o UX/UI do jogo, narrativas e mecânicas; (iii) nesta fase deu-se origem ao protótipo do jogo inicial ainda sem gráficos. Este foi desenvolvido em período de aulas na cadeira de Jogos Digitais que mais tarde deu origem ao protótipo usado na fase final de testes e avaliação; (iv) esta fase é constituída por duas partes, primeiro anotam-se os comportamentos das crianças enquanto estas jogam e, depois, é realizada uma entrevista com perguntas fechadas acerca do jogo e da experiência que estas vivenciaram enquanto jogavam; e (v) por fim, todas as informações recolhidas são analisadas qualitativamente através da estruturação do conteúdo em categorias e subcategorias, para melhor interpretação das questões abordadas nesta investigação, e para melhorar o protótipo e/ou implementar novas funções se necessário.

Perante a situação atual em que vivemos (situação Covid-19), o que estava inicialmente previsto teve de ser alterado. Neste sentido, não foi possível realizar os testes com as crianças num consultório dentário, tendo em conta o risco que apresentava para a saúde pública. As metodologias foram ajustadas e efetuadas tendo em conta esta limitação. Contudo, o objetivo proposto desde o início desta dissertação não foi alterado.

1.5 Estrutura da Dissertação

Esta dissertação é composta por seis capítulos. No Capítulo 2, descreve-se o estado da arte, as tecnologias e o trabalho relacionado com esta dissertação. No Capítulo 3, abordam-se os métodos utilizados para o desenvolvimento desta investigação tais como os instrumentos e procedimentos utilizados para recolha de dados e para o desenvolvimento do projeto. No Capítulo 4, descrevem-se o conceito, desenho e implementação do projeto bem como os detalhes tecnológicos. No Capítulo 5, apresentam-se os resultados da avaliação recolhidos, o seu tratamento, a sua análise e discussão. Por fim, no Capítulo 6, evidenciam-se as conclusões e o trabalho futuro.

2. Revisão do Estado da Arte

Neste capítulo, serão expostos alguns dos trabalhos e algum do conhecimento que já existe na área da RV para o tratamento de fobias, as suas características e ainda a sua história e a sua evolução ao longo dos anos.

O tratamento de fobias e ansiedades sempre foram feitos de forma bastante rudimentar, por vezes usando o método de exposição à fobia. Muitas pessoas ficam reticentes quanto ao uso deste método, podendo acabar por não os realizar. Então, com a evolução da tecnologia foram criadas alternativas, nomeadamente o uso da realidade virtual. Em vez de os pacientes serem confrontados diretamente com as fobias e a sua ansiedade no mundo real, usam a realidade virtual, integrando gráficos reais e sensores que captam os movimentos do paciente para o poderem imergir no ambiente virtual e assim serem confrontados (Powers & Emmelkamp, 2008).

Através de uma pesquisa alargada de artigos, teses, websites, conferências, etc. sobre realidade virtual e tratamento de fobias, podemos observar nas seções seguintes as informações acerca da RV e a sua diferença para a RA e vários projetos que tiveram sucesso em ajudar os seus utilizadores a ultrapassar fobias e ainda algumas das suas vantagens e desvantagens.

2.1 Realidade Virtual

A RV já existe há bastantes anos pelo que não é uma tecnologia nova. No decurso deste tempo sofreu bastantes alterações, até mesmo na sua própria definição. Com o avançar da tecnologia, tem vindo a ser permitido, cada vez mais, simular eventos da vida real sem que se saia de um determinado lugar físico, como por exemplo o quarto. Esta definição está e vai continuar a estar em constante modificação à medida que se vai evoluindo tecnologicamente.

Os avanços na tecnologia da computação permitiram, também, que as experiências pareçam o mais realistas possível visualmente e continuam em constante desenvolvimento para tornar a RV o mais próximo da vida real em todos os sentidos.

2.1.1 História

A RV já apresenta os primeiros avanços conceptuais em 1435/1436, quando Leon Battista Alberti partilhou pela primeira vez uma fórmula matemática de perspetiva linear. Mas foi em 1787 que foi apresentado o primeiro avanço tecnológico. Robert Barker patenteia Apparatus for

Exhibiting Pictures onde eram expostas telas de pinturas num edifício especial de forma a criar

uma imagem de 360 graus, chamada imagem panorâmica. (Sherman & Craig, 2019)

Apesar da tecnologia de RV já ter começado a aparecer nos anos 60, só nos anos 80 é que começaram a ser comercializados ao público produtos deste género (Cipresso et al., 2018).

Mas os grandes avanços tecnológicos que permitiram tornar a realidade virtual como a vemos hoje, apareceram em 1962. Foi então lançado o chamado Sensorama (ver Figura 1) criado por Morton Heilig, um simulador imersivo que simulava uma viagem de mota pela cidade de Brooklyn, EUA. Este simulador, tendo em conta a altura em que foi desenvolvido, já continha bastantes funções para tornar a experiência imersiva. Durante o seu uso eram estimulados sentidos como a audição, o olfato e o tátil, proporcionando uma experiência mais real que o habitual (Cipresso el al., 2018). Mesmo sendo considerado como sendo uma experiência RV, este projeto não era interativo, ou seja, não recebia feedback do seu utilizador.

Figura 1 - Publicidade ao aparelho Sensorama

Pouco após o lançamento do Sensorama, foi criado o primeiro HMD por Ivan Sutherland em 1968, chamado Ultimate Display (ver Figura 2). Esta nova invenção, para além de conter as mesmas funções do Sensorama, continha, ainda, interatividade através de sensores de movimento que permitia a movimentação e a rotação do ambiente e ainda o facto da imagem ser isolada em cada lente. Esta invenção é a mais próxima ao que conhecemos hoje como RV e o hardware de hoje em dia, como os óculos de realidade virtual, são desenvolvidos com este princípio. Pode-se dizer que foi, sem dúvida, um grande avanço desde 1962. (Sherman & Craig, 2019)

Figura 2 - HMD desenvolvido por Ivan Sutherland

Fonte: Alqahtani (2017)

Segundo Alqahtani (2017), a evolução da RV continuou a superar cada vez mais as espectativas, e em 1971 foi criado o “GROPE” (ver Figura 3), um sistema que permitia ao utilizador sentir as forças geradas virtualmente (Force Feedback), e que continua a ser usado nos dias de hoje. O projeto GROPE, serviu ainda para criar um braço para o auxílio de juntar enzimas químicas.

Figura 3 - Demonstração do projeto GROPE

Fonte: Alqahtani (2017)

Em 1975 foi criado o VIDEOPLACE, desenvolvido por Myron Krueger, que consistia na criação de uma realidade artificial no qual os seus participantes eram capturados por uma câmara e a captura disposta numa tela à sua frente. Os participantes eram divididos em duas salas distintas, e cada participante tinha acesso à captura que juntava os dois participantes, podendo assim haver interação virtual entre os participantes. (Alqahtani, 2017)

VCASS, desenvolvido em 1982 por Thomas Furness, foi o primeiro simulador de voo criado, que tinha como alvo o treino dos pilotos de caça. Era considerado como sendo um simulador de voo sofisticado. (Alqahtani, 2017)

No ano de 1984, mais uma vez houve uma evolução. A NASA criou um HMD estereoscópico monocromático, o projeto VIVED (ver Figura 4) que permitiu descrever a outras pessoas o espaço em 3D que o participante estava a observar no momento. (Alqahtani, 2017)

Figura 4 - Demonstração do projeto VIVED

Fonte: Alqahtani (2017)

Foi então em 1985 e 1988 que a empresa VLP lançou o “DataGlove” (ver Figura 5) e o

Eyephone como sendo os primeiros hardwares de RV disponibilizados ao público. O DataGlove

era usado como uma luva que recebia o input da mão do utilizador e o Eyephone como o dispositivo HMD que mostrava a imagem para dar uma sensação de imersão. (Alqahtani, 2017)

Figura 5 - Capa da Scientific American apresentando o DataGlove, publicada em outubro de 1987

O sistema BOOM (ver Figura 6), criado em 1989 pela empresa Fake Space Labs, teve como função proporcionar ao utilizador visualizar uma pequena caixa enquanto a movimentava num ambiente virtual. (Alqahtani, 2017)

Figura 6 - Sistema BOOM em ação

Fonte: Alqahtani (2017)

O projeto UNC walk-through project foi um projeto proposto na Universidade da Carolina do Norte em 1980. Muito hardware RV foi desenvolvido para aprimorar a qualidade deste projeto, como HMD, sensores óticos e um motor gráfico. (Alqahtani, 2017)

Virtual Wind Tunnel (ver Figura 7), como refere Alqahtani (2017), foi desenvolvido em 1990

pela NASA Ames e permitia utilizar os sistemas DataGlove e BOOM, referidos anteriormente, para ajudar os cientistas a visualizar e analisar o comportamento aerodinâmico das aeronaves, facilitando a análise de áreas de instabilidade na estrutura da aeronave.

Figura 7 - Virtual Wind Tunnel em ação

Fonte: Alqahtani (2017)

CAVE (ver Figura 8), inventado em 1992, foi um sistema científico e de visualização RV que usa imagens estereoscópicas nas paredes de uma sala em vez de usar um HMD. Neste sistema interage-se com o ambiente virtual sem recurso a óculos RV tornando a experiência ainda mais imersiva. (Alqahtani, 2017)

Figura 8 - Pessoa a utilizar o sistema CAVE

Fonte: Alqahtani (2017)

2.1.2 Áreas Relacionadas: Realidade Aumentada e Realidade Mista

Estas três tecnologias podem parecer bastante parecidas, mas, no entanto, são bastante diferentes. Primeiro a RV é, de um modo geral, um ambiente virtual que é gerado tridimensionalmente por hardware, que poderá ser tanto um computador onde a imagem gerada é transferida e apresentada em uns óculos próprios, através do telemóvel, ou ainda os próprios

e GPU Mobile). No caso dos Oculus Quest é suportada a movimentação e rotação no ambiente virtual que é chamado o 6DOF. No caso de outros óculos mais baratos é apenas suportado 3DOF em que o utilizador tem apenas a opção de rodar a cabeça o que retira bastante imersão durante o uso da tecnologia (ver Figura 9).

Figura 9 - Diferença entre 3DOF e 6DOF

Fonte: Barnard (2019)

Segundo Pan et al. (2006), a RM refere-se à incorporação de ambientes gráficos computorizados em ambientes reais ou elementos reais em ambientes computorizados virtuais.

A RA é basicamente aplicar elementos virtuais num ambiente real, ou seja, a sobreposição de informações virtuais com a realidade, como por exemplo todo o tipo de texto, imagens, videoclipes, sons, modelos tridimensionais e animações com objetos do mundo real, assim, melhorando a interação do utilizador com o meio ambiente real (ver Figura 10).

Figura 10 - Esquema visual explicativo da diferença entre RV, RA e RM

Azuma (1997), refere que a RA complementa a realidade de uma certa forma, mais do que a substituir, fazendo parecer ao utilizador que os objetos virtuais e reais coexistem simultaneamente no mesmo espaço. Já Milgram et al. (1995) definem a RA como sendo uma mistura de mundos virtuais e reais.

Segundo refere Pereira (2019) com a abordagem destes principais conceitos, podemos definir a realidade virtual como sendo algo que existe, pode ser experienciado e pode ser também uma aproximação à realidade, mas que não existe, ou seja, é uma mera simulação. Mesmo não considerando o ambiente virtual uma coisa palpável às nossas mãos, no sentido que existe na realidade, podemos dizer que com a RV criamos uma experiência e uma nova realidade que poderá criar sensações e emoções, podendo fazer até parte da realidade. Esta autora refere ainda que o termo RV foi atribuído por Jaron Lanier em meados do século XX, mais propriamente em 1987. No entanto, ainda não há uma definição consensual de RV, continuando esta em constante modificação até aos nossos dias. Na Tabela 1 sumarizam-se algumas definições que segundo Pereira (2019), ajudaram a alterar o conceito de RV ao longo dos tempos.

Tabela 1 - Algumas definições de realidade virtual ao longo dos tempos

Autor Definição

Sutherland (1965)

RV é uma janela através da qual o usuário percebe o mundo virtual como se fosse visto, sentido e real, no qual o usuário pode agir realisticamente.

Sherman e Craig (2003)

RV é um meio composto por simulações computacionais interativas que detetam a posição e as ações do participante e substituem ou aumentam o feedback para um ou mais sentidos, dando a sensação de estar mentalmente imerso ou presente na simulação.

Carrozzino e Bergamasco (2010)

A RV pode ser definida como uma tecnologia complexa que explora outras tecnologias (como ciência da computação, gráficos 3D, robótica etc.) para criar um ambiente digital no qual os usuários se sintam completamente imersos e com o qual possam interagir. Deng, Unnava, e Lee

(2018)

A RV é um cenário gerado por computador que simula uma experiência imersiva e realista, baseada na realidade.

Fonte: Pereira (2019)

Analisando a Tabela 1, podemos observar que a partir da definição criada em 2003, a RV passou a ser mais tecnológica e a conter a palavra “Computacional” e meios digitais, visto que

qualquer lugar e, assim, se estendeu por bastantes anos, mostrando desta maneira que o termo nunca será completo e acabará sempre por sofrer alterações no futuro.

Todas as definições estão interligadas entre si e todas refletem os conceitos que a seguir se descriminam. Para Sherman e Craig (2019) estes conceitos são entendidos como uma boa prática na realização de uma aplicação de RV e sem eles não seria possível criar uma experiência:

• Mundo Virtual: é todo o conteúdo que rodeia o utilizador quando ele está a usar esta tecnologia e que só ele o consegue observar e experienciar.

• Imersão:

o Física: Através do uso de captação dos movimentos humanos, é possível

recriar os movimentos dentro do jogo e assim estimular os sentidos do utilizador, envolvendo-o assim mais no mundo virtual.

o Mental: Todo o processo que envolve a RV, é a junção de todos os sentidos

que a aplicação poderá proporcionar ao utilizador para ele ficar o mais imerso possível. Para isto quantos mais estímulos dos sentidos humanos existirem na aplicação, maior imersão haverá.

• Feedback sensorial: Todo o feedback que envolve o posicionamento do utilizador no mundo real com o posicionamento no mundo virtual, assim interligando todos os movimentos entre estes dois mundos.

• Interatividade: Todas as ações que são proporcionadas ao utilizador para ele interagir com o ambiente virtual.

O mundo virtual que é apresentado ao utilizador, serve para que ele possa experienciar uma realidade alternativa. Dependendo de todo o conteúdo presente, o participante poderá estar mais ou menos envolvido, e assim considerar como sendo um mundo alternativo que o pode imergir. (Sherman e Craig, 2019)

A imersão interliga-se ao que é apresentado no mundo virtual, e está relacionado à interatividade e ao feedback sensorial que envolve o usuário. Como dizem Cipresso et al. (2018) os diferentes níveis de imersão sentidos pelo participante vão depender muito do tipo de tecnologia que se vai usar ao desenvolver algo (ver Tabela 2).

Tabela 2 - Diferentes Níveis de Imersão

Não imersivo Pouco imersivo Muito imersivo

Tudo o que usa um hardware com GPU como por exemplo uma consola, um computador ou um telemóvel como suporte para apresentar uma

Tudo o que utiliza um hardware com GPU e que tenha como aprimoramento, suporte ao rastreamento dos movimentos, e, portanto,

Tudo o que utiliza HMD, um dispositivo que se acopla à cabeça e que isola o usuário. Tem de conter suporte para visão estereoscópica. Pode

experiência aproximada da realidade. (Como exemplo teremos videojogos que simulem eventos da vida real, como jogos de simulação de carros)

assim melhorar a sensação de uma maior interação e de “presença”.

(Como exemplo teremos o uso dos controladores por movimento da Nintendo Wii para jogar um simulador de desporto de Ténis)

ser complementado com o uso de áudio e dispositivos interativos como por exemplo comandos e ainda quanto mais elementos e simulações da realidade maior a imersividade. (Como exemplo teremos o uso dos Oculus Quest e dos seus comandos Oculus Touch para jogar um jogo de Guerra)

O nível de interação existente numa aplicação está dependente de todas as possibilidades de transformação do ambiente que são oferecidas ao utilizador no momento em que este a está a experienciar, e que é muito importante para a considerar uma boa experiência (Carrozzino e Bergamasco, 2010; Sherman e Craig, 2019).

Tanto a imersão como a interação, são os elementos mais importantes para proporcionar uma boa experiência virtual, pois criam a chamada “presença” e a sensação que “estamos lá”, por isso, é importante criar um sincronismo entre todas as interações do mundo virtual com o feedback enviado pelo utilizador. (Carrozzino e Bergamasco, 2010; Melo et al., 2016)

Como referem Teleoperators e Heeter (1992), ao se criarem mundos virtuais, deve-se ainda ter atenção em adicionar conteúdo que realce a sensação de “presença”. Essa presença pode-se dividir e ser alcançada com estes três pontos:

• Personal Presence: refere-se à sensação de se sentir que se está presente fisicamente no mundo virtual. (Exemplos: Ver as próprias mãos, sensação que já se viu aquele mundo em algum lado e haver um padrão entre as físicas do mundo real e as físicas existentes no mundo virtual)

• Social Presence: refere-se à presença de outros seres no mundo virtual, sejam seres vivos ou sintéticos, e que reagem para com o participante. Ao haver outros seres nesse ambiente que interajam com o utilizador, poderão fazer acreditar que ele está mesmo presente nesse ambiente. (Exemplo: NPC que recebe jogador, acompanha-o durante acompanha-o jacompanha-ogacompanha-o e lhe dá instruções)

• Environmental Presence: refere-se ao ambiente virtual saber que o jogador está presente e reage conforme a circunstância. (Exemplo: Luz liga quando a pessoa entra numa sala escura)

Com estes conceitos podemos então criar e definir o sucesso de uma experiência de RV, que só assim irá fornecer qualidade e irá estimular o seu utilizador a acreditar que aquilo é real e assim provar que uma mera ilusão da realidade poderá envolve-lo e imergi-lo tanto.

2.1.3 Trabalho Relacionado

Klinger et al. (2004) diz que a RV pode ser uma boa alternativa pois tem a vantagem de expor o paciente a inúmeras e variadas situações sem nenhum obstáculo. Refere, também, algumas desvantagens do uso desta tecnologia como o risco de afetar pessoas com problemas de coração, epilepsia e pessoas a tomar medicamentos fortes. Por isso, é preciso tomar precauções com este tipo de pacientes.

Um problema para ter em atenção é o chamado Cybersickness, mais propriamente Motion

Sickness que é um efeito secundário de usar este método, e que está ligado ao movimento dentro

do ambiente e à rotação da cabeça que pode provocar náuseas, dores de cabeça e visão turva (ver figura 11). Apesar de isto apresentar um desconforto, este problema não apresenta ser prejudicial para a saúde. (Bouchard, 2011)

Figura 11 - Efeitos Secundários do uso da RV

Fonte: Gaikwad (2019)

O maior motivo para este problema surgir é a latência que existe entre o movimento que se faz e o movimento que é visualizado virtualmente. Mas, também, a profundidade espacial, as cores e a resolução têm um grande impacto, como fala Alexander (2019).

Este problema foi demonstrado por uma experiência desenvolvida por Melo et al. (2016), onde participaram dois grupos de pessoas. Esta consistia na apresentação de um cenário interativo virtual em que os participantes andavam de bicicleta por uma colina. Ao grupo um, foi atribuído que realizassem a experiência sentados numa bicicleta real, e ao grupo dois, foi atribuído experienciarem de pé.

O que ficou demonstrado, foi que o grupo um ao se encontrar numa bicicleta parada e em movimento na simulação, criou um conflito sensorial entre o que se está a sentir e o que se está a observar, gerando então o famoso Cybersickness.

Sendo um problema que inicialmente era mais comum, hoje em dia com os HMD cada vez mais desenvolvidos, com maiores taxas de atualização de ecrã (Hz), sensores mais avançados e aplicações aprimoradas, este problema é cada vez menor, não querendo dizer que não possa aparecer. Mas muitas vezes, este problema já não é derivado ao hardware, mas sim ao próprio desenvolvimento do software, que não foi otimizado pelos seus desenvolvedores para isso não acontecer. Por isso, é muito importante testar bem a aplicação em todos os cenários antes de a disponibilizar ao público.

Então, uma maneira de prevenir este Cybersickness será que tudo o que seja observado no ambiente virtual e que toda a coordenação motora no ambiente real, seja coerente com tudo o que esteja a acontecer na simulação da realidade (Melo et al., 2016).

Ainda para além de causar este desconforto, o Cybersickness também irá diminuir o realismo e a imersão da experiência (Sherman e Craig, 2019).

Outro problema de desenvolver um ambiente de RV, é que este poderá ter custos elevados para ser implementado, mais propriamente, o material (Pinheiro, 2012).

2.1.4 Tratamento de Fobias

O uso da RV para tratamentos psicológicos e psiquiátricos traz bastante aceitabilidade por parte dos pacientes, como Garcia-Palacios et al. (2001) mostraram, em que 80% dos pacientes estudados preferem o método de exposição com RV do que com exposição direta, podendo, assim, fazer com que o paciente não se esquive ao tratamento e se prepare para, no futuro, poder fazer uma exposição direta sem problemas.

O uso da RV no tratamento de fobias das crianças, também pode ser bastante vantajoso. Bouchard (2011) diz que apesar de serem precisos computadores e hardware para realizar este tipo de terapias in virtuo (por RV), este traz bastantes vantagens em comparação ao tratamento in

vivo nas crianças. Por exemplo, o terapeuta pode ter controlo sobre a simulação da fobia, e pode,

ao mesmo tempo, torná-la mais intensa ou menos intensa conforme o estado do paciente. Ainda pode ser mais segura para as crianças, visto que se estas estiverem a realizar terapias in vivo, como por exemplo um tratamento de fobia de alturas, a criança tem de ser exposta a uma determinada altura, pondo, desta maneira, em perigo de acidente, a criança. Esta atuação deixa ainda os pais mais receosos, ao contrário da terapia por RV que é feita num ambiente seguro, onde o paciente não tem de interagir com o mundo real. O mesmo autor refere ainda que o método in vivo poderá causar problemas de confidencialidade, como, por exemplo, expor uma criança a uma turma de alunos para tratar a fobia de falar em público, o que não acontecerá se for usado um mundo virtual.

escola. Por fim, demonstrou que relativamente a crianças com fobia a aranhas (aracnofobia), estas não sabiam o que esperar do mundo virtual, por imaginarem cenários de terror idênticos aos vistos nos ecrãs televisivos e videojogos, pois as crianças imaginam sempre cenários mais horríficos em comparação com os adultos.

Desde os anos 90 que foi visto um crescimento no uso da RV para o tratamento de distúrbios mentais, refere Wiederhold (2000). Este autor refere algumas das aplicações em que o uso da RV teve grande sucesso nos anos 90. Como exemplo, pode-se referir: o tratamento de problemas de ansiedade; problemas de alimentação; tratamentos neurofisiológicos; e, ainda, como técnica de distração para tratamentos dolorosos como queimaduras graves. Powers e Emmelkamp (2008) referem que a terapia por realidade virtual foi efetiva também em tratamentos como ataques de pânico (Ansiedade), fobias sociais, medo de viajar de avião, medo de aranhas e medo de alturas. Em 2012 foi criada a aplicação Virtual Spectators (ver Figura 12), com o objetivo de tratar problemas de ansiedade. Esta aplicação tem como vantagem a sua implementação ser barata e fácil, permitindo, assim, a sua disseminação, mostrando que não são precisos grandes investimentos para obter bons resultados (Pinheiro, 2012).

Figura 12 - Simulação de espectadores visto pelo utilizador

Fonte: Pinheiro (2012)

Em 2004, foi desenvolvida uma aplicação RV para ajudar no tratamento de fobias urbanas (Wauke et al., 2004). Esta aplicação, nomeada VESUP (ver Figuras 13 e 14) e produzida no Brasil, tem como principais tratamentos, a acrofobia e a claustrofobia. Para o efeito, foram criadas

simulações de um elevador convencional, de um elevador panorâmico e, ainda, de um túnel com engarrafamentos, que vão fazer o paciente confrontar as suas fobias. Caso o paciente não se esteja a sentir bem, a aplicação ainda dispõe de um botão de emergência para sair da simulação. Segundo os autores, esta aplicação foi testada por pessoas com idades compreendidas entre os 24 e os 60 anos. A experiência foi dividida em duas etapas: a exposição dos ambientes através de um monitor de computador; e a exposição dos ambientes através de uns óculos imersivos para comparar a sua diferença, mostrando-se a exposição através de óculos imersivos mais envolvente que o monitor. Esta aplicação teve uma boa aceitação e as sensações obtidas foram comparadas com sensações muito próximas da realidade, mostrando-se através dos resultados que a realidade virtual é capaz de substituir o tratamento convencional.

Figura 13 - Vista do paciente no elevador panorâmico

Figura 14 - Vista do paciente no interior de um túnel em engarrafamento

Fonte: Wauke et al. (2004)

Klinger et al. (2005) realizou uma experiência que consistiu em dividir grupos de pessoas para diferentes métodos de terapia para fobia social (ver Figura 15). Foram distribuídas pessoas para o método de terapia cognitivo-comportamental e para o método de terapia por RV. No método por RV, foram usados quatro ambientes virtuais que simulam ações como falar em publico, uma conversa ao jantar, defender um ponto de vista e conversar enquanto se está a ser observado. Esta experiência demonstrou que o grupo de pessoas que passou pela terapia virtual, mostrou melhorias superiores na sua ansiedade social em comparação com o grupo de pessoas que passou pela terapia mais rudimentar cognitivo-comportamental.

Figura 15 - Ambiente virtual de uma reunião de trabalho

Fonte: Klinger et al. (2004)

Gibara (2014), construiu um programa de RV chamado RVFS. Este foi mais um projeto para mostrar a viabilidade da RV no tratamento das fobias. Nele foram criadas situações sociais em três dimensões para despertar ansiedade no paciente. No entanto, em vez de serem dispostas imagens modeladas computacionalmente, o autor captou vídeos de pessoas através de uma câmara especial 3D num estúdio com pano verde para simular a realidade e a partir dai foram criados dois cenários virtuais, um numa rua e outro numa festa, em que os participantes eram obrigados a dialogar. Os participantes tanto eram do sexo masculino como feminino e a faixa etária estava compreendida entre a adolescência e a terceira idade. Este projeto mostrou uma grande receção e aceitação por parte dos participantes e uma melhora nos sintomas em alguns dos pacientes com em estudo, melhorando assim as suas vidas sociais.

“Veracity” (Marques, 2016) foi um videojogo de realidade virtual criado para o tratamento de fobias com aranhas (Aracnofobia), em que o utilizador é exposto a objetos não fóbicos como figuras geométricas e a aranhas modeladas tridimensionalmente que se movem livremente no espaço 3D e em que o utilizador tem que interagir com elas para as colocar dentro de uma caixa (ver Figura 16). Este projeto foi galardoado com o 2º lugar na categoria “Mestrado do Fraunhofer Portugal Challenge 2016”, mostrando que esta experiência obteve bons resultados.

Figura 16 - Demonstração da vista do jogador a jogar “Veracity”

Fonte: Marques (2016)

Em 2017, foi criada uma solução chamada “GPhobos VR” (Diogo Fernandes, 2017). Esta solução pretende solucionar problemas de ansiedade em falar com outras pessoas em público, como, por exemplo, Professores. Este jogo foi desenvolvido em 3D para ser usado juntamente com óculos de realidade virtual e contém cenários escolares, onde estão presentes elementos representativos como alunos, professores e ainda muitos dos objetos que costumam estar presentes normalmente nestes espaços (ver Figura 17). Requer sempre a validação de um psicólogo que acompanha o paciente ao seu lado, através de um ecrã e que, conforme a sua performance, poderá ou não validá-lo e passa-lo às fases seguintes do tratamento. Contém ainda um botão de emergência que aplica uma imagem que nada tem a ver com o tratamento, caso o paciente se esteja a sentir mal. Este projeto foi aceite e apoiado por psicólogos, que mostraram que seria interessante usar este produto num estado completo e final.

Figura 17 - Demonstração do paciente na sala de aula virtual

Fonte: Diogo Fernandes (2017)

Hoffman (2004) realizou experiências para perceber se o método com realidade virtual, em pacientes em tratamento de queimaduras graves de pele, conseguia abstrai-los melhor do doloroso tratamento. Para isso, foram usados jogos convencionais como Wave Race 64 e Mario Kart 64 e dois programas de RV chamados SnowWorld e SpiderWorld. Originalmente, o SpiderWorld foi criado com o intuito de ser usado para tratamento de fobias com aranhas, mas como na altura não havia tantos Jogos/Programas com o mesmo grau de distração, e também por não causar Motion

Sickness, decidiram usar esse programa para testar a sua efetividade. Após testes em dois

adolescentes com queimaduras graves de gasolina em combustão, ficou demonstrado que os adolescentes imersos na realidade virtual, não reagiam da mesma forma à dor em comparação com aqueles que jogavam os jogos clássicos. O mesmo programa foi, ainda, comparado com o método tradicional de usar opioides para a diminuição da dor. Durante o tratamento em 12 pacientes de um centro de tratamento de queimaduras, estes avaliaram a intensidade da sua dor, no método tradicional, como sendo o dobro em comparação com o método virtual.

Verificaram-se também bons resultados no uso da RV no tratamento do transtorno de pânico (De Carvalho et al., 2008). Estes autores concluíram que muito do potencial da RV está ainda inexplorado e que é importante que novos ambientes virtuais sejam criados para que se possam realizar mais investigações nesta área.

Herbelin (2005) coletou 120 referências de publicações nesta área, e observou um aumento desde 1995, que refletem o interesse por esta tecnologia na Psicoterapia. O mesmo autor diz que

que foram usadas para desenvolver uma aplicação RV para o seu tratamento (ver Figuras 18 e 19).

Figura 18 - Vista do paciente no interior do avião

Fonte: Herbelin (2005)

Figura 19 - Vista do paciente no topo de um edifício

Em 2009, Gutiérrez-Maldonado et al. (2009) realizaram uma experiência com o uso da RV para o tratamento de fobia escolar, em crianças e adolescentes do sexo masculino e feminino. Foram divididos dois grupos de participantes, dezoito participantes aleatórios foram atribuídos ao tratamento e outros dezoito foram atribuídos a uma lista de espera. Este procedimento foi uma adaptação de um tratamento para a fobia social realizado em 2004 (Klinger et al., 2004), já referido anteriormente. Na primeira sessão, foi dada informação aos pais do paciente, que estavam presentes, e ao paciente, e foram realizados testes individuais. A segunda e terceira sessão foi direcionada a treinar os pacientes a relaxar ao mostrar um grupo de imagens de fobias associadas à escola. Apenas na quarta, quinta e sexta sessão, foram aplicados ambientes virtuais. A avaliação foi realizada na sétima sessão e os resultados e conclusões gerais foram dados durante a última sessão. Quanto aos resultados, o autor concluiu que, em geral, foi possível reduzir significativamente a intensidade das fobias relacionadas com a escola e que ao ser usada juntamente com o resto das técnicas não virtuais, este é ainda mais eficaz. Este projeto mostrou-se eficaz e eficiente mostrou-sendo precisas poucas mostrou-sessões para obter estes resultados.

2.2 Tecnologia

Esta categoria trata das principais ferramentas disponíveis para a realização deste projeto e explica qual as vantagens e desvantagens do uso de cada uma destas ferramentas tecnológicas. Todas estas tecnologias foram testadas e as suas vantagens e desvantagens foram definidas pela experiência adquirida durante o seu uso.

2.2.1 Motor de Jogo

Para este projeto havia bastantes escolhas quanto ao uso do motor de jogo, enumerando-se as principais assim como as respetivas vantagens e desvantagens:

• Unity

o Vantagens: Uma asset store bastante grande e com muito conteúdo gratuito (modelos 3D, sons, cenários, etc.) e muitos tutoriais e código exemplo disponível na internet e uso da linguagem C#.

o Desvantagens: Não é possível contribuir para a source do motor de jogo, necessita um computador com melhor hardware para desenvolver e executar o jogo, é preciso instalar, não sendo assim portátil e ainda é necessária licença para

• Unreal Engine

o Vantagens: Uma asset store bem composta porem contem mais conteúdo que não é gratuito, gráficos mais impressionantes.

o Desvantagens: Não é possível contribuir para a source do motor de jogo, necessita um computador com bom hardware, pois é bastante intensivo graficamente, é preciso instalar, ocupa mais espaço, necessita de licença e usa como linguagem C++, que é uma linguagem menos Noob-Friendly.

• Godot

o Vantagens: Totalmente grátis, é possível contribuir para a source-code, ocupa pouco espaço, é portátil, podem ser usadas três linguagens distintas como C#, C++ e GDScript que tem quase a mesma sintaxe que o Python.

o Desvantagens: Muito poucos tutoriais, Asset Store muito incompleta, necessita de addons para compatibilidade com RV/RA e neste momento devido ao renderizador usado os gráficos não são tão impressionantes como os restantes motores de jogo, mas em versões futuras vai estar a par dos restantes.

• CryEngine

o Vantagens: O motor de jogo com os melhores gráficos.

o Desvantagens: Não é possível contribuir para a source do motor de jogo, necessita um computador com muito bom hardware, pois é o mais intensivo graficamente, é preciso instalar, ocupa mais espaço, necessita de licença e usa como linguagem C++, que é uma linguagem menos Noob-Friendly.

2.2.2 Modelação e Level Design

Existiram também algumas escolhas para o programa que foi usado para desenvolver as personagens e os cenários. Enumeram-se de seguida alguns dos principais programas e as respetivas vantagens e desvantagens:

• Blender

o Vantagens: Muitos tutoriais, “Open-Source”, totalmente grátis e sem licenças, ocupa pouco espaço e contem bastante documentação online.

o Desvantagens: Para o meu projeto em específico não estou a ver nenhuma. • Maya

o Vantagens: Em comparação ao Blender não estou a ver nenhuma, para além de ter um melhor renderizador e de um melhor sistema para animar que para o meu caso não é necessário.

o Desvantagens: É preciso licença e não é “open-source”.

2.2.3 Hardware RV

Existe bastante hardware para uso com a RV, mas um grande problema de muitos óculos de RV é a sua portabilidade, pois muitos precisam de sensores de movimento e/ou de cabos para operarem, sendo que assim tornam a sua montagem mais difícil para quem não tenha experiência nesta área pois é necessário colocar sensores em certos sítios na sala onde vão ser usados esses óculos. Enumeram-se algumas opções que foram disponibilizadas no laboratório da instituição para o desenvolvimento deste projeto:

• Oculus Rift S

o Vantagens: Boa qualidade e boa compatibilidade com todas as aplicações e jogos RV no computador.

o Desvantagens: Necessitam de um computador e de cabos para funcionar. • Oculus Quest

o Vantagens: Boa qualidade, são os mais portáteis podendo ser usados em qualquer lugar e não necessitam de computador pois correm o sistema Android.

o Desvantagens: Mais caros, necessitam de um cabo próprio para ligar ao computador para poder usar as aplicações e jogos RV do computador, necessita de um motor de jogo que tenha a opção de exportar para Android para poder usar a aplicação/jogo sem ser necessário um computador.

• Oculus Go

o Desvantagens: As mesmas dos Oculus Quest, com a adição que só contém um comando muito limitado, não contêm a posição nem do comando nem dos óculos e não é possível ligar ao computador.

• HTC Vive

o Vantagens: Bom preço em comparação a alternativas mais recentes, boa qualidade e boa compatibilidade com todas as aplicações e jogos RV no computador.

o Desvantagens: Mais antigos, necessitam de um computador e de cabos para funcionar e ainda de sensores de posicionamento bem colocados para funcionar bem.

2.2.4 Conclusão

Com base no conhecimento prévio das ferramentas referidas neste capítulo e nas suas vantagens e desvantagens, foram decididas as tecnologias a ser utilizadas. O mais importante nesta seleção foi escolher entre os Oculus Rift S ou os Oculus Quest para o desenvolvimento do mesmo. Foi então decidido, depois de alguma pesquisa, usar os Oculus Quest, pois uma grande vantagem do seu uso é, sem dúvida, a sua portabilidade e o facto de não ser preciso usar nenhum computador, nem cabos, facilitando a sua implementação e não dificultando o trabalho do dentista.

O motor de jogo decidido foi o Godot por ser open source e livre de licenças. Este motor de jogo tem duas edições, a edição Mono e a edição Clássica. Decidiu-se usar a versão Mono, pois usa o tipo de linguagem C# tal e qual como o Unity e apresenta melhor performance em comparação à linguagem GDSCRIPT da versão clássica e também pela preferência pessoal por esta linguagem.

Ainda são usados addons para poder importar os ficheiros projeto do MagicaVoxel diretamente para o Godot, que é um programa open source e livre de licenças para criar cenários em Voxel Art e para ativar a compatibilidade com os Oculus Quest.

Para as personagens é usado o novo Blender 2.8, também por ser livre de licenças e open

source.

2.3 Conclusões

Com esta pesquisa conclui-se que já existe uma base bastante grande do uso da RV na área da psicoterapia desde os anos 90, sendo o uso da RV na área da medicina dentária nas crianças

uma área pouco explorada. Existem também poucos videojogos de RV que explorem a interação do utilizador com o ambiente virtual para tratamentos de fobias (como a ida ao dentista) ou até para imergir um paciente durante algum tratamento mais doloroso ou incomodativo, sendo este projeto inovador e revolucionário neste sentido.

Ao usarmos a RV durante algum tratamento mais doloroso ou incomodativo, poderemos baixar drasticamente as dores e abstrair o paciente durante o procedimento isolando-o num mundo virtual. Estando este projeto direcionado às crianças, a sua função é ainda mais importante uma vez que a ida ao dentista muitas vezes é uma dor de cabeça, não só para o médico dentista como para os próprios pais. Este projeto não só vai permitir que a criança não fique com “medo” de voltar, como também esta tenha uma boa recordação de lá ter estado.

3. Métodos

Este capítulo tem como objetivo expor todos os métodos que foram utilizados para a realização deste projeto e que permitiram explorar como o uso da realidade virtual juntamente com o jogo transformativo podem contribuir para a diminuição da ansiedade nas crianças durante a sua ida ao dentista. Serão descritos os participantes envolvidos, os instrumentos e os procedimentos utilizados para a coleta e análise de dados.

3.1 Participantes

Durante toda a realização da dissertação, este projeto foi acompanhado pela FMDUP. Juntamente com profissionais da área de saúde dentária da FMDUP, foi possível perceber e compreender melhor este projeto e resolver todos os problemas e obstáculos que foram apresentados.

Bissemanalmente foram realizadas reuniões com a equipa da FMDUP e com o orientador. Estas reuniões foram importantes para perceber o estado do projeto e para fazer as devidas melhorias e adição de novo conteúdo.

Este projeto teve uma fase em que foi também trabalhado com alunos da FEUP mais propriamente do mestrado de Multimédia. Esta foi uma fase bastante importante para criar a raiz do projeto (ver Tabela 3).

Tabela 3 - Participantes ao longo do projeto

Participantes do projeto Formação Académica Núcleo Estudante A Mestranda em Medicina

Estudante B

Mestrando em Multimédia – Especialização Música Interativa e Design de Som

FEUP

Estudante C

Mestrando em Multimédia – Especialização Música Interativa e Design de Som

FEUP Estudante D Mestrando em Multimédia – Especialização em Tecnologias Interativas e Jogos Digitais FEUP Estudante E Mestrando em Multimédia – Especialização em Tecnologias Interativas e Jogos Digitais FEUP Estudante F Mestrando em Multimédia – Especialização Música Interativa e Design de Som

FEUP

3.2 Instrumentos e Materiais

Todos os instrumentos e materiais utilizados foram importantes e complementaram-se entre si. Desde entrevistas, reuniões e pesquisas para o protótipo até à condução de sessões de avaliação de usabilidade, todas estas etapas passaram por um processo rigoroso de estudo e análise para tornar o projeto o mais viável possível.

3.2.1 Análise de Requisitos

As entrevistas feitas à profissional de saúde dentária foram importantes para perceber todas as limitações que poderiam ser impostas no projeto, para perceber a sua utilidade, qual o seu objetivo e todas as características precisas para serem incorporadas no protótipo final.

Estas entrevistas em forma de reunião eram realizadas a cada duas semanas para permitir o acompanhamento por parte da colega de projeto, onde com antecedência eram criadas questões pertinentes de implementações para serem apresentadas à mesma.

Na Tabela 4 mostram-se algumas das características definidas inicialmente a partir das entrevistas.

Tabela 4 – Análise dos requisitos para a criação do jogo

Característica Descrição

Inimigos: Bactérias

Modo de jogo: Dependente do tipo de operação realizada

pelo medico dentista

Interação Extra: Interação com o Médico Dentista

Limitações: Função perder o jogo se mover a cabeça - com

margem de erro de 15-20 graus

Experiência: Experiência imersiva em que a criança se

foque apenas no jogo e se abstraia do mundo real

Idade: Entre os 6 e os 10 anos

Instruções: Voz em vez de texto

Sincronização Som: Sincronização do som com o evento

Mecânicas e Narrativa: Mecânicas e narrativas simples

Objetivo: Salvar os dentes e incentivar a higiene oral

Propósito: Ensinar, abstrair e divertir

Sensação: Aproveitar a sensação da realidade, mapear o

processo do medico com o jogo

Explorar: Explorar a virtualidade aumentada

Cutscene: Cutscene durante a anestesia

Personagens: Mestre Dentinho e Senhora Carlota

Muitos destes requisitos foram retirados ou alterados durante a conceção do projeto para permitir que o protótipo ficasse pronto até à data de entrega e que funcionasse bem na hora dos testes.

3.2.2 Pesquisas

Após estas entrevistas, foram percebidas todas as limitações que teriam de ser impostas no projeto e, a partir daí, foram criadas as seguintes tarefas: como realizar uma pesquisa de jogos

casuais e arcade já existentes; decidir os requisitos do jogo; pensar na narrativa e começar o protótipo baseado nas pesquisas anteriores. A partir destas tarefas foi desenvolvido um protótipo inicial que deu origem à ideia final deste projeto, sendo possível implementar as limitações sem perturbar a jogabilidade.

Toda a arte foi baseada em jogos de RV já existentes, que resultaram bem e que causam pouco ou nenhum Motion Sickness, o que permitiu resolver um dos problemas que pode surgir ao jogar um jogo RV.

3.3 Procedimentos

Neste subcapítulo é explicado como decorreram as reuniões, como foi realizada a visita de campo, as entrevistas e a análise de dados.

3.3.1 Reuniões

Desde outubro até maio, os integrantes deste projeto acompanharam detalhadamente o projeto.

Como foi referido anteriormente, as reuniões eram realizadas a cada duas semanas e tinham a duração de 1 hora. Nestas reuniões eram discutidos todos os aspetos do projeto. Os objetivos eram: acompanhar o que tinha sido desenvolvido até então; tratar das dificuldades encontradas; e definir quais seriam os próximos passos.

A primeira reunião, com os integrantes do projeto, ocorreu assim que foi proposto o tema desta dissertação, em meados de outubro e foi nesta mesma reunião que se decidiu o rumo do projeto.

3.3.2 Visita de Campo

Em novembro, foi realizada uma visita ao sítio onde iriam acontecer os testes - as salas práticas da FMDUP. Esta visita foi realizada para perceber se haveria espaço suficiente para usar o material de RV e a maneira como iriam ser distribuídos os participantes pelo espaço.

Ainda no decorrer desta visita, foi feita uma breve entrevista à aluna integrante do projeto, acerca do uso destas salas e quais as regras e condições para a sua utilização.

Com as complicações derivadas do surto de Covid-19, não foi possível fazer os testes nesse espaço.

3.3.3 Análise de Dados

As entrevistas, reuniões e todos os dados recolhidos para o projeto foram anotados num documento Word que posteriormente foi analisado.

3.4 Tecnologias

O desenvolvimento do projeto “Mestre Dentinho” teve em vista o uso de hardware e software recente. Foi desenvolvido tendo em conta os mais recentes Oculus Quest. Pelo facto de este hardware ser standalone e não necessitar de computador, a nível de hardware, é apenas necessário uns Oculus Quest e os seus respetivos comandos Oculus Touch. Estes são os únicos requisitos de hardware obrigatórios para este projeto funcionar, tornando-o bastante portátil, de fácil aquisição e montagem.

3.4.1 Equipamento de Realidade Virtual

Os HMD, são um equipamento fundamental neste jogo e em qualquer sistema que trabalhe com a RV. Existem inúmeras marcas e modelos de óculos pelo que é necessário fazer uma escolha criteriosa. O uso de um aparelho de RV de mais baixa qualidade poderá diminuir a sensação de imersão no jogo e, consequentemente, tornar a aplicação pouco ou nada efetiva.

O jogo “Mestre Dentinho” foi desenvolvido para ser usado com os Oculus Quest e os seus respetivos comandos Oculus Touch para permitir o máximo de portabilidade e o mínimo de

Cybersickness na sua utilização. Assim, consegue-se dispensar as ligações típicas com cabos entre

os óculos de RV e o computador e, também, o uso de aparelhos extra, beneficiando do conforto e de uma boa usabilidade por parte do utilizador. Contudo, este hardware pode ser suportado por outros modelos.

Em todo o desenvolvimento, testes e validação, foram usados os óculos Oculus Quest (ver Figura 20).

Figura 20 - Óculos de realidade virtual e respetivos comandos utilizados

Estes óculos têm como detalhes técnicos principais o seguinte: • Tipo de ecrã: Dual OLED 1600x1440

• Taxa de refrescamento: 72Hz • Conector USB: USB 3.0 • Tracking: 6DOF

• Audio: Integrado

• CPU: Qualcomm® Snapdragon 835 • GPU: Qualcomm® Adreno™ 540 • Memoria RAM: 4GB

• Distancia de foco: Ajustável

3.4.2 Ferramentas

Todo o trabalho ilustrativo como os personagens e objetos, foram modelados, animados e texturizados na ferramenta Blender. Estes foram exportados em formato “.gltf” e importados para a ferramenta Godot.

Os cenários foram desenhados e texturizados na ferramenta aberta MagicaVoxel; os objetos foram exportados em formato “.vox” e importados para o Godot. Para suportar este formato, foi necessário instalar um addon.

O motor de jogo utilizado para desenvolver o jogo foi o Godot 3 que é completamente

“open-source” e grátis. O Godot é um motor de jogo muito fiável para criar jogos bidimensionais, mas

também faz um bom trabalho em criar jogos tridimensionais. Este “Engine” é também bastante fácil de aprender e a sua UI é bastante clean e de fácil navegação. Permite, ainda, fazer animações. Este engine não suporta RV diretamente neste momento, logo, foi necessária uma extensão à parte que permite o uso de todos os tipos de hardware RV com este “engine”.

Figura 21 - Logotipo do motor de jogo Godot

O desenvolvimento deste projeto no Godot foi dividido em três fases: Investigação, Planeamento e Implementação (como construção de cenários e implementação da lógica).

• Numa primeira fase, foi feito bastante trabalho de pesquisa em relação à ferramenta, como procura de documentação; vídeos explicativos; conteúdo na internet; e realização de tutoriais práticos.

• Na segunda fase, foi criado e organizado todo o projeto no Godot e criada a estrutura hierárquica de pastas. Foi planeada toda a narrativa e pensada e desenhada toda a arte presente no jogo.

• Na terceira e última fase, foi aplicado todo o conteúdo obtido na primeira e segunda fase e foram desenvolvidos os diferentes cenários presentes no jogo, usando o MagicaVoxel. Os restantes elementos foram desenvolvidos e animados no Blender. Após a arte estar toda pronta, foi importada para o Godot através da extensão “.gltf”. Depois de ter toda a arte desenvolvida, começou a ser preparada toda a lógica para a personagem, os inimigos e os obstáculos. Primeiramente, criou-se a lógica para o utilizador poder mover a personagem; depois foram adicionadas todas as funções para gerar o cenário aleatoriamente e torná-lo “infinito”; e por fim as funções para gerar e mover todos os obstáculos. O editor de código utilizado foi o Microsoft Visual Studio Code, e foi usado a versão que usa a linguagem C# como a linguagem predefinida do Godot. Por fim foi feita uma animação no Godot, que é a “cutscene” inicial antes de começar o jogo.