FAA – FACULDADE ANGLO – AMERICANO
Esdras Calemi Rodriguez Nieto Luiz Filipe Rondon de Moraes
Rafael Ranieri dos Santos
DESENVOLVIMENTO DE SIMULADOR DE VEÍCULO AUTOMOTOR
DE AUTOESCOLA
FOZ DO IGUAÇU 2012
ESDRAS CALEMI RODRIGUEZ NIETO LUIZ FILIPE RONDON DE MORAES
RAFAEL RANIERI DOS SANTOS
DESENVOLVIMENTO DE SIMULADOR DE VEÍCULO AUTOMOTOR
DE AUTOESCOLA
Trabalho de Conclusão de curso apresentado como requisito obrigatório para obtenção do título de Bacharel em Ciência da Computação da FAA – Faculdade Anglo-Americano.
Orientador(a): Prof. Mestre. Alessandra Bussador Coorientador(a): Prof.Msc. Miguel Diogenes Matrakas
FOZ DO IGUAÇU 2012
N
677d
Nieto, Esdras Calemi Rodriguez.
Desenvolvimento de Simulador de Veículo Automotor de Autoescola / Esdras Calemi Rodriguez Nieto; Luiz Filipe Rondon de Moraes; Rafael Ranieri dos Santos. Foz do Iguaçu: FAA, 2012.
94f.
Trabalho de Conclusão de Curso. 1. Jogo. 2. Simulação. 3. Autoescola.
CDU 004.94
TERMO DE APROVAÇÃO
ESDRAS CALEMI RODIGUEZ NIETO
LUIZ FILIPE RONDON DE MORAES
RAFAEL RANIERI DOS SANTOS
DESENVOLVIMENTO DE SIMULADOR DE VEÍCULO AUTOMOTOR
DE AUTOESCOLA
Trabalho de Conclusão de Curso aprovado como requisito obrigatório para obtenção do título de Bacharel em Ciência da Computação da FAA – Faculdades Anglo-Americano pela seguinte Banca examinadora:
Prof. Mestre. Alessandra Bussador FAA – Faculdades Anglo-Americano (Orientador)
Prof. Msc. João Paulo Barbosa FAA – Faculdades Anglo-Americano
Prof. Msc. Miguel Diogenes Matrakas FAA – Faculdades Anglo-Americano
Dedicamos este trabalho, primeiramente a Deus pela capacitação. Também a nossa família pelo apoio e motivação, aos nossos professores por nos auxiliar no trabalho e aos nossos amigos pela ajuda dada.
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus, por me dar saúde e força nos momentos de fraqueza, e também por permitir que eu alcançasse e adquirisse está conquista em minha vida. Também por ter me dado condições de poder realizar as minhas atividades com sucesso.
Agradeço em especial aos meus pais Arlety Calemi Rodriguez Nieto e Ruben Samuel Rodriguez Nieto, e ao meu irmão Jonatan Calemi Rodriguez Nieto, por estarem sempre ao meu lado me cuidando e protegendo, pela motivação e apoio nas minhas decisões e pelo auxilio dos momentos difíceis vivenciados.
A todos os professores que me acompanharam nessa jornada, compartilhando seus conhecimentos. Gostaria de agradecer especialmente a professora Mestre Alessandra Bussador, ao professor Msc. Miguel D. Matrakas e ao professor Msc. João P. L. Barbosa por terem ajudado na realização deste trabalho.
Por fim, agradeço a todos meus amigos e colegas, com os quais pude passar bons momentos. Em especial, gostaria de agradecer aos meus colegas Luiz Filipe Rondon de Moraes e Rafael Ranieri dos Santos, por compartilharem da experiência de elaborar este e outros trabalhos, pelo esforço e dedicação para com os mesmos. E ao meu amigo Allison de Oliveira Ramos, por ter sugerido a área temática deste trabalho.
AGRADECIMENTOS
Agradeço aos meus pais Wanderlei de Moraes e Inah Souto Mayor Rondon de Moraes e a minha irmã Carolina Rondon de Moraes pelo apoio e incentivo que me deram no decorrer da minha vida.
Agradeço aos meus colegas por compartilharem das muitas alegrias e tristezas desses quatro anos e espero que tenham muito sucesso e felicidade no caminho que escolherem.
Agradeço aos professores do curso por me prepararem para o futuro com seus indispensáveis ensinamentos. Em especial a professora Alessandra Bussador pelas muitas oportunidades que me foram dadas durante esses quatro anos, e ao professor Miguel D. Matrakas e ao professor João P. L. Barbosa, pois sem a ajuda destes o desenvolvimento deste trabalho seria muito mais árduo.
E por fim agradeço ao Esdras Calemi Rodriguez Nieto e ao Rafael Ranieri dos Santos por colaborarem comigo na árdua tarefa que foi a elaboração deste e outros trabalhos e por todo o seu esforço e dedicação para com os mesmos.
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus pela força para realização deste trabalho, já que sem ele nada seria possível, pelas oportunidades que me foram dadas na vida, pela força para seguir em frente mesmo que tudo parece estar dando errado, pelo aprendizado que adquiri durante estes anos.
Agradeço a meus pais Leodina Ranieri dos Santos e Celso dos Santos, e ao meu irmão Flavio Ranieri dos Santos, pela capacidade que eles tiveram de acreditar em mim e investir mim, pelo cuidado, dedicação e força que deram, a esperança para seguir em frente, por me dar a segurança e certeza de que não estou sozinho nesta caminhada.
Agradeço a todos os professores do curso, por dividirem seus conhecimentos comigo, em especial a professora Alessandra Bussador, ao professor Miguel D. Matrakas e ao professor João P. L. Barbosa, que sem a ajuda destes o desenvolvimento deste trabalho seria muito mais árduo.
Agradeço a todos os meus amigos, pelas alegrias, tristezas e dores compartilhadas, com os quais passei bons momentos e ótimas experiências. Gostaria de agradecer em especial aos amigos Guilherme C. Lopes, Thiago R. M. Bitencourt, Marionildo Ferronato, Felipe C. C. Calori, Cleverson A. Sousa, Marcio B. Avila, Esdras C. R. Nieto e Luiz F. R. de Moraes, os quais compartilharam comigo momentos de descontração e alegria, que fizeram com que estes 4 anos valessem apena, amigos estes que espero levar para a vida toda.
E por fim agradeço ao Esdras Calemi Rodriguez Nieto e ao Luiz Filipe Rondon de Moraes, por dividir comigo a árdua tarefa na elaboração deste trabalho e por todo o seu esforço e dedicação para com o mesmo.
“A prática deve estar sempre apoiada na boa teoria.” (Leonardo da Vinci)
RESUMO
Este Trabalho de Conclusão de Curso tem como principal objetivo o desenvolvimento de um jogo que simule a sensação de dirigir um carro utilizando controles similares ao de um carro real e um ambiente virtual tridimensional exibido através de três monitores simultaneamente para prover um bom nível de realismo. Este sistema foi desenvolvido para ser utilizado com o intuito de auxiliar estudantes que estão em autoescolas a se acostumar mais rapidamente a controlar um veiculo motorizado e seguir as regras de transito. Os testes realizados com o sistema desenvolvido mostraram que apesar de ser um protótipo o jogo recebeu boas avaliações e despertou grande interesse dos usuários. Para o desenvolvimento deste trabalho foram pesquisados assuntos envolvendo design de jogos, computação gráfica, modelagem 3D, simulação de veículos, inteligência artificial, ergonomia, usabilidade, entre outros amplamente utilizados neste trabalho.
ABSTRACT
This college course's Final Paper project has as main objective the development of a game that simulates the feeling of driving a car using controls similar to a real car and a tridimensional virtual environment show through three monitors at the same time to provide a good level of realism. This system was develop to be used to assist students that are at driving schools to get used more quickly to control a motorized vehicle and follow traffic rules. The tests realized with the developed system show that despite being a prototype the game received good reviews and attracted great interest from users. To the development of this project several subjects were researched involving game design, graphic computing, 3D modeling, vehicle simulation, artificial intelligence, ergonomics, usability, among others all largely used on this project.
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1: ROTEIRO DE DESENVOLVIMENTO DE JOGOS ... 13
FIGURA 2: CIRCUNFERÊNCIA DE RAIO UNITÁRIO. ... 16
FIGURA 3: TRAJETÓRIA BASEADA EM MODELO PONTUAL 2D. ... 17
FIGURA 4: ROTAÇÃO DO MODELO ACKERMAN. ... 18
FIGURA 5: COMPONENTES DO CÁLCULO DO MODELO ACKERMAN. ... 19
FIGURA 6: EXEMPLOS DE SINALIZAÇÃO HORIZONTAL. ... 25
FIGURA 7: REPRESENTAÇÃO DE SINALIZAÇÃO SEMAFÓRICA ... 26
FIGURA 8: REPRESENTAÇÃO DE DISPOSITIVOS DE USO TEMPORÁRIO (CONE) ... 26
FIGURA 9: REPRESENTAÇÃO DE DISPOSITIVO DE USO TEMPORÁRIO (TRIÂNGULO DE SINALIZAÇÃO)... 27
FIGURA 10: REPRESENTAÇÃO DO JOGO COM UM E COM TRÊS MONITORES ... 30
FIGURA 11: REPRESENTAÇÃO DO POSICIONAMENTO DAS CÂMERAS ... 33
FIGURA 12: INTERFACE DA FERRAMENTA BLENDER ... 37
FIGURA 13: INTERFACE DA FERRAMENTA FIREWORKS CS5 ... 38
FIGURA 14: POSICIONAMENTO DOS MONITORES REFERENTE ÀS CÂMERAS ... 40
FIGURA 15: REPRESENTAÇÃO DE UM PLANO NO BLENDER ... 41
FIGURA 16: PLANO EM FORMATO DE CRUZ ... 41
FIGURA 17: MODELO 3D DO CRUZAMENTO ... 42
FIGURA 18: MODELOS DE PARTES DA PISTA ... 43
FIGURA 19: MODELOS 3D DE SINALIZAÇÃO ... 43
FIGURA 20: REPRESENTAÇÃO DO SISTEMA DE COLISÃO ... 44
FIGURA 21: REPRESENTAÇÃO DA MONTAGEM DA PISTA ... 45
FIGURA 22: ILUSTRAÇÃO DA CIDADE MODELADA ... 46
FIGURA 23: EXEMPLO DE POSSÍVEIS TRAJETÓRIAS DE UM CRUZAMENTO ... 47
FIGURA 24: DIAGRAMA DE CLASSES ... 48
FIGURA 25: DIAGRAMA DE ESTADOS ... 49
FIGURA 26: ILUSTRAÇÃO DE UM PERCURSO COM WAYPOINTS (EM VERMELHO) ... 52
FIGURA 27: FUNCIONAMENTO DO SEMÁFORO ONDE APENAS O WAYPOINT SUPERIOR (MARCADO EM AZUL) ESTÁ HABILITADO. ... 57
FIGURA 28: ESTADOS DO SEMÁFORO ... 59
FIGURA 29: TIPOS DE USUÁRIOS QUE PARTICIPARAM DOS TESTES ... 63
FIGURA 30: AVALIAÇÃO DO JOGO COMO UM TODO ... 64
FIGURA 31: AVALIAÇÃO DA JOGBILIDADE ... 64
FIGURA 32: AVALIAÇÃO DOS CONTROLES ... 65
FIGURA 33: AUSÊNCIA DE CONTROLE OU FUNCIONALIDADE ... 65
FIGURA 34: INCENTIVO DO JOGO ... 65
FIGURA 35: AVALIAÇÃO DA INTERFACE ... 66
LISTA DE TABELAS
TABELA 1: EXEMPLO DE PLACAS DE REGULAMENTAÇÃO. ... 22
TABELA 2: EXEMPLO DE PLACAS DE ADVERTÊNCIA. ... 23
TABELA 3: UTILIZAÇÃO DAS CORES DAS FAIXAS DA SINALIZAÇÃO HORIZONTAL ... 24
TABELA 4: TABELAS DE REGRAS ... 29
TABELA 5: TABELA DE ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS ... 30
TABELA 6: TABELA DE PONTUAÇÃO DAS TRANSGRESSÕES ... 32
TABELA 7: TABELAS DE MENSAGENS ... 32
TABELA 8: TABELA DE DESCRIÇÃO DOS TIPOS E MODOS DE JOGO ... 34
LISTA DE SIGLAS
CNH - Carteira Nacional de Habilitação
CTB - Código de Trânsito Brasileiro
FPS - First-Person Shooter
IA - Inteligência Artificial
JAD - Joint Application Design WYSIWIG - What you see is what you get UML - Unified Modeling Language
RPM - Rotação por Minuto
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ... 1 1.1 OBJETIVOGERAL ... 1 1.2 OBJETIVOESPECÍFICO... 2 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 3 2.1 SIMULADORES ... 3
2.2 TREINAMENTOBASEADOEMJOGOS ... 4
2.3 ERGONOMIAEUSABILIDADE ... 5
2.3.1 PROJETOS DE VIDEOGAMES ... 6
2.3.2 PRINCIPIO PARA PROJETO DE INTERAÇÃO COM VIDEOGAMES ... 7
2.3.3 PRINCÍPIOS DE USABILIDADE DE JOGOS ... 7
2.3.4 PRINCÍPIOS DE JOGABILIDADE EM JOGOS ... 8
2.4 CINETOSE ... 9
2.5 DESIGNDEJOGOSEMETODOLOGIADEDESENVOLVIMENTO ... 10
2.5.1 TÉCNICA JAD ... 12
2.5.2 ROTEIRO DE DESENVOLVIMENTO DE JOGOS ... 12
2.6 INTELIGÊNCIAARTIFICIAL ... 14
2.6.1 TRIGGERS ... 14
2.6.2 MÁQUINA DE ESTADO ... 14
2.6.3 PATHFINDING ... 15
2.7 IMPLEMENTAÇÃODAFÍSICADEVEÍCULOSEMJOGOS ... 15
2.7.1 MOVIMENTO ... 16 2.7.2 MARCHAS ... 20 2.8 SINALIZAÇÃODETRÂNSITO ... 20 2.8.1 SINALIZAÇÃO VERTICAL ... 21 2.8.2 SINALIZAÇÃO DE HORIZONTAL ... 23 2.8.3 SINALIZAÇÃO SEMAFÓRICA ... 25
2.8.4 DISPOSITIVOS DE USO TEMPORÁRIO ... 26
3 ESPECIFICAÇÕES ... 28
3.1 REGRASDOJOGO ... 28
3.2 ESPECIFICAÇÕESTÉCNICAS ... 29
3.3 ESPECIFICAÇÕESDOJOGO ... 31
3.3.1 NÚMERO E EVOLUÇÃO DE FASES ... 31
3.3.2 SISTEMA DE PONTUAÇÃO ... 31
3.3.3 PERSONAGENS ... 32
3.3.4 MENSAGENS ... 32
3.3.5 SISTEMA DE CÂMERA ... 32
3.3.6 DESCRIÇÃO DOS TIPOS OU MODOS DE JOGO ... 33
3.4 DESIGNGRÁFICOEARTE ... 34
3.4.1 DESCRIÇÃO DE LAYOUT DE MENUS E TELAS... 34
3.4.2 DESCRIÇÃO DE LAYOUT DO JOGO NA FASE ... 35
3.4.3 DEFINIÇÃO DO FINAL DO JOGO ... 35
4 METODOLOGIA ... 36
4.1 METODOLOGIADEDESENVOLVIMENTOECARGOS ... 36
4.2.1 BLENDER ... 37
4.2.2 UNITY 3D ... 38
4.2.3 FIREWORKS ... 38
4.2.4 ARGOUML ... 38
4.2.5 GOOGLE SKETCHUP ... 39
4.3 POSICIONAMENTOECONFIGURAÇÃODOSMONITORES ... 39
4.4 MODELAGEM ... 40 4.4.1 MEDIÇÕES ... 46 4.5 DIAGRAMAÇÃO ... 47 4.6 IMPLEMENTAÇÃODOSISTEMA ... 49 4.6.1 TRIGGERS ... 49 4.6.2 PATHFINDING ... 51 4.6.3 PREVENÇÃO DE COLISÃO ... 55 4.6.4 SEMÁFORO ... 57 4.6.5 CONTROLEDAPONTUAÇÃO ... 60
5 ANÁLISE DOS RESULTADOS ... 63
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 68
6.1 TRABALHOSFUTUROS ... 69
REFERÊNCIAS ... 71
BIBLIOGRAFIA... 72
1 INTRODUÇÃO
Os simuladores têm sido utilizados como jogos eletrônicos e por muitas empresas como forma de treinamentos que envolva processos de risco, e que necessitam de muita atenção. A vantagem de utilizar simulador é que não há necessidade de gastar muitos recursos, além da manutenção do equipamento, no caso de uma máquina de simulação.
Os alunos das autoescolas, que iniciam o processo para obtenção da Carteira Nacional de Habilitação (CNH), quer seja para carros, motos, vans, ônibus e caminhões, obrigatoriamente, precisam realizar aulas práticas e teóricas (de acordo com a quantidade de aula determinada pelo o Código de Trânsito Brasileiro – CTB, capítulo XIV art. 140 ao art. 160). Porém, nem todos os alunos que iniciam este processo têm a oportunidade de conduzir um veículo automotor antes das aulas práticas.
De acordo com relatos de instrutores, há uma grande diferença entre os alunos que nunca conduziram veículos com os que já tiveram a oportunidade, pois estes alunos apresentam dificuldades, principalmente nas primeiras aulas práticas como condutores de um veículo. Com isso, os instrutores perdem alguns minutos ou aulas, que poderiam ser gastos com certas atividades da aula prática, acalmando ou explicando o funcionamento do veículo, tais como: partida, troca de marcha, elementos do painel, e outros componentes.
1.1 OBJETIVO GERAL
Para auxiliar os alunos de autoescolas, propõem-se desenvolver um ambiente gráfico simulando um veículo de autoescola e, também, situações e eventos que podem ocorrer durante as aulas práticas. Espera-se com isso, que os alunos que passarem pelo simulador vão para as aulas práticas mais instruídos e confiantes.
Através deste simulador, os alunos terão uma noção básica do que poderão enfrentar quando estiverem na condução de um veículo automotor. Isto porque o
simulador será desenvolvido em forma de um jogo de computador, dando ao aluno a sensação de estar conduzindo um carro real. As sensações de visão e audição serão as principais a serem tratadas pelo simulador.
1.2 OBJETIVO ESPECÍFICO
O objetivo principal é desenvolver um protótipo de jogo de carros para autoescolas, com isso, as atividades listadas estão focadas para área de desenvolvimento de jogos de computadores:
Estudos das ferramentas a serem utilizadas para o desenvolvimento do Projeto.
Levantamento e análise de requisitos referente as funcionalidades do simulador.
Modelagem do percurso a ser mostrado no simulador.
Inserção de eventos - Inserção de alguns eventos que podem ou não ocorrer no ambiente.
Implementação das regras de sinalização de trânsito.
Configuração de hardware - Configuração e adequação dos monitores e joystick (controle).
Testes - Teste do simulador.
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 SIMULADORES
Simuladores são aparelhos ou softwares capazes de reproduzirem e simularem comportamentos, fenômenos e sensações físicas, como aceleração, paisagem, percepção, velocidade ou de máquinas de um produto final ou processo, sem haver a necessidade de gastar matéria-prima ou tempo. De acordo com VALENTE (2002), simulação envolve a criação de modelos dinâmicos e simplificados do mundo real, que permitem a exploração de situações fictícias de situações com risco.
A simulação de sensações físicas é realizada com mecanismos altamente avançados, comandados por computadores, para conseguir reproduzir as sensações de velocidade e aceleração. As reproduções de paisagens são feitas mediantes as projeções de imagens de terrenos ou paisagens sintéticas.
Para um simulador ser aprovado para uso, deve ser levado em conta se o mesmo consegue fazer com que o usuário pense que está realizando o processo simulado como se fosse totalmente real. Para isso, o equipamento ou software deve utilizar os cinco sentidos (audição, visão, tato, olfato, paladar) para gerar as sensações referentes ao processo que está sendo simulado. Com isso a perspectiva de resultado se torna mais satisfatória. Porém, não há à necessidade de utilizar todos os cinco sentidos, mas apenas o necessário para a tarefa.
A simulação é um recurso utilizado nos dias de hoje como forma de treinar e preparar profissionais além de outros fins, como:
Empresas que utilizam como forma de treinar novos funcionários;
Universidades utilizando para criar profissionais;
Exército utilizando para preparar psicologicamente seus soldados;
Instituições e clinicas como forma de auxiliar nos tratamentos dos pacientes;
Em jogos para lazer e entretenimento.
de treinamento, orçamento, riscos e estudantes podem simular um modelo de projeto similar em poucas horas. VALENTE (2002) ressalta que a simulação é muito útil para trabalho em grupo, principalmente os programas que envolvem decisões.
2.2 TREINAMENTO BASEADO EM JOGOS
Um dos maiores problemas das ferramentas de simulação é simular efetivamente as sensações de estar em um ambiente real. De acordo com DANTAS (2004) a interação com uma ferramenta muitas vezes não se assemelha com o ambiente real o que pode se tornar monótono quanto às formas pedagógicas tradicionais. Para isso, deve ser desenvolvido um ambiente atrativo de forma que não canse o usuário no tempo em que estiver jogando.
Os jogos têm como principais elementos interação, flexibilidade, competição, feedback visual, efeitos dramáticos, usabilidade e grau de fidelidade a realidade. Considerando os elementos apresentados, uma simulação não pode ser considerada um jogo sem pelo menos alguns dos elementos estruturais, ressaltando a diversão e motivação, para que seja possível garantir o engajamento do usuário no aprendizado.
Para manter a motivação do usuário utilizam alguns dos fatores essências que incluem realização pessoal, desafio, vitória, recompensas, prazer e diversão. Considerando esses aspectos os jogos podem se tornar atividades em que as pessoas são absorvidas e parecem não perceber a passagem do tempo e ao que está em sua volta de forma automática e espontânea. Assim os jogos podem ser efetivamente integrados aos modelos de simulação deixando-os mais interativos e atraentes para os usuários.
A efetividade do uso de simulação e do aprendizado baseado em jogos é um ponto de discussão em aberto, já que é difícil definir efetivamente os efeitos educacionais para diferentes abordagens. Isto se deve ao fato de haver muitos fatores intervenientes que devem ser levados em consideração quando é feita a comparação entre abordagens diferentes o que inclui fatores subjetivos como qualidade do livro ou do professor. Algumas abordagens são mais apropriadas que outras em determinadas situações e que, ao invés de insistir em comparações entre
abordagens, pode ser mais benéfico comparar uma mesma abordagem com diferentes tipos de instrumentos.
2.3 ERGONOMIA E USABILIDADE
Segundo CYBIS (2010), em jogos não há diversão sem ao menos alguma dificuldade. O objetivo que o usuário deve atingir tem que envolver alguma dificuldade, um aspecto difícil de aprender, de descobrir ou de executar. Os usuários buscam a emoção de alcançar uma meta.
Há uma distinção entre software de trabalho e para jogos, KIERAS ([S/D]) nos propõe um breve exercício: considere um projeto de interface com um botão “Resolva o Problema”. Seria o melhor projeto para um software de trabalho, mas seria o pior para um jogo (no melhor dos casos um botão de trapaça).
O foco das intervenções ergonômicas em jogos não se trata do desenvolvimento de interfaces que suportem de forma direta e objetiva a execução de uma dada tarefa do usuário. O objetivo é fornecer o entretenimento e um bom desafio em um ambiente imersivo. Os desafios propostos em um ritmo certo determinam se vale a pena jogar um determinado jogo.
Em jogos tanto questões de usabilidade (alcançar de forma efetiva certas metas), quanto de jogabilidade (alcançar de forma desafiadora outras metas), contribuem igualmente para experiência do usuário final.
As metas de um jogo podem ser divididas entre jogabilidade, (aspecto criativo, desafiador, interessante e prazeroso), e as metas instrumentais (meios para alcançar as metas de jogabilidade, rotineiras). De modo geral um projetista de jogos deve maximizar o tempo e esforço dedicado às metas de jogabilidade e minimizar o tempo e esforço usado para aprender a chegar às metas instrumentais (relacionadas à usabilidade).
Os jogos possuem dois aspectos importantes: o interativo e o passivo. O aspecto interativo diz respeito as formas ativas de comunicação onde o jogador aciona possibilidades e tem respostas distintas dependendo do que acionou. O aspecto passivo trata de uma narrativa ficcional comunicada pelo jogo, que faz parte da experiência proposta ao jogador. Estes dois aspectos nem sempre estão em
perfeito equilíbrio dentro de um jogo. Segundo CYBIS (2010), no caso de jogos como “Doom” ou “Halo”, categorizados como FPS (First Person Shooter – Atirador em Primeira Pessoa), onde jogadores acabam esquecendo o aspecto passivo/ficcional e toda a diversão se concentra em atirar contra outros personagens e evoluir, diferente de jogos como “Myst” (Graphic Adventure – Aventura Gráfica), que trata da descoberta de segredos relacionados à ficção (histórias sobre a ilha, personagens e eras) sendo este o elemento essencial de progressão no jogo. Neste tipo de jogo elementos da ficção são utilizados, para resolver quebra-cabeças, e assim se tornam parte essencial da diversão.
2.3.1 Projetos de videogames
Segundo CYBIS (2010), Uma divisão possível dos componentes que contribuem para imersão e diversão, e, portanto devem ser projetados e testados para termos um jogo são:
Gráficos: desenho dos cenários e personagens 2D ou 3D, estilos de exibição da informação, componentes de escolhas e orientação dos usuários;
Som: música temática, incidental, efeitos sonoros;
Interface: dispositivos de entrada/saída, facilidade de aprendizagem e de uso da interface, configurabilidade;
Gameplay: diversão, liberdade de movimento, regras, balanceamento, processo de aprendizagem do jogo, variedade de ações possíveis para atingir as metas de jogo;
História: roteiro, conteúdo, navegação entre os níveis, personagens, metas a alcançar.
Estes componentes de forma isolada não garantem a qualidade de um jogo. A imersão necessária não pode ser alcançada somente com um destes elementos, mesmo sendo de boa qualidade. É necessário um balanceamento de todos os demais elementos para trazer a imersão necessária para a diversão.
À medida que esses componentes vão sendo projetados e produzidos pela equipe são realizados testes de usabilidade e jogabilidade para verificar se as metas
instrumentais são facilmente atingidas e para verificar se os demais elementos são apropriados, balanceados e comunicativos aos jogadores (desafios, gráficos, história, etc).
2.3.2 Principio para projeto de interação com videogames
De forma geral, a diversão é o principal objetivo dos jogos mas só acontece quando os seguintes fatores estão presentes (GRASSIOULET, 2002):
I. Desafio otimizado;
II. Atenção absorvida completamente na atividade; III. Metas claras;
IV. Feedback claro e consistente das metas atingidas;
V. Atividades que liberam o indivíduo de preocupações e frustrações, ao menos temporariamente;
VI. Sentimento de controle da atividade;
VII. Os sentimentos de autoconsciência devem desaparecer; VIII. A percepção do tempo se alterar durante a atividade.
Alguns desses fatores são relacionados a critérios ergonômicos e pertencem ao domínio da usabilidade: 3 – Presteza; 4 – Feedback imediato; 6 – Controle do Usuário. Os demais tratam de questões como desafio, atenção, liberação de preocupações e frustrações, perda de autoconsciência e alteração da percepção do tempo estão relacionados à jogabilidade.
2.3.3 Princípios de Usabilidade de Jogos
A consistência é um critério ergonômico importante para a boa usabilidade de aplicativos de produtividade. Em jogos o importante é gerar certo nível de variedade, pois as pessoas perderiam o interesse com um jogo consistente em todos os níveis. O jogador não sabe o que o espera ao avançar no jogo, um jogo deve oferecer variadas formas e estilos de interação associados com as metas dos usuários.
Segundo GURGEL (2006), o jogar é uma atividade baseada em superação-desafio que exige esforço para que as metas sejam atingidas. Relacionadas à usabilidade, essas metas instrumentais a consistência continua sendo uma boa ideia não só em um jogo, mas entre vários jogos: como, por exemplo, possuir sempre os mesmos controles para pilotar um carro ou movimentar um exército.
Quanto a inovações na forma de interação, o público dos videogames é muito mais receptivo do que o dos aplicativos usados para o trabalho, pois este tipo de usuário aceita bem os diferentes tipos de “controles” (dispositivo que o usuário manipula para jogar).
2.3.4 Princípios de jogabilidade em jogos
Algumas idéias de trabalhos em jogos de SCHELL (2008), e das formas sintéticas de comunicar conhecimento sobre usabilidade, são chamados de “lentes”: pontos de vista a serem aplicados durante o projeto de um jogo são tratados a seguir.
I. O projetista elabora uma experiência: A principal preocupação dos projetistas não está voltada no jogo, mas em criar uma experiência de diversão para os jogadores.
II. A experiência vem do jogo: Experiências não são objetos cujas características se pode escolher. Estes objetos que suportam as experiências e cujas características são projetadas são os jogos.
III. Os elementos suportam um tema: Uma grande vantagem de ter um tema é o papel unificador que ele possui. Todos os elementos procuram suportar o tema e acabam se reforçando mutuamente e o tema sempre deve estar relacionado com a experiência. Se for desejado que o jogador se sinta como um piloto de uma nave espacial, por exemplo, pesquisar sobre o tema ou criar material sobre o mesmo faz parte do desenvolvimento do jogo. Após a escolha do tema e necessário escolher a abordagem que será dada a ele e o que isso implica para cada um dos elementos, tais como gráficos, sons, interfaces, gameplay e história. IV. O jogo deve ser feito para um jogador: Características como idade e sexo
do público-alvo devem ser levados em conta para determinar as características do jogo.
V. A mecânica do jogo deve estar balanceada: Um jogo pode ter uma história interessante, estilo de jogo preferido pelo jogador, tecnologia de ponta e gráficos perfeitos, mas ainda assim ser monótono, confuso e frustrante. O que causa isso é o desequilíbrio entre partes do jogo. É difícil balancear um jogo, não há formulas matemáticas e procedimentos precisos que garantam que um jogo fique equilibrado, mas existem alguns tipos de equilíbrios já identificados, um deles é a “justiça”. As forças que “atacam” o jogador devem ter seus “poderes” equilibrados para se ter uma reação e no final vencer o jogo (se o jogo em questão for um jogo do tipo simétrico, onde todos possuem o mesmo papel). Outro tipo de equilíbrio trata da habilidade e a sorte que levam o jogador a vitória. Habilidade é de longe algo mais sério do que sorte, assim se o jogo é sério deve depender mais da habilidade, enquanto um jogo casual pode depender mais da sorte, mas nada impede de incorporar os dois elementos em um único jogo.
2.4 CINETOSE
Segundo PINHEIRO (2010), a cinetose, conhecida como enjoo de movimento é aquele quadro de náuseas que ocorre em algumas pessoas quando em movimento, seja dentro de um automóvel, avião, trem ou barco. As causas das náuseas podem ser atribuídas à visão, ouvido interno e propriocepção1, o cérebro possui a tarefa de interpretar as mensagens de um meio externo recebido pelo corpo, realizando essa tarefa para saber se o corpo está ou não em movimento em relação ao espaço.
A visão ajuda o cérebro a interpretar se a pessoa está ou não em movimento pelo simples fato dos olhos estarem abertos para saber se está ou não em
1 - Propriocepção ou cinestesia é a percepção do equilíbrio e da posição das várias partes do
corpo. O conceito tem origem nos termos gregos “koiné” (comum) e “áisthesis” (sensação), pelo que, etimologicamente, faz referência à sensação ou percepção do movimento.
movimento. Mas a visão pode confundir, por exemplo, estar dentro de um carro parado se outro carro estando do lado se movimenta lentamente para frente o outro tem a impressão de que o carro parado está indo para traz, o cérebro pode interpretar que a visão do carro indo para frente, seja como se estivesse indo para trás, isso mostra que uma determinada cena dentro do jogo pode confundir o cérebro ocasionando um mal estar dependendo da velocidade em que a cena ocorre, ou se algo fora do normal acontece dentro do jogo.
2.5 DESIGN DE JOGOS E METODOLOGIA DE DESENVOLVIMENTO
O design de jogos segundo SCHUYTEMA (2008) consiste na planta baixa de um jogo. Ele define isso ao comparar o desenvolvimento de um jogo com a construção de uma casa onde o designer, seria o arquiteto fazendo o planejamento da construção e documentando isso para passar para os demais funcionários. SCHUYTEMA (2008) ressalta a importância da planta baixa (documento de design) nos dias de hoje ao seguir com a analogia, dizendo que sem um plano claro de trabalho para seguir, cada um iria exercer suas funções sem considerar a construção como um todo, assim os encarregados de construir o telhado poderiam fazê-lo antes da construção das vigas de suporte ou paredes.
PERUCIA (2007) também dá ênfase a importância do documento de design ressaltando que os publicadores (encarregados de financiar os jogos) muitas vezes pedem por esse documento ao avaliar a viabilidade de um projeto já que isso os permite ter uma noção melhor do cronograma, orçamento e de como será o produto final.
SCHUYTEMA (2008) diz que não existe uma maneira certa ou uma fórmula especifica de se construir um documento de design. O conteúdo do documento varia de acordo com o tipo de jogo que está sendo produzindo e com o estilo de desenvolvimento da empresa. Isso se deve ao fato de que cada tipo de jogo tem um foco diferente precisando de mais detalhes em partes diferentes em seu desenvolvimento, e as empresas tem diferentes estilos de desenvolvimento algumas consideram os gráficos do jogo mais importante, outras a experiência do jogador então o documento deverá apresentar mais ênfase nesses pontos.
PERUCIA (2007) cita algumas características importantes em um documento de design como conceito o que é o jogo; especificações técnicas hardware, sistema operacional, requisitos mínimos, etc.; especificações do jogo, número de fases, níveis de dificuldade, modos de jogo, etc.; design gráfico e arte; sonorização; e desenvolvimento cronograma, metas.
Apesar de dizer que não há um documento definitivo, SCHUYTEMA (2008) também ressalta alguns pontos importantes os quais ele chama de “átomos do desenvolvimento de jogos”, esses átomos seriam orientações ou regras essenciais para serem consideradas durante o desenvolvimento do jogo PERUCIA (2007) também ressalta alguns pontos similares que também tem a finalidade de tornar o jogo melhor e mais divertido, e que podem ser aplicados a qualquer jogo independentemente do gênero, SCHUYTEMA (2008) diz que mesmo os átomos não são regras absolutas e um designer experiente deve saber quando utilizar, modificar ou quebrar os átomos para tornar o jogo o melhor e mais interessante possível.
Os átomos do desenvolvimento apresentados por SCHUYTEMA (2008) abordam diversas áreas do design como interface, inventário, ambiente, enigmas, obstáculos, IA (Inteligência Artificial), missões, entre outros. Os mais importantes seriam os átomos do design de games em si, sendo eles: um jogo deve apresentar um objetivo claro; dê ao jogador a oportunidade de conquistar subvitórias; permita que as ações do jogador afetem o mundo do game; faça que o contexto e o mundo do jogo sejam compreensíveis para o jogador; torne as regras do jogo compreensíveis para o jogador; o jogador deve usar suas habilidades para progredir no jogo; o jogo deve oferecer ao jogador um indicador sobre o sucesso; apresente uma abordagem coerente para a interface com o usuário; crie a inteligência artificial (IA) para desafiar os jogadores em suas habilidades atuais; a causalidade pode minimizar a previsibilidade; ofereça um mundo e uma interface que sempre permita que o jogador saiba onde está; os padrões não devem ser muito simples; ofereça uma gama de desafios relacionados entre si; as falhas do jogador devem ter um custo; ajude o jogador a se preparar para desafios maiores.
Para seguir as etapas de desenvolvimento de um jogo, afim de não atrasar sua entrega ou lançamento, é necessário ter uma boa metodologia de desenvolvimento ou utilizar uma metodologia que esteja adequada ao projeto analisando o prazo de entrega e complexidade do jogo, alem de estar adequado
para mudanças constante. Atualmente não existe nenhuma metodologia de desenvolvimento voltada para projetos de desenvolvimento envolvendo jogos de computadores e simuladores. O que muitas empresas de desenvolvimento de jogos fazem é utilizar as metodologias existentes, mas adaptando-as para o desenvolvimento de jogos, já que é necessário ter etapas que envolvem modelagem gráfica e sonorização.
2.5.1 Técnica JAD
A técnica de desenvolvimento JAD (Joint Application Desig), desenvolvido pela IBM em 1997, possui como princípio a troca de idéias através de dinâmicas de grupo, recursos audiovisuais, processo organizado e racional, escolha do local e documentação com abordagem WYSIWIG (What you see is what you get – O quê você vê é o que você obtém).
A organização do JAD é dada em sessões, sendo elas:
Primeira reunião;
Levantamento de dados e análise;
Planejamento para sessão de design;
Reunião de design.
No final das sessões se obtêm um documento JAD, que contém todas as decisões tomadas durante as sessões.
Segundo PALUDO (2009) essa técnica vem sendo vista como um compromisso com a qualidade e o consenso entre os desenvolvedores e os clientes, isso devido à participação de todos os envolvidos no projeto nas sessões onde debatem e levantam ideias para o projeto discutindo como as mesmas serão realizadas, com isso, os desenvolvedores ficam cientes do que devem fazer e qual é o resultado esperado.
2.5.2 Roteiro de desenvolvimento de Jogos
e padrões de desenvolvimento. Existe um roteiro de desenvolvimento que possui etapas utilizadas na geração de jogos, as principais são: pré-produção, prototipação e produção. Um modelo apresentado por CARMONA (2011) que contém essas etapas esta esboçado pela FIGURA 1 para melhor entendimento. Não se sabe ao certo quem criou, mas vem sendo usado como um modelo pelos estúdios de desenvolvimento de jogos.
FIGURA 1: ROTEIRO DE DESENVOLVIMENTO DE JOGOS
Na pré-produção são definidos os conceitos gerais do jogo, como plataforma em que será lançado, público alvo, onde são feitos os rascunhos de como o jogo será ou se comportará mediante as decisões do jogador. Quanto mais detalhes forem inseridos no documento, mais fácil será o desenvolvimento. Na prototipação são desenvolvidas versões simplificadas do jogo, afim de demonstrar as características que estarão presentes no jogo, e na fase de produção é onde as ideias melhores que a original aparecem e os detalhes são finalizados e o conteúdo do jogo é produzido, utilizando com base os resultados obtidos na prototipação.
A fase de teste é onde são realizados testes do jogo antes de seu lançamento, também podem ser realizados teste dos erros e bugs reportados pelos jogadores ou correções realizadas. Caso venha ser reprovado na etapa de teste, volta a etapa anterior para ser modificado ou corrigido. Caso contrário, se aprovado na etapa de teste, o jogo é lançado ao público. Na fase de lançamento, é onde o jogo já está liberado e os jogadores ficam encarregados de reportarem ou não os erros ou bugs encontrados ao estúdio ou empresa que desenvolveu o jogo, a qual ficará a critério dos desenvolvedores quererem avaliar e corrigir o que foi reportado.
2.6 INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL
Inteligência Artificial (IA) é um ramo abrangente da computação que estuda diversas maneiras de simular o pensamento humano. No entanto a inteligência artificial utilizada em jogos difere da vista em meio acadêmico como explica KISHIMOTO (2004). O foco de uma IA como é vista em meio acadêmico tem como objetivo imitar o pensamento humano ou construir agentes inteligentes capazes de chegar às próprias conclusões. Já a IA utilizada em jogos, tem seu foco em como irá agir de acordo com o que o jogador está fazendo tendo como objetivo então em simular o comportamento humano ao invés do pensamento.
2.6.1 Triggers
Triggers são objetos de controle utilizados em vários jogos para detectar quando um determinado objeto do jogo entra em certa área ou passa por algum ponto de controle. Um Trigger define uma área do espaço do jogo e quando um objeto entra dentro dessa área isso ativa um evento que irá realizar as ações correspondentes a isso um exemplo de utilização seria uma armadilha em um jogo de aventura, quando o jogador passar por um corredor isso pode ativar uma Trigger e a porta atrás dele é fechada.
2.6.2 Máquina de estado
Como é definido por KISHIMOTO (2004) como uma máquina abstrata que define os estados em que um elemento pode se encontrar e quando muda de estado. Máquinas de estado são essenciais em jogos, pois definem como o personagem irá se comportar dentro do jogo e a que ações irão reagir. Em jogos mais complexos a utilização de máquinas de estado que implementam lógica fuzzy é comum já que permite comportamentos mais complexos e menos previsíveis mais facilmente sem a necessidade de criar uma grande quantidade de regras.
2.6.3 Pathfinding
Pathfinding consiste no aspecto da inteligência artificial usada em jogos que determina como um objeto ou personagem se move de um ponto A á um ponto B por um caminho especifico ou sem colidir com outros objetos.
Uma das maneiras mais utilizadas para se programar uma IA que deve seguir por um caminho especifico tal como carros em uma pista é através de waypoints. Um waypoint é um objeto dentro do jogo que delimita um local no qual o personagem (carro) deve passar, os waypoints são conectados de forma que quando o objeto chega a um deles ele identifica o próximo waypoint e segue o caminho até ele repetindo o processo até chegar ao seu destino final.
GOTOW (2009) sugere o seguinte modelo no qual se define uma lista de waypoints que formam os diferentes caminhos possíveis que os carros irão seguir dentro do jogo. Cada waypoint contém sua própria posição que será usada para verificar se o carro está em cima ou pelo menos próximo ao waypoint e também uma lista com os waypoints adjacentes para que o carro possa identificar qual será o próximo local para o qual ele deverá se dirigir essa simples definição permite que os carros saibam a onde estão e para aonde estão indo. GOTOW (2009) também afirma que é importante fazer com que o carro seja rotacionado para o novo waypoint como no caso de uma curva na qual o carro deverá virar a fim de se alinhar com a direção que o waypoint se encontra assim possibilitando percursos não lineares com diversas curvas aumentando o realismo.
2.7 IMPLEMENTAÇÃO DA FÍSICA DE VEÍCULOS EM JOGOS
Os primeiros jogos de corrida desenvolvidos eram muito limitados pela tecnologia da sua época. Com o avanço das CPU’s, placas de vídeos e demais componentes permitiu aos desenvolvedores aprimorar seus jogos aplicando fórmulas matemáticas mais complexas a fim de simular com mais realismo a física dos veículos chegando cada vez mais perto da realidade.
2.7.1 Movimento
Um dos pontos mais importantes da simulação de veículos é o movimento, como visto no artigo OSÓRIO (2009) a simulação de movimento pode ser feita utilizando três modelos diferentes: o modelo pontual 2D, modelo Ackerman e o modelo 3D.
O modelo pontual 2D representa o veiculo através da sua posição no espaço (X0,Y0) e um ângulo (θ0) que representa o ângulo de movimentação e o deslocamento que o carro irá sofrer (R), utilizando essas variáveis é possível definir o ponto de destino (X1,Y1) utilizando as fórmulas de trigonométricas (FIGURA 2).
FIGURA 2: CIRCUNFERÊNCIA DE RAIO UNITÁRIO. FONTE: OSÓRIO (2009).
Aplicando-se as fórmulas trigonométricas é possível definir X1 = R * cosseno
(ϴ) e Y1 = R * seno (ϴ) podendo assim calcular a nova posição do carro (X1, Y1).
Aplicando esses cálculos diversas vezes em sequência, e somando a posição anterior a equação, é possível ter a trajetória do carro (FIGURA 3).
FIGURA 3: TRAJETÓRIA BASEADA EM MODELO PONTUAL 2D. FONTE: OSÓRIO (2009).
O ângulo e a velocidade de deslocamento nos jogos são normalmente controlados pelo jogador através do joystick. Ao apertar o botão de acelerar o carro se move e ao virar o carro responde de acordo. No entanto, com o modelo do modo que foi apresentado até agora, a movimentação não seria realista o suficiente, já que ao soltar o botão de acelerar o carro pararia imediatamente. É preciso considerar a aceleração e desaceleração do carro, para isso, quando o jogador apertar o botão de acelerar adiciona-se velocidade a taxa de aceleração, e quando ele soltar o botão é subtraído da velocidade esta mesma taxa a fim de tornar a movimentação do carro mais natural e menos brusca.
Segundo OSÓRIO (2009), o modelo pontual 2D apresenta a forma mais básica para simular um veiculo, no entanto ele não se assemelha muito com os tipos de veículos que estamos acostumados a dirigir. O modelo que melhor descreve os veículos mais comuns que possuem uma barra de direção que controla as rodas dianteiras é o modelo Ackerman.
O modelo Ackerman, gera um ponto central virtual CR (Centro de Rotação) definido pelo grau de giro da direção (FIGURA 4), que descreve a curva do carro. Neste modelo é preciso manobrar o carro para ajustar sua trajetória o que torna a tarefa de estacionar muito mais complicada e real. Diferentemente do modelo
pontual 2D que define como ponto de rotação o centro do objeto permitindo que o objeto gire ao redor do próprio eixo, o que é impossível nos carros utilizados atualmente.
FIGURA 4: ROTAÇÃO DO MODELO ACKERMAN. FONTE: OSÓRIO (2009).
A implementação do modelo Ackerman é feita utilizando as equações já apresentadas no modelo pontual 2D, no entanto elas são aplicadas considerando um ponto de referencia externo ao veiculo CR e um raio RG determinado pelo comprimento do carro e o ângulo de giro da barra de direção AV (FIGURA 5).
O valor de RG é dado pela equação RG = C / tangente (AV) quando AV for diferente de zero (indicando uma curva), então se aplica as equações X1 = R *
cosseno (ϴ) e Y1 = R * cosseno (ϴ) onde R = RG, e ϴ é o deslocamento do carro em
torno do ponto CR que foi percorrido. Assim é calculada a nova posição do veiculo de uma maneira mais real.
Segundo OSÓRIO (2009), os modelos pontual 2D e Ackerman podem ser utilizados facilmente em jogos 2D ou 3D com pista plana, no entanto jogos mais atuais é raro ver pistas perfeitamente planas, já que são usados percursos completamente tridimensionais com subidas, descidas, ondulações e etc.
FIGURA 5: COMPONENTES DO CÁLCULO DO MODELO ACKERMAN. FONTE: OSÓRIO (2009).
Quando for considerar um modelo 3D de simulação considera-se muito mais variáveis passando a ter três ângulos, um para cada eixo de rotação, diferentemente de um modelo 2D onde temos apenas um. É possível determinar o movimento do carro aplicando uma técnica similar ao modelo pontual 2D considerando um espaço 3D, no entanto, OSÓRIO (2009) mostra que o modelo mais completo inclui o modelo Ackerman aplicado para um espaço 3D.
Ao realizar a simulação do deslocamento de um veículo em um ambiente 3D deve considerar o terreno já que este interfere na inclinação do carro, a gravidade também é um fator importante já que influência constantemente puxando o carro para o solo. A combinação desses fatores com a direção do movimento pode por muitas vezes produzir um salto, desta forma os modelos de simulação estão cada vez mais complexos considerando grande número de variáveis como, velocidade linear, velocidade angular, massa, centro de massa, peso, dimensões, atrito, fricção, colisões, suspensão, etc.
2.7.2 Marchas
Para simular um carro corretamente também é necessária a simulação das marchas, já que elas influenciam diretamente no comportamento do carro ao acelerar ou frear. Cada marcha possui uma proporção especifica que indica quantas rotações a roda faz por rotações do motor. Em marchas mais elevadas à roda gira varias vezes mais que o motor. Para simular a troca de marchas é preciso considerar o torque do motor que se mantém dentro de uma faixa especifica e é incrementada conforme se pressiona o acelerador, quando o torque do motor chegar próximo ao limite máximo a marcha pode ser trocada, o que faz com que a nova proporção da marcha seja aplicada, o que reduz o torque do motor, mas aumenta a velocidade de rotação das rodas.
GOTOW (2009) sugere a seguinte implementação: Define-se o torque máximo do motor, o RPM (Rotação por Minuto) máximo e mínimo do motor e as proporções das marchas. Com isso é possível determinar o torque aplicado as rodas ao se dividir o torque máximo do motor pela proporção da marcha, também é possível determinar se a marcha que está sendo usada é apropriada para essa velocidade ao se multiplicar a RPM da roda pela proporção da marcha caso esse resultado seja maior que o RPM Máximo do motor a marcha deve ser trocada para uma marcha maior. O mesmo vale caso o resultado seja menor que o RPM mínimo de motor, que nesse caso a marcha deve ser reduzida.
2.8 SINALIZAÇÃO DE TRÂNSITO
Para o desenvolvimento de um simulador ou ambiente que represente uma cidade ou estradas com o objetivo de se ter um ambiente próximo ao real, deve-se ter objetos ou itens no cenário que aumente o grau de realismo do ambiente que está sendo modelado. No caso de um simulador ou jogo de carros, o ambiente em que o jogador ficará será as vias de circulação de veículos. Para tornar este ambiente próximo a realidade, é necessário inserir objetos e itens que se encontram no mundo real, que são as sinalizações de trânsito, sendo elas placas, semáforos e
faixas. Porém, não se deve colocar estes elementos no cenário sem conhecê-los antes, principalmente, já que estes possuem normas e padrões de implantação e cada um com sua devida utilização.
Segundo BRUNS (2009), os sinais de trânsito são usados para orientar, advertir e disciplinar a circulação dos elementos do trânsito ao longo da via. Estes sinais são feitos através de sinalização vertical e horizontal, porém, podem ser através de dispositivos auxiliares, sinalização semafórica, sinalização de obras, gestos e sinais sonoros. As vias deverão ser sinalizadas seguindo a padronização de sinalização, segundo o Art. 80 do CTB – Capitulo VII, sempre que necessário, será colocada ao longo da via, sinalização prevista neste Código e em legislação complementar, destinada a condutores e pedestres, vedada a utilização de qualquer outra.
§ 1º A sinalização será colocada em posição e condições que a tornem perfeitamente visível e legível durante o dia e a noite, em distância compatível com a segurança do trânsito, conforme normas e especificações do CONTRAN.(CTB – Capítulo VII, Art. 80)
As sinalizações, segundo o CTB, possuem uma ordem de prevalência entre elas, a qual segue a seguinte ordem:
I - As ordens do agente de trânsito sobre as normas de circulação e outros
sinais;
II - As indicações do semáforo sobre os demais sinais;
III - As indicações dos sinais sobre as demais normas de trânsito. (CTB – Capítulo VII, Art. 89)
2.8.1 Sinalização Vertical
A sinalização vertical são placas ou sinais verticais que informam aos usuários as proibições, obrigações e restrições impostas em um ponto ou trecho sinalizado. Portanto, desobedecer aos sinais é infringir as normas de trânsito e estar sujeito a penalidades e medidas administrativas.
Sinalização de Regulamentação: Segundo BRUNS (2009), são placas compostas por símbolos em preto, fundo branco e com cor vermelha indicando o tipo de sinalização, possui formato padrão circular. Possuem exceções quanto à forma, como as placas de Parada Obrigatória (R-1) e Dê a
Preferência (R-2). Atualmente existem, aproximadamente, cerca de 40 (quarenta) tipos de sinalização de regulamentação.
Na tabela 1 mostra as placas de regulamentação comumente encontradas no dia a dia. No apêndice 1 encontram-se outros exemplos de placa de regulamentação.
R-1
Parada obrigatória Obriga o condutor à para completamente o seu veículo
antes de entrar na via. R-2
Dê a preferência
Determina que o condutor reduza a velocidade ou pare o veículo, para dar a preferência aos veículos que transitam pela via em que pretende entrar ou cruzar.
R-4a
Proibido virar à esquerda Proíbe o condutor de realizar
conversão à esquerda. R-4b
Proibido virar à direita Proíbe o condutor de realizar conversão à direita.
R-6a
Proibido estacionar Determina ao condutor a
proibição de estacionar no trecho
abrangido pela restrição. R-6b
Estacionamento regulamentado Permite ao condutor estacionar na via, trecho ou área regulamentada.
R-6c
Proibido parar e estacionar Proíbe ao condutor parar, ainda que por pouco tempo, mesmo em operações de embarque e
desembarque. R-19
Velocidade máxima permitida Determina o limite máximo de velocidade permitida. Esta deve ser considerada até onde houver outra a modifique. R-25a Vire à esquerda Assinala ao condutor a obrigatoriedade de virar à esquerda. R-25b Vire à direita Assinala ao condutor a
obrigatoriedade de virar à direita.
R-25c
Siga em frente ou à esquerda Permite ao condutor os sentidos de circulação à esquerda ou em
frente. R-25d
Siga em frente ou à direita Permite ao condutor os sentidos de circulação à direita ou em frente.
TABELA 1: EXEMPLO DE PLACAS DE REGULAMENTAÇÃO. FONTE: BRUNS (2009).
Sinalização de Advertência: Segundo BRUNS (2009), são placas composta por símbolos em preto e fundo amarelo que indica, com antecedência, situação, atenção e perigo. Geralmente as placas são quadradas. Constituem exceções quanto à cor para as placas de Semáforo à Frente (A-14, que possui símbolo nas cores preta, vermelha, amarela e verde) e para todos os sinais que utilizados na sinalização de obras (A-24) que possuem fundo na cor laranja. Quanto à forma, temos exceções para as placas de Sentido Único (A-26a), Sentido Duplo (A-26b) e Cruz de Santo André (A-41). Atualmente
existem, aproximadamente, cerca de 48 (quarenta e oito) tipos de placas de sinalização de advertência.
A tabela 2 mostra as placas de advertência que são comumente encontradas no dia a dia. No apêndice 2 encontram-se outros exemplos de placa de regulamentação.
A-7a
Via lateral à esquerda
Alerta para a existência de uma
via lateral à esquerda adiante. A-7b
Via lateral à Direita
Alerta para a existência de uma via lateral à direita adiante.
A-8
Interseção em “T”
Alerta o condutor da existência de uma interseção em forma de “T”
adiante. A-14
Semáforo à frente
Alerta o condutor para a existência de um semáforo adiante.
A-15
Parada obrigatória à frente Alerta o condutor para a existência de uma parada
obrigatória adiante. A-18
Saliência ou lombada
Alerta o condutor para a existência de saliência ou lombada sobre a superfície de rolamento.
A-24
Obras
Alerta o condutor da existência de obras no leito de uma via,
adiante. A-26a
Sentido único
Alerta o condutor da existência, adiante, de uma mudança brusca de direção no sentido indicado.
A-26b
Sentido duplo
Alerta o condutor da existência, adiante, de uma mudança brusca de direção nos sentidos
indicados. A-32b
Passagem sinalizada de pedestres
Adverte que à frente, há uma faixa sinalizada para a passagem de pedestres.
A-36
Animais selvagens Alerta o condutor para a existência de trecho, adiante, onde pode deparar-se com animais selvagens cruzando a pista.
A-41
Cruz de Santo André
Alerta o condutor para a existência de um cruzamento com linha férrea, em nível, no local.
TABELA 2: EXEMPLO DE PLACAS DE ADVERTÊNCIA. FONTE: BRUNS (2009).
2.8.2 Sinalização de Horizontal
Segundo BRUNS (2009), são sinais pintados ou desenhados sobre a pista como faixa, símbolos ou inscrições que tem como objetivo orientar e direcionar o fluxo dos veículos e pedestres. Segundo o item 2 contido no anexo II do CTB, a sinalização horizontal complementa os sinais verticais de regulamentação, advertência ou indicação, e em casos específicos, tem poder de regulamentação. A
vantagem ou objetivo de utilizar este tipo de sinalização é de não desviar a atenção do condutor do leito da pista. No apêndice 3 encontram-se exemplos de regulamentação horizontal.
Este tipo de sinalização possui certos padrões onde a mescla e a forma de coloração na via definem os tipos de sinais e regras de sinalização a serem seguidas pelos usuários da via. Temos os seguintes padrões:
Padrões de tracejado: Segundo o CTB, podem ser definidos como Contínuo, que são linhas sem interrupção pelo trecho da via onde estão demarcando podendo estar longitudinalmente ou transversalmente apostas à via. Definido como Tracejado ou Seccionado, que são linhas interrompidas, com espaçamentos respectivamente de extensão igual ou maior que o traço, ou como Símbolos e Legendas, que são informações escritas ou desenhadas no pavimento, indicando uma situação ou complementando sinalização vertical existente.
Padrões das Cores: Segundo o CTB, as cores das linhas se apresentam através das cores Amarela, Vermelha, Branca, Azul e Preta onde cada cor possui certa representação (TABELA 3).
COR REPRESENTAÇÃO
Amarela Regulação de fluxos de sentidos opostos;
Delimitação de espaços proibidos para estacionamento e/ou parada; Marcação de obstáculos.
Vermelha Para proporcionar contraste entre a marca viária e o pavimento das ciclofaixas e/ou ciclovias associada à linha de borda branca ou de linha de divisão de fluxo de mesmo sentido;
Símbolos de hospitais e farmácias (representadas pelo símbolo de uma cruz).
Branca Regulação de fluxos de mesmo sentido;
Delimitação de trechos de vias, destinados ao estacionamento regulamentado de veículos em condições especiais;
Marcação de faixas de travessias de pedestres, símbolos e legendas Azul Pinturas de símbolos de pessoas portadoras de deficiência física;
Áreas especiais de estacionamento; Parada para embarque e desembarque.
Preta Proporcionar contraste entre o pavimento e a pintura.
TABELA 3: UTILIZAÇÃO DAS CORES DAS FAIXAS DA SINALIZAÇÃO HORIZONTAL FONTE: CÓDIGO DE TRANSITO BRASILEIRO.
FIGURA 6: EXEMPLOS DE SINALIZAÇÃO HORIZONTAL. FONTE: BRUNS (2009).
2.8.3 Sinalização Semafórica
A sinalização semafórica são sinais luminosos que servem para controlar o fluxo de veículos e pedestres, segundo o item 4 contido no anexo II do CTB, A sinalização semafórica é um subsistema da sinalização viária que se compõe de indicações luminosas acionadas, alternada ou intermitentemente, através de sistema elétrico ou eletrônico, cuja função é controlar os deslocamentos. Podemos encontrar dois tipos: Regulamentação e Advertência.
No item 4.1 contido no Anexo II do CTB, a sinalização semafórica de regulamentação tem a função de efetuar o controle do trânsito num cruzamento ou seção de via, através de indicações luminosas, alternando o direito de passagem dos vários fluxos de veículos e/ou pedestres. Ou seja, a sinalização semafórica de regulamentação, o que será utilizado neste trabalho, possui a função de controlar o trânsito dos cruzamentos ou das vias para passagem de veículos e/ou controlar o fluxo dos pedestres.
O funcionamento é realizado através de indicações luminosas de três estados possíveis, dados pelas cores amarelo (iminência da parada obrigatória), vermelho (parada obrigatória) e verde (permissão para passar), a rotação deve ser alternada seguindo o sentido anti-horário. Como por exemplo, dado um cruzamento que possui mais que um semáforo, todos menos um deve estar no estado de parada obrigatória, o semáforo que estiver no estado de passagem livre ao passar a ficar no estado de parada obrigatória o semáforo que estiver à direita deste passa a estar no estado de passagem livre.
FIGURA 7: REPRESENTAÇÃO DE SINALIZAÇÃO SEMAFÓRICA
FONTE: <http://www.psdgraphics.com/wp-content/uploads/2011/04/red-orange-green-spotlights.jpg>
2.8.4 Dispositivos de uso Temporário
Os dispositivos de uso temporário podem ser fixos ou móveis utilizados na sinalização de operações de trânsito, obras e situações de emergência ou perigo. Segundo o CTB (item 3.7 do Anexo II), estes dispositivos têm como objetivo de alertar os condutores, bloquear e/ou canalizar o trânsito, proteger pedestres, trabalhadores, equipamentos, alem de outros fins. O padrão de cores destes dispositivos são as cores laranja e branca refletiva, como por exemplo, o cone (FIGURA 8) ou o triângulo de sinalização, uso obrigatório para alertar a existência de um carro parado no leito da pista (FIGURA 9).
FIGURA 8: REPRESENTAÇÃO DE DISPOSITIVOS DE USO TEMPORÁRIO (CONE) FONTE: <http://www.psdgraphics.com/wp-content/uploads/2009/05/traffic-cone.jpg>
FIGURA 9: REPRESENTAÇÃO DE DISPOSITIVO DE USO TEMPORÁRIO (TRIÂNGULO DE SINALIZAÇÃO)
3 ESPECIFICAÇÕES
O projeto trata-se de um jogo que simule o carro de autoescola dentro de uma ambiente virtual representando uma cidade real, por esse motivo, devem-se ter eventos e objetos que represente uma cidade real, como carros em movimento, semáforos, placas, edifícios, e outros objetos. Para poder simular um carro de autoescola, será simulado um teste prático executado por um avaliador. Este avaliador ficará indicando as ações que o jogador deve realizar dentro do ambiente como: entrar em uma rua, estacionar em uma vaga, parar o carro, dentre outras ações. No final do percurso, o avaliador irá dizer se o jogador passou no teste ou não, caso não, informará os pontos de faltas e transgressões cometidas durante o teste, o que será exibido ao jogador em forma de uma prancheta na tela.
O jogo segue o estilo de Simulação, pois alguns dos principais elementos encontrados, como: interação, flexibilidade, competição, feedback visual, efeitos dramáticos, usabilidade e grau de fidelidade à realidade, estão presentes, em especial diversão e motivação, de forma a garantir o engajamento do participante no aprendizado. Segundo BATTAIOLA (2002), jogos de simulação usualmente requerem realismo, por isto utilizam interfaces baseadas em ambientes 3D e objetos poligonais sofisticados. A sofisticação visual, o nível de realismo e a flexibilidade de interação baseada em diversas formas de navegação no ambiente fazem das interfaces 3D as preferidas para o desenvolvimento dos jogos modernos.
3.1 REGRAS DO JOGO
As regras listadas na tabela 4 são referentes às regras contidas no jogo, ou seja, ações de IA, verificações do sistema referente às ações do jogador.
REGRAS BÁSICAS DE CIRCULAÇÃO DOS CARROS
- Os carros devem permanecer na pista;
- Os carros devem permanecer no sentido a qual está se dirigindo;
- Os carros não devem exceder o limite de velocidade imposta no trecho a que estão percorrendo;
- Os carros não poderão passar por cruzamentos que o semáforo esteja fechado até o mesmo abrir;
- Caso haja carro circulando na preferencial, os carros parado devem esperar antes de cruzar ou entrar na preferencial;
- Os carros devem manter uma pequena distância referente ao carro da frente quando estão parados;
- Para efetuar uma conversão os carros devem estar em segunda marcha ou próximo de 20 km\h;
- Para passar por uma lombada os carros devem estar em segunda marcha ou próximo de 20 km\h;
REGRAS BÁSICAS DE CIRCULAÇÃO DO JOGADOR
- Para o jogador começar a se movimentar o carro deve estar em primeira marcha e com velocidade em 0 km\h;
- O jogador, ao estacionar, deve desligar o motor do carro;
- Ao chegar num cruzamento, caso não esteja na via preferencial, o jogador deve para por completo (0 km\h) o carro antes de cruzar ou entrar na via;
- Ao efetuar uma conversão, o jogador deve ligar, com antecedência, o pisca alerta referente à direção que irá convergir;
- Para efetuar uma conversão o jogador deve estar em segunda marcha ou próximo de 20 km\h;
- O jogador não pode andar na contramão; - O jogador deve permanecer dentro da pista;
- O jogador deve permanecer dentro do limite de velocidade imposta no trecho a qual esta percorrendo;
- O jogador não poderá passar nos semáforos em estado fechado (vermelho).
- O jogador não poderá parar sobre as faixas de pedestres, ou sobre o limite imposto para os carros caso haja restrição (pedestres e semáforo fechado).
- O jogador deverá respeitar a sinalização. TABELA 4: TABELAS DE REGRAS
3.2 ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS
Para o desenvolvimento do game de simulação de veiculo automotor voltado à autoescola, foram realizadas pesquisas para utilizar a melhor configuração possível para que o usuário tenha uma experiência o mais real possível. Durante as pesquisas optou-se por utilizar uma placa de vídeo que possibilita interligar dois ou mais monitores como se fossem um só. Esse formato é o ideal para o trabalho em questão, onde três monitores interligados com as laterais anguladas possibilitam uma maior imersão e interação com a visão periférica.
Para proporcionar uma melhor experiência ao usuário, utilizar um joystick que possui volante, câmbio de seis marchas e pedais de aceleração, freio e embreagem. No entanto pode-se utilizar um joystick simples ou o próprio teclado do computador.
FIGURA 10: REPRESENTAÇÃO DO JOGO COM UM E COM TRÊS MONITORES
As especificações listadas na tabela 5 são referentes aos requisitos básicos para instalar o simulador e jogá-lo, e são fundamentais segui-las, principalmente pelo fato de estar utilizando três monitores e controles específicos para jogá-lo.
HARDWARE
Processador: Intel(R) Core(Tm) i3-2400 CPU 3.30GHz ou superior. Memória: 4,00 GB ou superior.
Placa de vídeo: Placa de vídeo com suporte a três monitores.
SISTEMA OPERACIONAL
Microsoft Windows 7.
GRÁFICOS
Directx 9.
DISPOSITIVOS DE ENTRADA
Um Joystick contendo volante com reorientação de força e rotação de 900 graus, pedais de acelerador, freio e embreagem, botões programáveis e D-pad e cambio de seis velocidades.
Mouse.
DISPOSITIVOS DE SAIDA
Três monitores de mesma configuração. TABELA 5: TABELA DE ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS
