REALIDADE VIRTUAL E AUMENTADA – CONCEITOS, TECNOLOGIAS E APLICAÇÕES.
Itamar Albertino de Campos Ciência da Computação – 3º Semestre
Instituto Cuiabano de Educação
Faculdades Integradas Matogrossenses de Ciências Sociais e Humanas Email: [email protected]
ABSTRACT
This article concerns the study of a new computer technology: Virtual and Augmented Reality, which covers the fundamentals and concepts which are the areas that currently are being applied. Through the evolution of generations of interfaces between humans and computer systems, we conclude that on account of these developments, Augmented Reality has been able to more acceptance and occupying a larger space, because, Augmented Reality has evolved from the Virtual Reality, however, still today both are seen as a single technology.
Keywords: Virtual Reality, Augmented Reality.
RESUMO
O presente artigo é relativo ao estudo de uma nova tecnologia da informática: Realidade Virtual e Aumentada, no qual aborda os fundamentos e conceitos e quais são as áreas que atualmente vem sendo aplicadas. Através da evolução das gerações das interfaces entre o homem e os sistemas computacionais, concluiremos que por conta dessa evolução, a Realidade Aumentada vem conseguindo maior aceitação e ocupando um maior espaço, até porque, Realidade Aumentada evoluiu a partir da Realidade Virtual, porém, ainda hoje ambas são vistas como uma única tecnologia.
1. INTRODUÇÃO.
A Realidade Virtual e Aumentada é um campo da computação que estuda a percepção do mundo real com informações e dados gerados eletronicamente por meio de um computador. Essa nova tecnologia vem ganhando campo seguindo a evolução da informática.
Dessa forma, vamos desvendar de forma sucinta o que é essa tecnologia, quais são as ferramentas que atualmente são usadas para a implementação tanto da realidade virtual quanto da realidade aumentada, as tecnologias dos equipamentos usados e de que forma ela está sendo empregada nos diversos setores que necessitam dela para dar mais agilidade ou conforto às pessoas ou resolver certos problemas.
Com isso, pretendemos buscar o possível de informações relativas ao novo campo da computação que vem sendo falado tanto no meio acadêmico quanto para o público em geral.
2. CONCEITOS E DEFINIÇÕES.
Analisando a evolução das diversas interfaces ao longo das décadas, percebemos que antes as pessoas tinham que adaptar-se às máquinas, porém, felizmente com os vários esforços dos pesquisadores, professores, estudantes, empresas, etc, aliados à grande corrida evolutiva dos softwares, hardwares e meios de telecomunicações, esse processo se inverteu, hoje as tecnologias da informática tornaram-se uma ferramenta indispensável e até mesmo invisível aos diversos tipos de usuários. ”Realidade Virtual e Aumentada são duas áreas relacionadas com gerações de interfaces com o usuário, facilitando e potencializando as interações do usuário com as aplicações computacionais” (KIRNER e SISCOUTTO,2007, p.02).
Ao longo dos anos, as interfaces entre homem e máquina foram melhorando consideravelmente, isso teve início nas décadas de 40 e 50 com as linguagens de máquina, através de chaves e lâmpadas, na década de 60 surgiram as primeiras interfaces gráficas ainda rudimentares, através dos consoles de vídeo, na década de 70 e 80 com o advento dos microcomputadores e por meio dos comandos, surgiu o DOS evoluindo para o Windows, que perdura até hoje, porém,
há aqueles que entendem que há limitações, tanto nas telas de vídeo quanto nas representações como os menus, janelas e ícones que o Windows proporciona.
Diante desse contexto, surgiu a Realidade Virtual e Aumentada, como uma nova interface, usando representações tridimensionais rompendo com as limitações das interfaces existentes, possibilitando interações mais naturais. Porém, na Realidade Virtual há limitações, principalmente se levarmos em conta o custo-benefício dos equipamentos usados tais como luvas, óculos estereoscópicos, e mouses 3D, etc, além do transporte do usuário para o ambiente virtual o qual causava a princípio um certo desconforto e também dificuldades de interações e até mesmo treinamento, salientando também que na maioria das vezes o ambiente virtual é projetado em locais fechados. Por conta disso, a tecnologia ainda não se popularizou.
Para suprir essa deficiência e na tentativa de popularizar a nova tecnologia, criou-se uma nova concepção com intuito de priorizar aquilo que já existia de melhor e criando mecanismo que pudessem ser mais simplificado e de fácil acesso por conta do usuário, denominou-se então de Realidade Aumentada. Uma vez que esta projeta objetos virtuais no meio físico, por exemplo: pode-se projetar um vaso com flores em uma mesa real, em um ambiente físico, esse processo é conhecido como sobreposição (KIRNER e SISCOUTTO,2007), isso vem tornando possível graças às melhorias dos sistemas computacionais que permitem a execução de objetos mais tangíveis e naturais e desprezando o uso de equipamentos mais caros e priorizando mais os equipamentos com um custo-benefício mais acessível. Lembrando que para executar o exemplo dado acima, é imprescindível que haja uma webcam que captura a imagem de um figura contendo a codificação encapsulada da linguagem que implementa a realidade aumentada e as imagens que serão vistas no monitor são a junção do mundo real com um objeto virtual.
Tanto a Realidade Virtual quanto a Realidade Aumentada podem ser usadas para fins individuais e coletivos, locais ou remotos, porém a Realidade Aumentada tem uma certa vantagem tendo em vista que pode ser usada tanto em ambientes fechados quanto em abertos, não depende de equipamentos caros e não depende de treinamentos por parte dos usuários, por isso está sendo mais aceito.
Assim, a tendência aponta para uma nova interface que seria a realidade aumentada o qual poderia ser implementada nas mais diversas áreas
desde entretenimento até experimentos científicos e isso é um dos objetivos deste estudo, ou seja, entender como essa nova tecnologia vem contribuindo no melhoramento da execução dos trabalhos nas áreas afins.
A Realidade Virtual e Aumentada engloba outras disciplinas como multimídia, hiper-realidade, rastreamento e interação.
Multimídia seria de maneira resumida uma técnica para apresentar informações que mesclam texto, som, imagens fixas e animadas.
Já a Hiper-realidade seria uma interface ainda mais avançada, segundo (Tiffim,2001 Apud Kirner E Siscoutto,2007,p.12):
“Hiper-realidade é a capacidade tecnológica de combinar realidade virtual, realidade física, inteligência artificial e inteligência humana, integrando-as de forma natural para acesso do usuário “.
O Rastreamento dá ao usuário a sensação do controle em ambientes virtuais ou aumentados, podendo agarrar, mover e soltar objetos, há também os equipamentos para desenvolvidos para uso em realidade virtual, são equipamentos mecânicos, magnéticos, de ultra-som, etc.
Por fim, a Interação é a capacidade de o usuário atuar em ambientes virtuais e aumentados e para que isso ocorra de maneira eficaz, faz-se necessário um controle do posicionamento do usuário, aqui entra o rastreamento. A interação pode ser observada com freqüência nos jogos de computador.
Assim, como se pôde observar, a realidade virtual e aumentada é uma tecnologia multidisciplinar que engloba outros conceitos importantes e que merecem seus respectivos conhecimentos.
3. FERRAMENTAS PARA O DESENVOLVIMENTO.
A Realidade Virtual e Aumentada, assim como outras áreas, desenvolveram-se através da evolução das tecnologias e a convergência de diversos fatores, incluindo pesquisas, a disponibilidade de produtos acessíveis entre outros. Os pesquisadores tiveram papel importante, pois disseminaram de maneira gratuita à sociedade esses recursos que são usados para o desenvolvimento da realidade virtual.
A linguagem VRML – Virtual Reality Modeling Languagem ou Linguagem para Modelagem em Realidade Virtual, (Site dc-ufscar, 2010),“É uma
linguagem independente de plataforma que permite a criação de cenários 3D, por onde se pode passear, visualizar objetos por ângulos diferentes e interagir com eles”.
Já para o desenvolvimento da realidade aumentada é usada uma biblioteca chamada Artoolkit. Ambas linguagens são gratuitas, além disso há outras disponibilizadas por pesquisadores e até empresas.
O desenvolvimento das ferramentas de RV e RA tem sido contínuo e tendem a se tornar cada vez mais sofisticadas e graças ao melhoramento de hardwares gráficos. As ferramentas de RV e RA vem apresentando melhoramentos importantes, no entanto, ainda há problemas, mas esses problemas estão sendo pesquisados e aprimorados para o bom desenvolvimento dos projetos.
Podemos citar algumas ferramentas disponíveis atualmente para o desenvolvimento da RV e RA, essas ferramentas ou são engine (KIRNER e SISCOUTTO,2007,p.115)”...engine é uma coleção de módulos de simulação que não especifica diretamente o comportamento ou o ambiente do jogo” ou um framework (KIRNER e SISCOUTTO,2007,p.243),”...framework é um conjunto de classes abstratas e concretas usadas para o desenvolvimento de uma aplicação para o desenvolvimento de uma aplicação com domínio específico” ou ainda um editor gráfico e conforme (KIRNER e SISCOUTTO, 2007, p.115 a 125), a começar pela RV temos:
Ferramenta Editor Gráfico
Biblioteca Engine Framework
Panda 3D SIM
OGRE SIM
OpenSceneGraph SIM
OpenSG SIM
Crystal Space SIM
IrrLicht SIM
VRJuggler SIM
Blender SIM
Para a Realidade Aumentada temos as seguintes ferramentas:
Ferramenta Editor Gráfico
ARToolKit SIM
ARToolKit Plus SIM
ARTag SIM
DART SIM
ARSTudio SIM
JARToolkit SIM
Essas são as ferramentas usadas atualmente para a implantação da Realidade Virtual e Aumenta e elas vêm sofrendo constantes atualizações no intuito de melhorar cada vez mais os trabalhos que venham ser implementados. Tais ferramentas estão disponibilizadas para o público que tenha interesse no aprofundamento da tecnologia, seja através da internet ou através de livros.
4. TECNOLOGIAS.
Atualmente o que ainda mais limita a popularização da Realidade Virtual e Aumentada tem sido ainda o custo da tecnologia, porém, as tendências apontam que num futuro próximo a tecnologia se popularize, no entanto, já há setores que já vem usufruindo desta nova tecnologia.
Para entender como a tecnologia é aplicada, primeiramente se faz necessário o entendimento do conceito do sistema hepático. Hepático deriva da palavra grega hapthai que quer dizer toque e esta relacionada ao contato físico.”Em mundos virtuais esta situação pode ocorrer. Neste caso, é necessário o uso de sistemas hepáticos acoplados aos sistemas de RV e RA para que a identificação dos objetos seja possível” (KIRNER e SISCOUTTO, 2007, p.153).
Assim, o sistema hepático são os dispositivos usados pelo usuário para a percepção do mundo virtual com o real, através do tato, toque, etc. Esses dispositivos são divididos conforme a parte do corpo e o seu uso, há dispositivos para as mãos, braços e pernas e para o corpo inteiro. Podemos citar exemplos de alguns dispositivos:
1.1 Atuador pneumático – embutido em uma luva oferece sensação tátil.
1.2 Atuadores vibratórios – emitem vibrações durante o contato com algum objeto, encontrados em luvas e dispositivos 2D como mouses.
1.3 Luvas com sistema de captura de movimento e emissão de força. 1.4 Prancha de pinos para reconhecimento de texturas de objetos. 2. Para as pernas:
2.1 Joysticks.
2.2 Braços mecânicos. 3. Para o corpo:
3.1 Plataformas móveis para jogos. 3.2 Simuladores – para jogos.
Sabe-se que há vários outros dispositivos no mercado como o popular “vídeo capacete” ou head-mounted display(HMD) que é um dos dispositivos que mais isola o usuário do mundo, muito usado pela NASA e também vários outros projetos em desenvolvimento.
5. APLICAÇÕES.
Atualmente várias áreas já usam os benéficos da RV e RA, tendo em vista que a demanda da necessidade de oferecer sistemas mais realistas, fez com que setores como a medicina, a engenharia a aviação entre outros buscassem formas de auxílio e resolução de alguns problemas.
A medicina é uma das áreas que mais vêm se beneficiando com os avanços tecnológicos nos últimos anos apresentados pela RV e RA. Segundo (Costa e Ribeiro,2009.p.55):
“Especialmente, em cirurgias minimamente invasivas, que envolve uma pequena câmera de vídeo e instrumentos específicos para conduzir a cirurgia. Acredita-se que neste cenário as técnicas de Realidade Virtual e Aumentada podem ter uma significativa parcela de contribuição ”
Dessa forma, projetos estão sendo desenvolvidos com o auxílio da realidade virtual para realização de cirurgias à distancia. Por exemplo, num possível campo de batalha um médico poderia realizar uma cirurgia em um soldado usando técnicas de realidade virtual, como controlando os braços de um robô.
A realidade virtual tem sido utilizada para treinar e realizar vários tipos de cirurgias como da medula, artroscopias e endoscopias, isso reduz o custo do treinamento e da própria cirurgia além dos riscos cirúrgicos dos próprios pacientes. Assim, a RV e RA tem atraído cada vez mais pesquisadores e profissionais da área de saúde devido as técnicas que a tecnologia possui de objetos reais. “Recentemente, um sistema de Realidade Aumentada foi apresentado para apoiar casos de traumatologia e cirurgia ortopédica, o sistema EVI (Easy Visualization In-Situ)”. (COSTA e RIBEIRO,2009.p.55), este sistema serviu para para fortalecer ainda mais a aliança entre a classe médica e a Realidade Virtual e Aumentada.
A indústria do petróleo e gás também vem sendo beneficiada com o auxílio da RV e RA, uma vez que, nesses setores há diversos profissionais como geólogos, engenheiros, físicos, profissionais da computação entre outros que necessitam de algum tipo de simulação e RV e RA se encaixou perfeitamente para resolução de algum tipo de problema relacionado, como comunicação, redução de erros e tomada de decisões, aumentando a eficiência. Conforme (Costa E Ribeiro,2009.p.59):
“É na sede da Petrobrás, empresa brasileira que possui 13 centros de Realidade Virtual espalhados por suas unidades, que está o mais moderno na área de exploração e produção de petróleo. É por meio dessa tecnologia que os geólogos e geofísicos analisam as propriedades do fundo do oceano, reconhecendo com precisão os pontos onde se deverá perfurar para chegar ao petróleo. Identificados os reservatórios, a Realidade Virtual também ajuda a aproveitar ao máximo a extração de cada um deles, o que ajuda a economizar tempo e dinheiro.”
A Petrobrás é uma das empresas que mais investe na tecnologia, tendo em vista que a maior beneficiária, pois é através da RV que são feitos os treinamentos e simulações para se chegar aos poços de petróleo.
A aviação também tem um forte vinculo com a RV e RA, pois é por dessa tecnologia que são realizados as simulações dos vôos, treinamento de pilotos e desenvolvimento de aviões.
Na indústria automobilística a realidade aumentada vem sendo implantada de forma iminente principalmente na simulação dos motores dos automóveis, como é o caso da empresa BMW, na qual existe um projeto de realidade aumentada que projeta o que está no painel no vidro do veículo.
No ensino, a Realidade Virtual e Realidade Aumentada vêm contribuindo de forma surpreendente uma vez que nos últimos anos foram desenvolvidos diversos sistemas de Realidade Virtual e Realidade Aumentada específicos para as áreas científicas como matemática, química e física. Há projetos como o ScienceSpace para aqueles interessados nas disciplinas de física e química, o Construct3D é voltado para os seguidores da geometria além de outros projetos voltados para o desenvolvimento matemático para crianças.
Por fim, vale ressaltar que existe também a Tele presença, um tipo de realidade virtual que está sendo muito falado atualmente no qual uma pessoa pode manipular um robô à distância para que realize alguma tarefa. Através da tele presença forças policiais podem efetuar o desarmamento de minas ou bombas preservando a integridade da pessoa responsável por aquela operação.
Assim, a Realidade Virtual e Aumentada vem despertando interesse nas mais diversas áreas na proporção que a tecnologia vem sendo aperfeiçoada. 6. CONCLUSÃO.
A Realidade Virtual e a Realidade Aumentada são tecnologias que vem sendo aprimoradas com o avanço da tecnologia da informática. Num primeiro momento pressupõe-se que é uma única tecnologia, no entanto, conforme vai se aprofundando nos conceitos e na forma que elas são aplicadas percebe-se nitidamente que são tecnologias análogas.
A tendência é que ambas as tecnologias venham a se popularizar, pelo menos é isso que os especialistas no assunto acreditam, todavia, podemos perceber que o assunto está sendo divulgado na mídia e já foi tema de reportagem nos maiores veículos de comunicação.
Assim, a finalidade foi conhecer os conceitos, as ferramentas, as tecnologias e onde essa tecnologia vem sendo aplicada para subsidiar de alguma forma na resolução de algum problema ou tornar-se mais simples uma solução.
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KIRNER, Cláudio e SISCOUTTO, Robson. Realidade Virtual e Aumenta. Conceitos Projetos e Aplicações.IX Simpósio de RV e RA .Petrópolis-RJ:SBC,2007.
COSTA, Rosa Maria e RIBEIRO, Marcos Wagner S. Aplicações de Realidade Virtual e Aumentada. XI Simpósio de RV e RA.Porto Alegre:SBC,2009.
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http://www.gizmodo.com.br/conteudo/cinco-motivos-para-robos-humanoides-algum-dia-travarem-nossas-guerras, Acessado em 29/05/2010
