Realidade Virtual
           A realidade virtual é o uso de diversas tecnologias digitais para criar a ilusão de uma realidade que não existe de verdade, fazendo a pessoa mergulhar em mundos criados por um computador. Desenvolveu-se em áreas diferentes a partir dos anos 70.
           Foi usada inicialmente em simuladores de voo, que ajudavam a treinar futuros pilotos. O uso da expressão realidade virtual, porém, só apareceria por volta de 1989, em artigos do americano Jaron Lanier, um visionário que, além de cientista da computação, é compositor e artista plástico. Muita gente acredita que a realidade virtual só serve para “joguinhos” de computador ou brincadeiras imitando o filme Matrix. Na realidade tem aplicações práticas importantes em indústrias, na ciência e no treino de pessoas para actividades de risco.
            Através da RV, os engenheiros conseguem testar projectos de automóveis e aviões antes de gastar dinheiro fazendo protótipos. Projecções semelhantes são usadas em simulações de batalhas, nas pesquisas de engenharia genética e até no estudo da previsão do tempo. A maior parte das imagens que criam essas realidades virtuais não são filmadas ou fotografadas, e sim montadas em modelos 3D de computação gráfica, técnica que aparece em filmes como Toy Story. Mesmo com todo esse avanço ainda há muito a explorar nessa área nos próximos anos.
             Sistemas:

·         RV de Simulação: Utiliza-se, por exemplo, de dispositivos que façam com que o

usuário se sinta no mundo virtual, quando na verdade não está.

·         RV de Projeção: O utilizador está fora do mundo virtual, mas pode se comunicar

com personagens ou objetos virtuais.

·         RV Aumentada: Utiliza um capacete específico que combina imagens entre o

mundo real com o mundo virtual.

·         RV de Mesa: Utiliza de monitores e óculos em conjunto com um projetor onde o

utilizador vê o mundo virtual.

                                              Simulação de salto de pára-quedas.

Simulação da realidade

 Parte do princípio de que a realidade poderia ser simulada, talvez através de modelagem computacional, a uma qualidade indistinguível da realidade “verdadeira”. Nela podiam constar mentes conscientes que poderiam ou não saber que vivem dentro de uma simulação. Na sua forma mais intensa, a “hipótese da simulação alega que é provável que estejamos a viver tal simulação.

Diferencia-se do conceito corrente e tecnologicamente atingível de realidade virtual. Realidade virtual é facilmente distinguível da experiência da realidade “verdadeira”. Os participantes nunca tem dúvida sobre qual a realidade em que estão inseridos. Em contraste, seria difícil ou mesmo impossível definir quando se está dentro de uma realidade simulada.

A ideia de realidade simulada levanta uma série de questões:

ü  É possível, mesmo em princípio, dizer se estamos ou não em uma realidade simulada?

ü  Há alguma diferença entre uma realidade simulada e uma “realidade real”?

ü  Como deveríamos nos comportar se descobríssemos que estamos dentro de uma simulação?

Os cientistas que estudam essa possibilidade afirmam que coisas simples da vida, como um dejà-vu por exemplo, poderiam ser sinais de uma provável realidade simulada existente. Apesar de não haver prova concreta, acredita-se que sensações como o dejà-vu seriam falhas no sistema que controla essa situação de simulismo, permitindo que as mentes tivessem plena consciência de factos antes do seu ocorrido. Deve se levar em conta a percepção humana de que o tempo "corre para frente", ou seja, o dejá-vu seria fisicamente impossível, já que não há como ter uma sensação de já ter visto algo, se ainda não aconteceu. As falhas desse sistema permite-nos portanto antever situações que ainda não ocorreram, já que são apenas simulação e já estão pré-programadas dentro da mente inconsciente. Esses exemplos entre outros provariam que o que entendemos por realidade pode de alguma forma estar co-relacionada a ideia de simulismo. Entretanto, vê-se num paradigma, já que a mente humana, apesar de inconsciente, já conseguiu chegar a esse tipo de conclusão sobre o sistema que, hipoteticamente, nos manteria inconscientes. Seria-mos portanto conscientes da nossa inconsciência, o que é algo a se pensar nesse sentido.

O filme Matrix é um ótimo filme que retrata a simulação da realidade.



O jogo The Sims por exemplo é um jogo baseado na simulação da vida real. 

Características da Interatividade

è A comunicação, que estabelece uma transmissão mútua entre o utilizador e o sistema, através de dispositivos periféricos ligados ao sistema.

è O feedback, permite regular a preparação dos objetos da ambiente virtual a partir dos estímulos sensoriais recebidos do sistema pelo utilizador.

è O controlo e a resposta, permitem ao sistema regular e atuar nos comportamentos dos objetos do ambiente de trabalho.

è O tempo de resposta é o tempo que decorre entre a ação do utilizador sobre um dos objetos do ambiente virtual a e correspondente alteração criada pelo sistema.

è  A adaptabilidade, é a capacidade que o sistema tem de alterar o ambiente virtual em função das ações do utilizador sobre os objetos deste.

 

Os ambientes gráficos actuais,ergonomia e sentidos

formação, de computadores e dispositivos periféricos com mais capacidades. A qualidade dos ambientes gráficos é um aspecto particularmente importante na imersão do utilizador, principalmente quando o ambiente virtual é recriado a partir de um ambiente real, pois quanto mais reais se apresentarem aos olhos do utilizador mais imerso este poderá sentir-se no ambiente virtual.

Para tornar os ambientes gráficos mais realistas são utilizados o rendering e o mapeamento de texturas, que são duas técnicas que contribuem para a formação de imagens de boa qualidade.·
O desenvolvimento dos equipamentos é o resultado dos estudos efectuados pela ergonomia. Desta forma, evitam-se situações de mal-estar no utilizador criadas pelos equipamentos de realidade virtual devido a características como o seu peso, as suas dimensões e o seu modo de funcionamento. Devido a todos estes desenvolvimentos verificados nos ambientes gráficos e nos equipamentos disponibilizados, consegue-se actualmente estimular todos os sentidos dos utilizadores mais facilmente, de uma forma mais realista e mais imersiva.

O rendering é uma operação que permite transformar os dados gráficos em dados de imagem. Para se obter um rendering adequado é necessário definir correctamente a iluminação do ambiente e a posição relativa dos objectos no mundo virtual. Um rendering de alta qualidade requer também uma definição correcta das propriedades que fazem parte da constituição dos objectos e do mapeamento das texturas a aplicar às diferentes partes dos objectos. O desenvolvimento de equipamentos cada vez mais adaptados ao utilizador e às suas funções é o resultado dos estudos efectuados pela ergonomia. Desta forma, evitam-se situações de mal-estar no utilizador criadas pelos equipamentos de realidade virtual devido a características como o seu peso, as suas dimensões e o seu modo de funcionamento. Por exemplo, na década de 80 os equipamentos eram demasiado pesados e grandes e o seu funcionamento provocava enjoos, cansaço e fortes dores de cabeça nos utilizadores. Devido a todos estes desenvolvimentos verificados nos ambientes gráficos e nos equipamentos disponibilizados, consegue-se actualmente estimular todos os sentidos dos utilizadores mais facilmente, de uma forma mais realista e mais imersiva.

A ergonomia, ou human factors (factores humanos) ou human factors & ergonomics (factores humanos e ergonomia), expressões pelas quais é conhecida nos Estados Unidos da América, é a disciplina científica relacionada ao entendimento das interacções entre seres humanos e outros elementos de um sistema, e também é a profissão que aplica teoria, princípios, dados e métodos para projectar a fim de optimizar o bem-estar humano e o desempenho geral de um sistema.
Os ergonomistas contribuem para o projecto e avaliação de tarefas, trabalhos, produtos, ambientes e sistemas, a fim de torná-los compatíveis com as necessidades, habilidades e limitações das pessoas.

Este princípio da ergonomia estabelece que o sistema deve comportar-se segundo o padrão de interacção do utilizador com a máquina. Ou seja, a ergonomia é a disciplina científica relacionada ao entendimento das interacções entre seres humanos e outros elementos de um sistema, e também é a profissão que aplica teoria, princípios, dados e métodos para projectar a fim de optimizar o bem-estar humano e o desempenho geral de um sistema

A evolução do interface homem-máquina

A evolução histórica da interface Homem-máquina é o resultado de diversos desenvolvimentos verificados em diferentes domínios ao longo dos anos. Como principais marcos históricos desta evolução podem ser indicados os seguintes exemplos:

• Em 1958, Comeau e Bryan desenvolveram, e a empresa Philco que implementou, um protótipo de um capacete com monitores e sensores de detecção de movimentos ligado a um par de câmaras remotas. Estes sensores permitiam deslocar as câmaras de acordo com os movimentos da cabeça, criando no utilizador a sensação de presença. Posteriormente, este equipamento passou a chamar-se Head-Mounted Display (HMD).

• Em 1962, Morton Heilig, cineasta, desenvolveu um simulador denominado Sensorama que permitia ao utilizador viver de forma artificial, sentindo as sensações de uma viagem num veículo de duas rodas. Para tal, era utilizada a formação de imagens 3D, som stereo, vibrações e sensações do vento e aromas.

• Em 1968, Ivan Sutherland criou o primeiro sistema Head-Mounted Three Dimensional Display, também conhecido por capacete 3D. Em virtude desta descoberta, este investigador ficou conhecido como o precursor da realidade virtual.

• Em 1969. Myron Krueger criou o Videoplace, capturando imagens de pessoas que participavam na experiência e projectando-as em 2D numa tela em que as pessoas podiam interagir umas com as outras e com os objectos projectados nesta.

• Em 1986, a NASA criou um ambiente virtual que permitia aos utilizadores indicar comandos por voz, manipular objectos virtuais através do movimento das mãos e ouvir voz sintetizada com som 3D.

O som 3D tenta reproduzir no sistema auditivo, sensações idênticas às escutadas no mundo real.

• Em 1987 a VPL Research foi pioneira na comercialização de produtos de realidade virtual como a luva de dados (dataglove) e o capacete de visualização (head-mounted display).

Níveis segundo a acção sensorial

A interactividade relaciona-se com o despertar das sensações. Os níveis de interacção distinguem-se pelo grau de sensações que são despertadas no utilizador. Segundo a acção sensorial, os níveis de interactividade classificam-se em elevada, média e baixa.

No nível de interactividade elevada o utilizador está completamente imerso num ambiente virtual, onde são estimulados todos os seus sentidos. Os níveis de interactividade elevada são baseados em simuladores.

No nível de interactividade média apenas alguns sentidos do utilizador estão a ser utilizados e exerce um controlo limitado sobre o desenrolar da acção num ambiente virtual. Os níveis de interactividade média são onde o utilizador pode interagir (ex: jogos)


No nível de interactividade baixa o utilizador não se sente como parte do ambiente virtual e apenas alguns dos seus sentidos estão a ser utilizados. Os níveis de interactividade baixa são onde o utilizador só interage através da visão.



Publicidade criativa (baixo)

Counter strike (médio)

Ambiente imersivo (elevado)

Dos GUI aos ambientes imersivos

Os Gui ou Interface gráfica ao ser visualizado pelos utilizadores constitui um meio para a interacção destes com o computador. Uma interface gráfica transmite ao utilizador a sensação de manipulação directa dos objectos que fazem parte dela, através da utilização de dispositivos de entrada como o rato, o joystick e o teclado.

 

Os Ambientes da realidade virtual resultam do desenvolvimento e da investigação realizados com Gui. Por outro lado, através da utilização de ambientes virtuais e da estimulação de todos os sentidos do utilizador (visão, audição, tacto e outros) obtêm-se os ambientes imersivos.

Para a estimulação dos sentidos do utilizador são utilizados outros dispositivos como o capacete de visualização, as luvas de dados e os auscultadores. Assim a visão dos utilizadores deixa de ser o único sentido estimulado, transmitindo ao utilizador a sensação de imersão.

                           
Realidade Virtual / Virtual Reality from Studio Gade on Vimeo.

Realidade Imersiva e a Realidade Não Imersiva

A Realidade Imersiva consiste na sensação de inclusão experimentada pelo utilizador de um ambiente virtual, ou seja, o utilizador sente-se dentro do ambiente e a interagir com os seus elementos.

Para produzir no utilizador esta sensação, o sistema tem de conseguir estimulá-lo sensorialmente, utilizando diversos dispositivos, como:

Capacete de visualização, Luvas de dados, …

A Realidade não Imersiva  ao contrário da realidade imersiva, consiste na sensação de não inclusão experimentado pelo utilizador de um ambiente virtual, ou seja, neste caso o utilizador não se sente como parte do ambiente.

É considerado ambiente não imersivo a visualização de imagens tridimensionais através de um monitor e em que o utilizador interage com os elementos do ambiente virtual através de dispositivos, como:

 Rato, teclado e o joystick.

Tipos de Interatividade

    Os diferentes tipos de interatividade podem classificar-se em: linear, de suporte, hierárquica, sobre objetos, reflexiva, de hiperligação, de atualização e construtiva.


    Linear: no tipo de interatividade linear, o utilizador pode definir o sentido da sequência das ações desenvolvidas virtualmente, mas apenas através do avançar e retroceder, sendo assim as ações simples de gerar. Este é um tipo de interatividade reativa.

    De suporte: neste tipo de interatividade, o utilizador recebe apoio do sistema através de simples mensagens de ajuda a complexos manuais. Este é um tipo de interatividade reativa.

    Hierárquica: o utilizador navega no sistema e constrói o seu trajeto através de um conjunto de opções predefinidas. Interatividade desenvolvida de forma reativa.

    Sobre objetos: permite ao utilizador obter respostas do sistema através da ativação de objetos utilizando o rato ou um outro dispositivo apontador.

    Reflexiva: o sistema efetua perguntas ao utilizador, comparando as respostas obtidas com as de outros utilizadores ou com as de especialistas, permitindo assim uma reflexão sobre as mesmas. Este tipo de interatividade desenvolve-se de forma proativa.

    De Hiperligação: o sistema define as ligações necessárias para garantir que o acesso aos seus elementos, por parte do utilizador, seja assegurado por todos os trajetos possíveis ou relevantes, criando um ambiente flexível. Tipo de interatividade desenvolvida de forma proativa.

    De atualização: a interatividade entre o sistema e o utilizador permite criar conteúdos atualizados e individualizados em resposta às ações do utilizador. Este tipo de interatividade pode variar de um formato simples de pergunta/resposta até formatos mais complexos, os quais podem conter na sua construção, componentes de inteligência artificial. Tipo de interatividade desenvolvida de forma proativa.

    Construtiva: neste tipo de interatividade é permitido ao utilizador construir um modelo a partir do manuseamento de objetos componentes deste, atingíndo um objetivo específico. Para tal, é requirido ao utilizador seguir uma sequência correta de ações para que seja concluida uma tarefa. Este tipo de interatividade é uma extensão do tipo de interatividade de atualização e desenviolve-se de uma forma proativa.
   

Níveis segundo a relação Homem - Máquina

    Na relação Homem-máquina podem ser identificados os níveis de interatividade reativa, coativa e proativa.

    No nível de interatividade reativa, o utilizador tem um controlo limitado sobre o conteúdo do ambiente virtual. A interação e o feedback são controlados pelo sistema e seguem um caminho pré-programado, ou seja, o sistema controla o desenrolar da ação dos utilizadores.

    No nível da interatividade coativa, o utilizador tem o controlo da sequência, do ritmo e do estilo das ações desenvolvidas sobre o conteúdo do ambiente virtual.

    No nível de interatividade proactiva, o utilizador tem o controlo da estrutura e do conteúdo das ações desenvolvidas no ambiente virtual, ou seja, o utilizador controla dinamicamente o desenvolvimento do conteúdo deste.