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Teoriadainteractividade

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  • 1. 1.Introdução à Teoria da Interactividade
  • 2. 1. Do GUI aos ambientes imersivosGUI (Graphical User Interface) – Interface gráfica Constitui um meio de interacção com o computador. Transmite a sensação de manipulação directa de objectos, através da utilização de dispositivos de entrada (rato, teclado, joystick…). 2
  • 3. 1. Do GUI aos ambientes imersivosOs ambientes de realidade virtual resultamdo desenvolvimento e da investigaçãorealizados com GUI.Através da utilização de ambientes virtuaise da estimulação de todos os sentidos doutilizador (visão, audição, tacto e outros),obtêm-se os ambientes imersivos. 3
  • 4. 1. Do GUI aos ambientes imersivosPara a estimulação dos sentidos doutilizador são utilizados dispositivospara interagir com os objectos doambiente virtual.•Capacete de visualização;•Luvas de dados;•Auscultadores;• ... 4
  • 5. 1.1 Evolução histórica da interface Homem-máquinaA evolução histórica da interfaceHomem-máquina é o resultado dediversos desenvolvimentosverificados em diferentes domínios aolongo dos anos. 5
  • 6. 1.1 Evolução histórica da interface Homem-máquina Em 1958, Comeau e Bryan Desenvolveram e a empresa Philco implementou, um protótipo de um capacete com monitores e sensores de detecção de movimento. 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 de vento e aromas. 6
  • 7. 1.1 Evolução histórica da interface Homem-máquina Em 1968, Ivan Sutherland criou o primeiro sistema de Head-Mounted Three Dimensional Display também conhecido por capacete 3D. Em virtude desta descoberta, este investigador ficou conhecido como o percursor 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. 7
  • 8. 1.1 Evolução histórica da interface Homem-máquina Em 1968, a NASA criou um ambiente virtual que permita aos utilizadores indicar comandos por voz, manipular objectos virtuais através do movimento das maõs e ouvir voz sintetizda com som 3D. O som 3D tenta reproduzir no sistema auditivo humano sensações idênticas às escutadas no mundo real. 8
  • 9. 1.1 Evolução histórica da interface Homem-máquina 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 (Eyephones). 9
  • 10. 1.2 Os ambientes gráficos actuais, ergonomia e sentidos Os ambientes gráficos actuais apresentam boa qualidade, necessitando por isso de computadores e periféricos com mais capacidades. Transmitem mais facilmente ao utilizador a sensação de realidade e permitem uma análise mais correcta e cuidada da informação. 10
  • 11. 1.2 Os ambientes gráficos actuais, ergonomia e sentidos 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. 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. 11
  • 12. 1.2 Os ambientes gráficos actuais, ergonomia e sentidos 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. 12
  • 13. 1.2 Os ambientes gráficos actuais, ergonomia e sentidos 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. 13
  • 14. 1.2 Os ambientes gráficos actuais, ergonomia e sentidos 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 (peso, dimensões,…). 14
  • 15. 1.2 Os ambientes gráficos actuais, ergonomia e sentidos Nadécada de 80 os equipamentos eram demasiado pesados e grandes e o seu funcionamento provocava enjoos, cansaço e fortes dores de cabeça nos utilizadores. 15
  • 16. 1.2 Os ambientes gráficos actuais, ergonomia e sentidos Devido aos desenvolvimentos verificados nos ambientes gráficos e nos equipamentos, consegue-se actualmente estimular todos os sentidos dos utilizadores mais facilmente. 16
  • 17. 2.1 Realidade virtual / conceito• A realidade virtual consiste emambientes simulados através docomputador, permitindo aosutilizadores interagir, visualizar emanipular objectos destes. 17
  • 18. 2.1 Realidade virtual / conceito•Os ambientes podem serrecriações a partir do ambiente realou recriações originais que existemapenas no ciberespaço. 18
  • 19. 2.2 Simulação da realidade• A simulação da realidade é uma imitaçãode um sistema do mundo real.•A realidade virtual permite simularvirtualmente experiências do mundo real,economizando tempo e dinheiro e atingindoobjectivos que, muitas vezes, não seriamtão facilmente alcançados. 19
  • 20. 2.3 Realidade imersiva e não imersivaA realidade imersiva consiste na sensação deinclusão experimentada pelo utilizador de umambiente virtual, ou seja, o utilizador sente-sedentro do ambiente e a interagir com os seuselementos. Para produzir no utilizador estasensação, o sistema tem de conseguir estimulá-lo sensorialmente, utilizando diversosdispositivos, como:-Capacete de visualização, Luvas de dados, … 20
  • 21. 2.3 Realidade imersiva e não imersivaA realidade não imersiva , ao contrário darealidade imersiva, consiste na sensação denão-inclusão experimentado pelo utilizadorde um ambiente virtual, ou seja, neste casoo utilizador não se sente como parte doambiente. 21
  • 22. 2.3 Realidade imersiva e não imersivaÉ considerado ambiente não imersivo avisualização de imagens tridimensionaisatravés de um monitor e em que outilizador interage com os elementos doambiente virtual através de dispositivoscomo o rato, teclado e o joystick. 22
  • 23. 2.3 Realidade imersiva e não imersiva /Dispositivos• HMD (Head-Mounted Display)Visualização – Capacete de visualização.•BOOM (Binocular Omni-Oriented Monitor)Visualização – Caixa móvel para visão estereoscópica.•Crystal EyeVisualização – Óculos para visualizaçãoestereoscópica, permitindo um campo de visão amplo.•CAVE ( Cave Automatic Virtual Envinonment) –Visualização – Espaço delimitado por três ou maisparedes de projecção stereo para visualizaçãointeractiva. 23
  • 24. 2.3 Realidade imersiva e não imersiva /Dispositivos• DatagloveControlo e manipulação – Luva electrónica que permitecapturar os movimentes das mãos ( e dos dedos) e usá-los para interagir com o utilizador.•SpacemouseControlo e manipulação – Dispositivo que permite umalto controlo do movimento, aumentando aprodutividade e o conforto dos utilizadores que utilizamaplicações de software 3D.•HeadphoneAudição – Permite ouvir sons provenientes decomputador. 24
  • 25. 2.3 Realidade imersiva e não imersiva /Dispositivos• Fatos de realidade virtualControlo e manipulação – Indumentária que permite ainteracção do utilizador com o mundo virtual.•Ring MouseControlo e manipulação – Rato 3D sem fios. A suaposição, XYZ, é detectada através de sensores ultra-sónicos no espaço. Muito utilizado em ambientesvirtuais.•GyroPointDeskControlo e manipulação – Dispositivo semelhante ao ratode um computador, mas com a particularidade de podertrabalhar no ar, pois possui um giroscópio e comunicapor rádio com o computador. 25
  • 26. 3. Interactividade3.1. Conceito A interactividade num ambiente virtual consiste na possibilidade de o utilizador dar instruções ao sistema através de acções efectuadas neste e nos seus objectos. O sistema, em função das acções, transforma-se e adapta-se, criando novas situações ao utilizador. 26
  • 27. 3.2. Características ou componentes• Comunicação – estabelece umatransmissão recíproca entre o utilizador e osistema, através de dispositivos periféricosligados ao sistema.• Feedback – permite regular amanipulação dos objectos do ambientevirtual a partir dos estímulos sensoriaisrecebidos do sistema pelo utilizador. 27
  • 28. 3.2. Características ou componentes• Controlo e resposta – permitem aosistema regular e actuar noscomportamentos dos objectos do ambientevirtual.• Tempo de resposta – é o tempo quedecorre entre a acção do utilizador sobreum dos objectos do ambiente virtual e acorrespondente alteração criada pelosistema, 28
  • 29. 3.2. Características ou componentes• Adaptabilidade – é a capacidade que osistema possui de alterar o ambiente virtualem função das acções do utilizador sobre osobjectos deste. 29
  • 30. 3.3. Níveis segundo a relação Homem-máquinaNa relação Homem-máquina podem seridentificados os níveis deinteractividade reactiva,coactia e proactiva. 30
  • 31. 3.3. Níveis segundo a relação Homem-máquinaReactiva – o utilizador tem umcontrolo limitado sobre o conteúdo doambiente virtual. A interacção e ofeedback são controlados pelosistema e seguem um caminho pré-programado, ou seja, o sistemacontrola o desenrolar da acção dosutilizadores. 31
  • 32. 3.3. Níveis segundo a relação Homem-máquinaCoactiva – o utilizador tem ocontrolo da sequência, do ritmo e doestilo das acções desenvolvidas sobreo conteúdo do ambiente virtual. 32
  • 33. 3.3. Níveis segundo a relação Homem-máquinaProactiva – o utilizador tem ocontrolo da estrutura e do conteúdodas acções desenvolvidas noambiente virtual, ou seja, o utilizadorcontrola dinamicamente odesenvolvimento do conteúdo deste . 33
  • 34. 3.4. Níveis segundo a acção sensorialSegundo a acção sensorial, os níveis de interactividade classificam-se em elevada, média e baixa 34
  • 35. 3.4. Níveis segundo a acção sensorialElevada – o utilizador estácompletamente imerso numambiente virtual, onde sãoestimulados todos os seussentidos. 35
  • 36. 3.4. Níveis segundo a acção sensorialMédia – apenas alguns sentidosdo utilizador estão a ser utilizadose exerce um controlo limitadosobre o desenrolar da acção numambiente virtual. 36
  • 37. 3.4. Níveis segundo a acção sensorialBaixa – o utilizador não se sentecomo parte do ambiente virtual eapenas alguns dos seus sentidosestão a ser utilizados. 37
  • 38. 3.5. Tipos de interactividadeLinear – o utilizador pode definir osentido da sequência das acçõesdesenvolvidas no ambiente virtual,mas apenas acedendo à seguinte ouà precedente. Numa interacção linearas acções são mais simples de gerar.Este tipo de interactividadedesenvolve-se de forma reactiva. 38
  • 39. 3.5. Tipos de interactividadeDe suporte – o utilizador recebe dosistema apoio sobre o seudesempenho através de simplesmensagens de ajuda a complexosmanuais. Este tipo de interactividadedesenvolve-se de forma reactiva. 39
  • 40. 3.5. Tipos de interactividadeHierárquica – o utilizadornavega no sistema através de umconjunto predefinido de opções,podendo seleccionar um trajecto.Este tipo de interactividadedesenvolve-se de forma reactiva. 40
  • 41. 3.5. Tipos de interactividadeSobre objectos – o utilizadoractiva objectos usando o rato ouum outro dispositivo apontadorpara obter respostas do sistema.Estes objectos alteram o seufuncionamento de acordo comdeterminados factores. 41
  • 42. 3.5. Tipos de interactividadeReflexiva – o sistema efectuaperguntas que o utilizador responde. Estepode comparar as suas respostas com asde outros utilizadores ou com as deespecialistas, permitindo, desta forma,uma reflexão sobre as mesmas. Estetipo de interactividade desenvolve-se deforma proactiva. 42
  • 43. 3.5. Tipos de interactividadeDe hiperligação – o sistema defineas ligações necessárias para garantir queo acesso aos seus elementos, por partedo utilizador, seja assegurado por todosos trajectos possíveis ou relevantes,criando um ambiente flexível. Este tipo deinteractividade desenvolve-se de formaproactiva. 43
  • 44. 3.5. Tipos de interactividadeDe actualização – a interactividade entre osistema e o utilizador permite gerar conteúdosactualizados e individualizados em resposta àsacções do utilizador. Este tipo deinteractividade pode variar de um formatosimples de perguntas e de respostas atéformatos mais complexos que podemincorporar na sua construção componentes deinteligência artificial. Este tipo deinteractividade desenvolve-se de formaproactiva. 44
  • 45. 3.5. Tipos de interactividadeConstrutiva – o utilizador constróium modelo a partir do manuseamentode objectos componentes deste,atingindo um objectivo específico. Paratal, o utilizador tem de seguir umasequência correcta de acções para que atarefa seja concluída. Este tipo deinteractividade é uma extensão do tipode interactividade de actualização edesenvolve-se de forma proactiva. 45
  • 46. 4. Como avaliar soluções interactivasAs soluções interactivas de realidade virtualtêm como objectivo principal oenvolvimento do utilizador interagindo numambiente que não é real. Estas soluçõesnecessitam de ser avaliadas,nomeadamente nos aspectos relacionadoscom as questões tecnológicas utilizadas, asalterações provocadas ao nível psicológicoe social dos utilizadores e a qualidade daaplicação. 46
  • 47. 4. Como avaliar soluções interactivas / característicasPara avaliar soluções interactivas, deuma forma mais completa e objectiva,analisam-se as seguintes características:• funcionamento dos dispositivos periféricose a sua ergonomia.• qualidade gráfica dos ambientes virtuais eo seu realismo perante o olhar doutilizados. 47
  • 48. 4. Como avaliar soluções interactivas / características• contributo para a imersão doutilizador.• utilização adequada das cores.• aspectos virtuais.• qualidade adequada do som.• qualidade da estimulação táctil e dapercepção da força. 48
  • 49. 4. Como avaliar soluções interactivas / características• funcionamento e objectivos dasimulação;• outras características maisespecíficas relacionadas com a área oudomínio em que se insere. 49
  • 50. 5. O desenho de soluções interactivasO desenho de soluções interactivasdeve ser precedido dolevantamento de todos os requisitosenvolvidos, podendo este ser maisou menos complexo, de acordocom o tamanho e a complexidadedestas. 50
  • 51. 5. O desenho de soluções interactivas / requisitos• Definição da solução interactiva adesenvolver.• Caracterização do tipo de imersãopretendido.• Avaliação, caracterização e suportedos vários dispositivos a utilizar. 51
  • 52. 5. O desenho de soluções interactivas / requisitos• Definição da capacidade de percepçãodos movimentos do utilizador.• Avaliação de recursos e capacidades.• Selecção das ferramentas a utilizar nodesenvolvimento.• Criação e edição de formas geométricas etexturas. 52
  • 53. 5. O desenho de soluções interactivas / requisitos• Descrição da visão estereoscópica.• Caracterização do hardware, dosoftware e do suporte de rede.• Modelação da acção física dosistema. 53
  • 54. 5. O desenho de soluções interactivas / ferramentasExistem diversas ferramentas para a criação desoluções interactivas no âmbito da realidadevirtual:• DI-Guy  permite adicionar características docomportamento humano a acontecimentossimulados em tempo real. Cada característicaaltera-se de forma realista, responde acomandos simples e movimenta-se no ambientede acordo com as indicações. Estascaracterísticas são animadas de forma 54
  • 55. 5. O desenho de soluções interactivas / ferramentasGizmo3D  é uma solução completa paraa industria, aplicações militares e jogos.Para além de ser usado pelos serviçosmilitares é também utilizada na indústriaespacial. Permite desenvolver formasgeométricas de uma forma rápida, sombrasem tempo real, estruturas recursivas,ambientes e animação. 55
  • 56. 5. O desenho de soluções interactivas / ferramentasVirtus Walk Through Pro  permite umavisualização 3D intuitiva. Possuiferramentas de modelação e de edição, criaperspectivas correctas com o mapeamentode texturas, tem capacidade de exportarVRML (Virtual Reality Modeling Language) ecombina a capacidade de rendering 3D emtempo real com as movimentaçõesdetectadas. 56
  • 57. 5. O desenho de soluções interactivas / ferramentasWorldToolKit para Windows  permite odesenvolvimento de ambientes 3Dsimulados e aplicações de realidade virtual.É uma livraria orientada a objectos com umalto nível de funções para configuração,interacção e controlo da simulação emtempo real. 57
  • 58. 5. O desenho de soluções interactivas / ferramentasVRML  Linguagem de programaçãode ambientes virtuais de rede parainternet, podendo as suas aplicaçõesser executadas na maioria dosbrowsers. 58
  • 59. 5. O desenho de soluções interactivas / ferramentasCAVELib  é a API (Aplication Programmer´sInterface) mais utilizada para odesenvolvimento de aplicações visualmenteimersivas. É uma plataforma que permitecriar um produto final de alta qualidade quepode ser executado em diferentes sistemasoperativos, como o Windows, o Linux, oSolaris e o IRIX, e independente dossistemas de visualização utilizados. 59

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