Museu 3I: Publicação e Visitação Online de Acervos Tridimensionais
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O presente artigo tem como objetivo apresentar parte do desenvolvimento de um museu virtual tridimensional imersivo, interativo e itinerante. O diferencial do mesmo em relação a outros já ...

O presente artigo tem como objetivo apresentar parte do desenvolvimento de um museu virtual tridimensional imersivo, interativo e itinerante. O diferencial do mesmo em relação a outros já existentes é a possibilidade do visitante escolher quais obras de arte deseja visualizar enquanto navega no museu. Outra funcionalidade inovadora é a aplicação do curador, com a qual qualquer pessoa que possua uma peça tridimensional no formato X3D pode enviá-la para a base de acervos, tornando-a disponível para exposição no museu.


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    Museu 3I: Publicação e Visitação Online de Acervos Tridimensionais Museu 3I: Publicação e Visitação Online de Acervos Tridimensionais Document Transcript

    • Museu 3I: Publicação e Visitação Online de Acervos Tridimensionais Eduardo de Lucena Falcão e Liliane dos Santos Machado Laboratório de Tecnologias para o Ensino Virtual e Estatística Universidade Federal da Paraíba - CCEN eduardolfalcao@gmail.com, liliane@di.ufpb.br Resumo comerciais. Deste modo, também é possível a construção de museus virtuais tridimensionais com o O presente artigo tem como objetivo apresentar objetivo principal de disseminação cultural.parte do desenvolvimento de um museu virtualtridimensional imersivo, interativo e itinerante. O 2. Museus Virtuais Tridimensionaisdiferencial do mesmo em relação a outros já existentesé a possibilidade do visitante escolher quais obras de Museus virtuais 3D são ambientes virtuais quearte deseja visualizar enquanto navega no museu. buscam representar tridimensionalmente museus reaisOutra funcionalidade inovadora é a aplicação do ou imaginários. A partir deste conceito, foramcurador, com a qual qualquer pessoa que possua uma encontrados na literatura alguns museus virtuaispeça tridimensional no formato X3D pode enviá-la tridimensionais. O Museu Arqueológico Virtual depara a base de acervos, tornando-a disponível para Herculano (http://www.capware.it) e o Museu Virtualexposição no museu. Islâmico (http://www.discoverislamicart.org/) têm como características comum a preservação de Abstract patrimônio histórico-cultural. Além destes, foram encontrados os: This paper aims to present part of the development  museuM: tem como diferencial a forma deof an immersive, interactive and itinerant three- disponibilização (aparelhos móveis);dimensional virtual museum. The advantage of it in  Museu Virtual 3D – SoftVali: tem comorelation to other existing ones is the possibility of the objetivo auxiliar a educação, e possui umavisitor chooses which artwork wants to view while aplicação para o curador;browsing the museum. Another innovative feature is  Museu Nacional do Rio de Janeiro: objetivathe application of the curator, in which anyone with a preservação do patrimônio histórico-culturalthree dimensional piece in X3D format, can send it to brasileiro.the Base Collection making it available to the museum. 2.1. museuM [7]1. Introdução O museuM utiliza o paradigma m-Learning (mobile Com a constante evolução tecnológica, o uso de learning) para utilizar a mobilidade dos dispositivostécnicas de Realidade Virtual (RV) tem aumentado móveis para disponibilização de um museu virtualexpressivamente tanto no meio comercial como no tridimensional. No museuM é possível visualizar obrascientífico. Conceitos relacionados à visualização de arte 3D disponibilizadas nas salas do museu, e suastridimensional e interatividade, são utilizados para respectivas descrições. O museuM foi construídoprover ao usuário ambientes virtuais tridimensionais utilizando a plataforma J2ME (Java 2 Micro Edition) ecom maior imersão. a biblioteca gráfica 3D M3G (Mobile 3D Graphics), Segundo [1], a RV é uma simulação na qual a para prover ao usuário a vantagem de poder acessar talComputação Gráfica é utilizada pra criar um mundo de ambiente tridimensional de qualquer lugar, ou atéaparência realista. Esses mundos são denominados mesmo estando em movimento, fazendo-se necessárioambientes virtuais. Neste contexto, podem ser citados apenas telefones celulares ou PDAs. A Figura 1 abaixoambientes virtuais tridimensionais para suporte a exibe uma visão ampla de uma das salas do museuM.educação[2,3], entretenimento[4], treinamento[5],preservação do patrimônio histórico[6], e fins
    • dinossauros, similares aos expostos no museu real. A Figura 3 exibe a exposição de um dinossauro 3D no MNRJ. Figura 1 – Vista interna de uma sala do museuM.2.2. Museu Virtual 3D – SoftVali [8] Figura 3 – Exposição de um dinossauro 3D no MNRJ. O Museu Virtual 3D – SoftVali é uma proposta demuseus virtuais tridimensionais para auxílio a 3. X3Deducação. Neste museu a tridimensionalidade éabordada pelo espaço físico do mesmo, possuindo X3D (eXtensible 3D) é o padrão definido peloapenas quadros em suas exposições. O fator grupo Web3D para distribuição de conteúdosinteressante é que neste museu existe uma aplicação na tridimensionais e interativos, principalmente através daqual o usuário escolhe quais imagens deseja visualizar. Internet [10]. Ele é utilizado para construir ambientesEstas exposições são armazenadas em um banco de virtuais tridimensionais complexos, sendo um padrãodados para que posteriores visitantes possam visualizar aberto que permite descrever em um arquivo formas ea exposição de outras pessoas. Este museu tem como comportamentos destes ambientes.objetivo ser utilizado por estudantes do Ensino O antigo padrão internacionalmente aceito era oFundamental em atividades de sala de aula. A Figura 2 VRML (Virtual Reality Modeling Language).exibe uma exposição no Museu SoftVali. Inicialmente este formato de arquivo conseguia descrever apenas simples cenários estáticos, e aos poucos foi ganhando novas funcionalidades e mais interatividade. Devido a esta necessidade de evolução surgiu o X3D. Nesta evolução foram aproveitados os principais conceitos introduzidos pelo VRML, utilizando suas idéias básicas e promovendo a ampliação delas com a incorporação de novas funcionalidades. A principal mudança está no novo formato de codificação adotado: O XML. O XML (Extensible Markup Language) é um padrão bastante conhecido e robusto, que proporciona maior facilidade para integrar tais aplicações 3D com a Web. Além disto, desenvolvedores de aplicativos que Figura 2 – Exemplo de exposição no Museu utilizam o X3D passaram a poder utilizar ferramentas SoftVali. de suporte ao XML, como a API (Application Programming Interface) JDOM que ajuda a ler e gerar2.3. Museu Nacional do Rio de Janeiro [9] arquivos XML através da linguagem Java. Com esta mudança, o X3D possui agora uma arquitetura O Museu Nacional do Rio de Janeiro (MNRJ) foi modularizada, permitindo uma maior extensibilidade ereconstruído tridimensionalmente para exposições flexibilidade [11]. Deste modo as aplicações podem seratravés da Internet. Como vantagens têm-se além do mais facilmente desenvolvidas pela possibilidade defácil acesso ao mesmo, a preservação do patrimônio não precisarem implementar de uma vez todas ashistórico. Para tal, são disponibilizadas modelos funcionalidades definidas nas especificações do X3D.tridimensionais de fósseis de vertebrados, e
    • As especificações do X3D [12] são uma série de autor possa acessar e alterar o grafo de cena enquantodocumentos produzidos pelo grupo Web3D que ele é executado [14]. Este acesso permite ao autordefinem e detalham geometrias e comportamentos do obter informações sobre os nós e campos do grafo depadrão [10]. Dentre os conteúdos abordados nas cena, notificar e receber eventos destes nós, e alterarespecificações, existem documentos apropriados para a seus valores para realizar modificações no ambienteexplicação da codificação de um arquivo X3D, (em tempo de execução), tornando-o interativo.incluindo vários aspectos como: tipos de campos, tipos Deste modo, os browsers X3D desenvolvem suasde nós, expressões que definem rotas, etc. Um fator próprias APIs em conformidade com os documentosinteressante é que as funcionalidades primitivas (como especificados por [14] para prover tais serviços aosnós e campos) são especificadas de forma neutra, criadores de ambientes virtuais tridimensionais X3D.tornando-as independente de qualquer formato de Este acesso ao grafo de cena pode ocorrer de formacodificação e browser. externa ao arquivo X3D, por linguagens de A visualização de ambientes virtuais X3D é programação ou de script como JAVA e ECMAScript,realizada através de browsers específicos que ou de forma interna, apenas possível por linguagens deconsistem em aplicações capazes de interpretar e script.processar os arquivos X3D, apresentando os modelos Adicionalmente, o autor pode obter dados sobre astridimensionais, animados ou não, e permitindo configurações do browser e manipulá-las a partir deinterações do usuário com os objetos. Estes browsers, aplicações externas. A SAI provê métodos para que ocomumente chamados de navegadores ou players, desenvolvedor seja capaz de instanciar browsers X3Dpodem se apresentar como plugins ou applets em com as configurações desejadas a partir de linguagensnavegadores Web, como o Internet Explorer ou de programação. Como exemplo pode ser citado oMozilla Firefox, ou como aplicações independentes browser Xj3D, que foi desenvolvido na linguagem de[11]. programação Java, e disponibiliza a API SAI para que Nós X3D são os elementos fundamentais que criadores de ambientes virtuais X3D que utilizarem ocompõem o grafo de cena. Cada nó é formado por uma Xj3D como browser possam ter acesso ao grafo deseqüência dos campos que o representa. Estes nós e cena e configurações do browser.seus agrupamentos descrevem as funcionalidades Muitos programas que utilizam ambientes virtuaisdisponibilizadas pelo X3D utilizadas para descrição e X3D precisam de uma diferente interface gráfica quecomportamentos dos objetos nos ambientes virtuais. se adapte às necessidades de sua aplicação. Este é umOs campos servem para especificar os atributos e dos motivos pelo qual o Xj3D é bastante utilizado nocaracterísticas dos nós X3D. âmbito acadêmico [16, 17] (pesquisas científicas, teses A interatividade de uma cena X3D pode ser de mestrado), pois provê uma fácil readaptação dacaracterizada por mudanças de posição, orientação, interface gráfica do usuário através da integração detamanho, cores ou outras características pertinentes aos sua API SAI com o pacote Swing de Java.campos do nó X3D, resultando em uma animação.Eventos e rotas são as funcionalidades do X3D que 4. O Museu Virtual 3Ipermitem adicionar tais comportamentos a objetos doambiente virtual de forma simples. Para interações O Museu Virtual Tridimensional 3I (Imersivo,mais complexas são utilizados o nó Script e a API SAI Interativo e Itinerante) consiste de um ambiente virtual(Scene Access Interface) que permite o controle do que representará um museu com capacidade degrafo de cena através de linguagens de programação exposições itinerantes. Para tal, o visitante terá a[14]. oportunidade de escolher (enquanto navega no ambiente) quais peças 3D deseja visualizar em sua3.1. SAI (Scene Access Interface) exposição. As peças escolhidas serão carregadas e o usuário terá a oportunidade de interagir com as Os objetivos da maioria dos ambientes virtuais mesmas. Outro fator interessante é que qualquer pessoatridimensionais são de prover ao usuário um grau de pode ser o “curador” do museu, e adicionar novasimersão que o faça esquecer que está em uma obras no acervo do museu (banco de modelos 3D).simulação [15]. Seja na representação de ambientesreais ou imaginários, tais mundos possuem alto grau de 4.1. Arquitetura Propostacomplexidade para representar os comportamentos dosmesmos. Neste contexto, a SAI proveniente do X3D Através da Figura 4 pode-se observar a Arquiteturaapresenta-se como alternativa para estas finalidades. do Museu Virtual 3I proposta. Esta arquitetura é A SAI é o conjunto de serviços padrão composta por três módulos: Aplicação - Visitante doespecificados pelo grupo Web3D, que são Museu, Aplicação – Curador do Museu, e Base dedisponibilizados pelos browsers X3D para que um Acervos. Dessa maneira o museu dará ao visitante a
    • capacidade de criar suas próprias exposições novas peças à Base de Acervo, e listar todas as obrasitinerantes, em tempo-real de navegação. para editá-las ou excluí-las. 4.2. Desenvolvimento Para o desenvolvimento do módulo da Aplicação – Visitante do Museu foram definidas duas etapas:  modelagem tridimensional do museu;  desenvolvimento da aplicação e interface gráfica a ser utilizado pelo visitante. A modelagem tridimensional do museu virtual foi concebida como primeira atividade a ser executada. Para isso foi utilizado o Blender, que é um software livre e de código aberto para modelagem 3D, e que possui exportador para o formato X3D. Como o museu será disponibilizado na Internet, a modelagem foi otimizada em um nível que a qualidade gráfica do ambiente virtual não inviabilizasse o uso devido o tamanho de sua carga. Deste modo, foram utilizadas texturas com pequeno tamanho de carga, mas que provêem uma aparência realista ao ambiente. Adicionalmente foram utilizadas as tags especiais DEF/USE referentes ao X3D, em todos os objetos tridimensionais que se repetiam, para evitar replicação desnecessária de código, e conseqüentemente aumentar a velocidade de transmissão via Internet dos modelos tridimensionais. Para a interface gráfica da Aplicação – Visitante do Museu será utilizada a linguagem de programação Java em conjunto com a API SAI proveniente do browser Xj3D, para obter uma instância do visualizador e incorporá-lo à interface gráfica desenvolvida com a API Swing. Nesta aplicação o visitante terá acesso a um menu que listará todas as obras da Base de Acervos de Peças 3D. Deste modo, o usuário poderá escolher quais peças tridimensionais deseja visualizar na exposição, e as mesmas serão carregadas em tempo de execução. Figura 4 – Módulos da Arquitetura do Museu Para o desenvolvimento do módulo da Base de Virtual 3I. Acervos de Peças 3D foram definidas três etapas:  estudo de Sistemas de Gerenciamento de A Aplicação – Visitante do Museu apresenta uma Bancos de Dados adequados (SGBD);Interface Gráfica para o usuário navegar no museu  implementação da comunicação entre o SGBDvirtual. Nesta interface o usuário navegará no ambiente e módulos Aplicação – Visitante do Museu evirtual 3D do museu, e paralelamente serão Aplicação Curador do Museu;apresentados menus no qual o visitante poderá listartodas as obras disponíveis no acervo e escolher as que  adição das primeiras peças à Base de Acervos.mais lhe interessarem para carregar no ambiente. Tais Para a comunicação da Base de Acervos de Peçaspeças serão carregadas sobre as pilastras, e assim o 3D com a Aplicação – Visitante do Museu seráusuário poderá interagir com as mesmas. desenvolvido uma relação cliente-servidor, no qual o A Base de Acervos é responsável pelo cliente (visitante) enviará as requisições das peças 3D aarmazenamento de todas as peças pertencentes ao serem expostas, e o servidor (Base de Acervos) enviarámuseu, bem como as informações relacionadas às as obras requisitadas ao cliente. Através da SAI, taismesmas. peças serão carregadas no Museu Virtual 3I em tempo Já a Aplicação – Curador do Museu apresenta uma real. A comunicação da Base de Acervos com aInterface Gráfica na qual o curador poderá adicionar Aplicação – Curador do Museu será desenvolvida de
    • forma análoga: através da rede o Curador poderá processo de adequação da peça, envia-se a obra para oadicionar novas obras na Base de Acervos, assim como acervo clicando no botão “Enviar Peça para o Acervo”.excluí-las, ou carregá-las para uma possível A Figura 7 apresenta uma captura de tela da interfaceatualização. gráfica desta aplicação. Após a conclusão de todas as implementações econfigurações no módulo da Base de Acervos, serãoadicionadas as primeiras obras de arte no mesmo, paraque o Museu Virtual 3I esteja disponível para asprimeiras exposições. No desenvolvimento do módulo da Aplicação –Curador do Museu foi definida a seguinte etapa:  desenvolvimento da aplicação e interface gráfica a ser utilizado pelo curador; A interface gráfica da Aplicação – Curador doMuseu será desenvolvida analogamente à interfacegráfica do Visitante do Museu, sendo utilizadas asmesmas ferramentas. Nesta aplicação, o curador Figura 5 – Entrada do Museu Virtual 3I.poderá carregar sua própria obra de arte, visualizando-a no browser Xj3D embutido na aplicação. Nestevisualizador será carregado o ambiente virtual doCurador do museu, que possuirá uma pilastra e umpainel textual. O Curador terá a capacidade de ajustarsua obra de arte sobre a pilastra, escalonando etransladando-a, até que a mesma se adéqüeperfeitamente ao ambiente. Além disto, será possíveladicionar um texto descritivo ao painel textual, comuma imagem ilustrativa, para que o visitante possaobter mais informações sobre a peça exposta. Comtodos os ajustes efetuados, a peça poderá ser enviada àBase de Acervos, tornado-se disponível à exposição no Figura 6 – Vista interna do Museu Virtual 3I.Museu Virtual 3I.5. Resultados Como resultados parciais foram obtidosaproximadamente 70% do Museu Virtual 3I modelado.Para que o visitante sinta-se imerso em um museu,foram utilizados objetos que freqüentemente compõemum museu como: parede de tijolos envelhecidos, pisode taco, escadaria, esculturas de arte, colunas, etc. AFigura 5 exibe a entrada do museu com os itensanteriormente citados. Já a Figura 6, mostra o visitante Figura 7 – Interface gráfica da Aplicação –no primeiro piso, visualizando a parte interna do Curador do Museu.museu. Atualmente, a Aplicação – Curador do Museupossui uma única opção implementada: adicionar peça. 6. Considerações FinaisNesta opção o Curador poderá carregar o arquivo deseu computador no visualizador acoplado (Xj3D), e Pode-se observar que o Museu Virtual 3I aproveitouajustar o correspondente modelo tridimensional à algumas características importantes de outros trabalhospilastra. Para isso, devem-se preencher os campos correlatos, como a capacidade de adicionar novas obrastranslação e escala, e clicar no botão “Atualizar no acervo (curador), e capacidade de interação que oCenário” para verificar a nova posição da peça. Além visitante terá com a peça tridimensional.disto, o Curador poderá adicionar um texto descritivo Adicionalmente, no Museu 3I o visitante terá asobre a obra, e carregar uma imagem ilustrativa da oportunidade de escolher quais peças deseja visualizarmesma, que serão dispostos no painel textual na sua exposição, ao mesmo tempo em que navega noposicionado ao lado da pilastra. Ao final de todo esse museu.
    • O projeto Museus Virtuais 3I está em [6] Marques, M.A.; Costa, T.K.L.; Machado, L.S.; Nettos,desenvolvimento. Como próximas etapas, foram C.X.A. (2009) Representação do Sítio Arqueológico da Pedradefinidas a finalização da comunicação entre os de Ingá com Realidade Virtual. In: Anais do Workshop demódulos Aplicação - Curador do Museu e Aplicação - Realidade Virtual e Aumentada, Santos, Brazil.Visitante do Museu com a Base de Acervos, [7] Marçal, E., Santos, R., Vidal, C., Andrade, R., Rios, R.modelagem tridimensional do museu, e finalização da (2005) “museuM: Uma Aplicação de m-Learning comimplementação da Aplicação – Visitante do Museu. Na Realidade Virtual”, em Seminário Integrado de Software eAplicação – Curador do Museu, visa-se implementar Hardware (SEMISH).mais duas opções: excluir peça, e listar acervo. Após a conclusão das etapas anteriormente citadas, [8] Seára, E. F. R., Benitti, F. B. V., Raabe, A. (2005) “ Atem-se como objetivo a disponibilização do Museu Construção de um Museu Virtual 3D para o EnsinoVirtual 3I via Internet, mais especificamente através de Fundamental”, em INFOCOMP (Journal of Computeruma applet. Para tal, a Base de Acervos contará Science).inicialmente com duas seções de obras tridimensionais,uma de objetos arqueológicos, e outra contendo [9] Monnerat, M.C., Romano, P. S. R., Grilo, O. N.,estruturas da anatomia facial. Haguenauer, C., Azevedo S. A. K., Cunha, G. G. (2008) Finalmente, uma avaliação mais precisa do Museu “Exposição virtual de vertebrados fósseis do Museu Nacional3I será realizada com o objetivo de verificar a da UFRJ”, em Congresso Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimento em Design.usabilidade e aceitação entre diversos usuários deperfis diferentes. [10] Brutzman, D., Daly, L., (2007) “X3D: 3D Graphics for Web Authors”. Morgan Kaufmann Publishers.7. Agradecimentos [11] Web3D Consortium, “X3D – FAQ (Frequented Asked Este trabalho insere-se no contexto do sub-projeto Questions)”. Online:Arte Itinerante com Museus Virtuais vinculado ao http://www.lsi.usp.br/~lsoares/x3d/faq.html. Acesso em: agosto/2010.projeto Virtualidade Imersiva e Interativa baseada emCloud Computing financiado pelo Ministério da [12] Web3D, “X3D Public Specifications”. Online:Cultura através do edital XPTA.Labs. www.web3d.org/x3d/specifications. Acesso em agosto/2010.8. Referências [13] Web3D Consortium – Public X3D Wiki, “Player support for X3D components – Web3D.org”. Online:[1] Burdea, G. C., Coiffet P. (2003) “Virtual Reality http://www.web3d.org/x3d/wiki/index.php/Player_support_fTechnology”, Wiley-Interscience John Wiley & Sons, p. 1–8, or_X3D_components. Acesso em julho/2010..Second Edition. [14] Web3D, “Extensible 3D (X3D). Part 2: Scene access[2] Falcão, E.L.; Machado, L.S. (2010) Um Laboratório interface (SAI). ISO/IEC 197752.2: 2009”. Online:Virtual Tridimensional e Interativo para Suporte ao Ensino http://www.web3d.org/x3d/specifications/ISOIECFDIS1977de Física. In: Proc. Congresso da Sociedade Brasileira de 52.2X3DSceneAccessInterface/index.html. Acesso emComputação - Workshop sobre Informática na Escola, agosto/2010.p.1285-1293. Belo Horizonte. [15] Eco, Umberto. “Travels in Hyper-Reality”, Trans. W.[3] L. S. Machado, T. K. L. Costa, R. M. Moraes, “A 3D Weave, London: Picador, 1986.Intelligent Campus to Support Distance Learning”, em Proc.of Information Technology based Higher Education and [16] Costa, T. K. L., Machado, L. S., (2008) “Uma EstruturaTraining (ITHET2006), Sydney, 2006. para a Representação de Ambientes Reais Através de Ambientes Virtuais Dispostos na Internet”. Em Proc. X[4] S. Kumar, J. Chhugani, C. Kim, D. Kim, A. Nguyen, Symposium on Virtual and Augmented Reality (SVR). JoãoP.Dubey, C. Bienia, Y. Kim, “Second Life and the New Pessoa, Brazil.Generation of Virtual Worlds”, em IEEE Computer, Volume41, Number 8. 2008. [17] Meiguins, B. S., Sousa, M. P. A., Guedes, L. A., Garcia, M. B., Meiguins, B. S. (2002) “Ambientes Virtuais[5]G. Burdea, P. Coiffet, “Virtual Reality Technology”. John Tridimensionais para Simulação de Experiências da FísicaWiley e Sons, Nova Iorque, 1994. Fundamental”, em XIII Simpósio Brasileiro de Informática na Educação, SBC.