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TCC - PUBLICAÇÃO E ACESSO A CONTEÚDOS 3D ATRAVÉS DA WEB: O CASO DO MUSEU3I
 

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TCC - PUBLICAÇÃO E ACESSO A CONTEÚDOS 3D ATRAVÉS DA WEB: O CASO DO MUSEU3I

Monografia sobre o desenvolvimento de um museu virtual 3D para a internet.

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    TCC - PUBLICAÇÃO E ACESSO A CONTEÚDOS 3D ATRAVÉS DA WEB: O CASO DO MUSEU3I TCC - PUBLICAÇÃO E ACESSO A CONTEÚDOS 3D ATRAVÉS DA WEB: O CASO DO MUSEU3I Document Transcript

    • EDUARDO DE LUCENA FALCÃOPUBLICAÇÃO E ACESSO A CONTEÚDOS 3DATRAVÉS DA WEB: O CASO DO MUSEU3I Trabalho de Conclusão de Curso apresentada ao Departamento de Informática da Universidade Federal da Paraíba para obtenção do título de Bacharel em Ciência da Computação. João Pessoa 2011
    • EDUARDO DE LUCENA FALCÃOPUBLICAÇÃO E ACESSO A CONTEÚDOS 3DATRAVÉS DA WEB: O CASO DO MUSEU3I Trabalho de Conclusão de Curso apresentada ao Departamento de Informática da Universidade Federal da Paraíba para obtenção do título de Bacharel em Ciência da Computação. . Orientadora: Profa. Dra. Liliane dos Santos Machado João Pessoa 2011
    • iiiDedico a minha família, que é o a-licerce da minha vida.
    • iv Agradecimentos Aos meus pais, Marcelo e Virgínia, principais responsáveis pela minha edu-cação e caráter. A pessoa que sou hoje devo a eles. Agradeço pelo amor incondicio-nal, e pelo esforço empreendido na minha educação. Aos meus irmãos, Fabio e Rafael, que sempre me apoiaram em todos osmomentos, oferecendo carinho e conselhos, me ajudando a crescer e amadurecer. À minha avó Geruza, por ter me ajudado a dar os primeiros passos nos es-tudos, sempre com carinho e dedicação. À minha avó Lourdes (in memoriam), peloexemplo de pessoa e caráter que me transmitiu, além do imenso amor que tinha pormim. Ao meu avô Antenor (in memoriam) , pelo exemplo do homem simples degrande coração, pelos ensinamentos que aprendi com ele. Ao meu avô Severino (inmemoriam), que infelizmente não tive oportunidade de conhecer. À orientadora, Professora Liliane Machado, acima de tudo, agradeço pelaconfiança depositada desde o início do meu trabalho no LabTEVE. Aos meus amigos: Ivan, Américo, Múcio, Halisson, Lucas, Erick, Victor,Diego, Bruno R., Rafael R., Bruno G., Gustavo, André, que sempre estarão presentesna minha vida como irmãos. Em especial a Bruno Sales, por ser uma amizade verdadeira, pelos momen-tos de descontração e acima de tudo por ter me dado bons conselhos ao longo docurso. Um agradecimento especial à Jéssyca Fernanda, por me aceitar como sou, eser minha companheira nos bons e maus momentos. Novamente, muito obrigado. Aos amigos que conheci por meio da graduação, Luciano, Kívio, Mayrton,Bruno, Halisson, Ana, Igor, Erick, Berg, Glauco, Ana Paula, Ronei, Jader, Clisthenes,pelos momentos e lembranças que passamos juntos. Aos antigos e atuais companheiros de trabalho no LabTEVE, Bruno, Alys-son, Daniel Faustino, Daniel Pires,Herminegildo, Thaíse, Herbet, Paulo, Aline, Ala-
    • vna, que me auxiliaram muito além das suas atribuições, tanto no ambiente do labo-ratório, como fora dele. Por fim, meu agradecimento ao CNPQ e Ministério da Cultura através doedital XPTA.Labs, pelo auxílio financeiro que possibilitou a realização deste traba-lho.
    • vi SumárioLista de Figuras e Gráficos viiiLista de Tabelas xLista de Acrônimos xiResumo xiiAbstract xiii1 Introdução 14 1.1 Motivação .......................................................................................................... 16 1.2 Objetivo ............................................................................................................. 16 1.3 Justificativa ........................................................................................................ 18 1.4 Estrutura do Trabalho ..................................................................................... 182 Revisão de Literatura 20 2.1 O que é um Museu? .................................................................................... 20 2.2 Museus Virtuais ............................................................................................... 21 2.3 Trabalhos Correlatos ....................................................................................... 23 2.3.1 Museus Virtuais 3D sem Interação Háptica ...................................... 25 2.3.2 Museus Virtuais 3D com Interação Háptica ...................................... 32 2.3.3 Dados Gerais da RS............................................................................. 363 Materiais e Métodos 40 3.1 Introdução .......................................................................................................... 40 3.2 Modelagem Tridimensional .............................................................................. 41 3.3 X3D .................................................................................................................... 42 3.3.1 Padrão de Arquivos XML...................................................................... 43
    • vii 3.3.2 Especificações .......................................................................................... 43 3.3.3 Browsers X3D .......................................................................................... 43 3.3.4 Nós e Campos para Objetos e Ações no Ambiente 3D .............. 44 3.3.5 SAI (Scene Access Interface)............................................................... 45 3.4 Java ................................................................................................................... 464 Desenvolvimento 47 4.1 Arquitetura Proposta ........................................................................................ 47 4.2 Desenvolvimento ............................................................................................... 49 4.2.1 Módulo 1: Aplicação do Visitante ........................................................ 49 4.2.2 Módulo 2: Base de Acervos 3D ......................................................... 50 4.2.3 Integração entre a Base de Acervos 3D e o Museu3I ................ 52 4.2.4 Módulo 3: Aplicação do Curador......................................................... 54 4.2.5 Publicação na Base de Acervos 3D .................................................. 56 4.2.6 Disponibilização do Museu3I na Web ................................................. 575 Resultados 62 5.1 Discussão .......................................................................................................... 626 Considerações Finais 66 6.1 Discussão .......................................................................................................... 66 6.2 Exposição do M3I na Feira XPTA.Labs ..................................................... 67 6.3 Publicações ....................................................................................................... 68 6.4 Trabalhos Futuros ............................................................................................ 69 6.5 Agradecimentos Especiais ............................................................................... 69Referências 70
    • viii Lista de Figuras e GráficosFigura 1 – Museu simulado com RV (esquerda) e RA (direita) (Sylaioua, Maniab, Karoulisa, & White, 2010) ...................................................... 27Figura 2 – Museu SoftVali (Seára, Benitti, & Raabe, 2004) ......................... 27Figura 3 – museuM (Marçal, Santos, Vidal, Andrade, & Rios, 2005) .......... 28Figura 4 – Discretização do cenário 3D a partir de imagens (Soares, Silva, Bellon, & Vrubel, 2009) .......................................................................... 29Figura 5 – À esquerda: plugin Imago; à direita: protótipo para o SBTVD (Soares, Vrubel, Drees, & Bonto, 2006) (Soares, Silva, Bellon, & Vrubel, 2009) ............................................................................................ 29Figura 6 – “Dinos Virtuais” do MNRJ (Monnerat, Romano, Grilo, Haguenauer, Azevedo, & Cunha, 2008) ..................................................................... 30Figura 7 – Ferramenta para construção de exposição (Gomes, Carmo, & Cláudio, 2010) .......................................................................................... 31Figura 8 – 3D-Coform: exposição interativa na Web (Doerr, Tzompanaki, Theodoridou, Georgis, Axaridou, & Havemann, 2010) ...................... 32Figura 9 - a) The Haptic Museum (M. McLaughlin, 2000); b) The Museum of Pure Form (C. Loscos, 2004); c) antigo templo grego em Messene (Christou, Angus, Loscos, Dettori, & Roussou, 2006); d)The Gold Museum (Osorio, Figueroa, Prieto, Boulanger, & Londoño, 2011) . 35Figura 10 - Museus virtuais 3D com e sem háptico (esquerda); Dispositivos hápticos utilizados nos 4 museus com interação háptica (direita) 36Figura 11 – Quantidade de trabalhos produzidos por ano ............................. 37Figura 12 – Tecnologias utilizadas ....................................................................... 38Figura 13 – Forma de disponibilização ............................................................... 38Figura 14 – Quanto à disponibilidade do projeto para execução pelo usuário ................................................................................................................... 39Figura 15 – Construção de modelos 3D ............................................................ 39Figura 16 – Fase inicial da modelagem do Museu3I...................................... 42Figura 17 - Exemplo de cena X3D visualizada no browser Mozilla Firefox44
    • ixFigura 18 - Módulos da Arquitetura do Museu 3I .......................................... 48Figura 19 - Sala de Recepção com o balcão que inicia o menu de Acervos 3D ............................................................................................................... 50Figura 20 - Menu de Acervos 3D ...................................................................... 51Figura 21 - Estrutura de diretórios e arquivos presentes no servidor ........ 52Figura 22 - Primeira versão da aplicação para o Curador do Museu ....... 55Figura 23 - Versão final da aplicação para o Curador do Museu ............. 56Figura 24 - Escaneamento 3D do crânio .......................................................... 57Figura 25 - Versão standalone da aplicação para o Visitante do M3I ...... 58Figura 26 - Vista externa do Museu 3I ............................................................ 63Figura 27 - Vista interna do Museu 3I, respectivamente a partir do térreo e do primeiro piso....................................................................................... 63Figura 28 - Acervo intitulado de “Deformações de Arcadas Dentárias” ...... 64Figura 29 - Acervo intitulado de “Arqueologia Paraibana” .............................. 64Figura 30 - Acervo intitulado de “Corpo Humano” .......................................... 64Figura 31 – Museu3I sendo executado através da Web ................................ 65Figura 32 – Visitantes explorando o M3I ........................................................... 68Figura 33 – Crianças navegando pelo M3I........................................................ 68
    • x Lista de TabelasTabela 1 – Principais trabalhos encontrados através da RS ......................... 26Tabela 2 – Museus Virtuais 3D com interação háptica .................................. 32Tabela 3 - Estabelecendo uma conexão com o servidor .............................. 53Tabela 4 - Carregando as obras na cena principal através da API SAI . 53Tabela 5 – Código HTML referente a uma applet Java Plugin ................... 59Tabela 6 - Assinando os jars com o jarsigner. .............................................. 60Tabela 7 – Formato de um arquivo JNLP ........................................................ 61
    • xi Lista de Acrônimos3D TridimensionalAPI Application Programming InterfaceBD Banco de DadosCNPQ Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoGUI Graphical User InterfaceHTML HyperText Markup LanguageHTTP Hypertext Transfer ProtocolIDE Integrated Development EnvironmentJDK Java Development KitJOGL Java Open Graphics LibraryJNLP Java Network Launching ProtocolLabTEVE Laboratório de Tecnologias para o En- sino Virtual e EstatísticaM3I Museu3IMPF Museum of Pure FormMNRJ Museu Nacional do Rio de JaneiroRV Realidade VirtualRA Realidade AumentadaRS Revisão SistemáticaRNP Rede Nacional de Ensino e PesquisaSAI Scene Access InterfaceSBTVD Sistema Brasileiro de TV DigitalSGBD Sistema de Gerenciamento de Banco de DadosVRML Virtual Reality Modeling LanguageXML eXtensible Markup Language
    • xii ResumoPublicação e Acesso a Conteúdos 3D na Web: o Caso do Museu3I. 2011. Trabalho de Conclu-são de Curso – Departamento de Informática, Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa,2011.Com o advento da Internet, um novo meio de divulgação de cultura passou a ser explorado:os museus virtuais. Inicialmente eram utilizadas simples páginas HTML contendo textos,hyperlinks, e algumas vezes conteúdo multimídia como áudio ou vídeo, relativos à cultura emuseus reais. Adicionalmente, a evolução tecnológica proporcionou um aumento na capaci-dade de processamento gráfico computacional permitindo a inserção de técnicas de Realida-de Virtual (RV), convergindo para o surgimento de uma nova modalidade de museus virtu-ais: os museus virtuais tridimensionais. Dentre os objetivos dos museus virtuais tridimensi-onais (3D) os mais freqüentes são a preservação do patrimônio histórico cultural, como é ocaso de museus reais ou obras de arte, por meio de uma representação digital dos mesmos. Opresente trabalho tem como objetivo geral o desenvolvimento de uma infra-estrutura desoftware para publicação e acesso a conteúdos 3D através da Web. Para isto, foi utilizado oparadigma de museus virtuais tridimensionais, para prover a visitantes virtuais a capacidadede acesso ao conteúdo 3D, que por sua vez são publicados na Web por curadores virtuais.Como estudo de caso foi desenvolvido o Museu3I (M3I), um museu virtual tridimensionalimersivo (navegação 3D pelo museu), interativo (capacidade de manipular e interagir com asobras) e itinerante (capacidade de ser acessível de diferentes lugares). O trabalho tambémenvolveu uma revisão de literatura do tema abordado, visando captar as principais caracte-rísticas dos museus virtuais 3D para traçar um comparativo com vantagens e desvantagensem relação ao Museu3I. As principais vantagens do M3I em relação aos outros é: a) possibi-lidade do visitante escolher quais acervos deseja visualizar enquanto navega, b) aplicativopara o curador adicionar um acervo 3D à Base de Acervos, c) capacidade do M3I de se conec-tar a diferentes Bases de Acervos para prover maior diversidade ao visitante, d) capacidadedo visitante interagir com as obras 3D. Por fim, percebeu-se que além do caráter cultural, otrabalho apresenta um potencial pedagógico, servindo como uma alternativa aos meios con-vencionais de educação.Palavras-chave: Museu3I, museu virtual tridimensional, educação.
    • xiii AbstractPublication and Access to 3D Content on the Web: the Museu3I Case. 2011. Completion ofCourse Work – Departamento de Informática, Universidade Federal da Paraíba, João Pesso-a, 2011.With the advent of the Internet, a new mean for the dissemination of culture began to be ex-plored: the virtual museums. Initially, were used simple HTML pages containing texts, hy-perlinks, and sometimes multimedia content as audio or video relating to the culture andreal museums. In addition, technological evolution provided an increase in graphics pro-cessing capability allowing the insertion of Virtual Reality (VR) techniques, converging to theemergence of a new type of virtual museums: three-dimensional virtual museums. Amongthe objectives of the 3D virtual museums the most frequent are the preservation of culturalheritage, as the case of real museums or artwork, by means of a digital representation there-of. This study has as overall objective the development of an infrastructure of software forpublication and access to 3D content over the Web. For this, was used the paradigm of three-dimensional virtual museums, to provide virtual visitors the capacity to access to the 3D con-tent, which in turn are published on the Web by virtual curators. As case study was devel-oped the Museu3I (M3I), a three-dimensional immersive virtual museum (3D navigationthrough the museum), interactive (capacity to manipulate and interact with the artworks)and itinerant (capacity to be accessible from different places). The work also involved a liter-ature review of the subject, aiming to capture the main features of the 3D virtual museums todraw a comparison with advantages and disadvantages compared to Museu3I. The main ad-vantages of M3i in relation to others is: a) possibility of the visitor choose which collectionswant to view while browsing, b) application to the curator to add a 3D collection to the Col-lection Database, c) M3is capacity to connect to different Collection Databases to providegreater diversity to the visitor, d) capacity of the visitor to interact with the 3D artwork. Fi-nally, it was noticed that besides the cultural feature, the paper presents a pedagogical poten-tial, serving as an alternative to conventional means of education.Keywords: Museu3I, three-dimensional virtual museum, education.
    • Capítulo 1 IntroduçãoO acesso à informação tem sido constante justificativa para a utilização detecnologias baseadas na Internet. Dentre estas tecnologias, a Realidade Vir-tual se destaca por permitir a navegação realista em cenários para visualiza-ção e interação em ambientes simulados por computador (Netto, Machado, &Oliveira, 2002). Quando disponibilizados pela Internet, os ambientes virtuaispermitem a oferta do conteúdo a um público vasto, aproximando usuários eoferecendo acesso à informação independente de localização geográfica(Chittaro & Ranon, 2007). Uma das vantagens dos ambientes virtuais 3D éque estes podem reproduzir cenários reais e adicionar a eles funcionalidadese informações não disponíveis no local real. Além disso, objetos virtuais po-dem ser manipulados e observados virtualmente de diferentes direções e ân-gulos sem que haja prejuízo do seu correspondente real, oferecendo ao usuá-rio uma exploração muitas vezes não permitida com o objeto real. Diversos projetos já previram a visita pela Web a museus virtuais.Em geral, os ambientes são tridimensionais e oferecem navegação e visuali-zação de obras. Um exemplo bastante popular é o museu do Louvre de Parisna França. A partir do sítio na Internet do museu, o visitante pode navegarpor salas de exposição e visualizar obras de pintores, acessando informaçõessobre a obra e o artista. Apesar de não se basear nas instalações reais do mu-seu, as salas de exposição virtual oferecem um acervo de quadros de pintoresclássicos famosos em um cenário detalhado graficamente(http://www.louvre.fr/llv/dossiers/liste_ei.jsp?bmLocale=en). Uma série de
    • 15outras iniciativas tem sido desenvolvidas no Brasil e no mundo visando pro-ver cultura e educação independente de localização geográfica. Observa-se, entretanto, que os acervos de alguns museus virtuais sãofornecidos por um grupo ou consórcio particular, não permitindo a inserçãode novas obras ou descritivos senão pelo próprio grupo desenvolvedor. Paradriblar esta dificuldade, o projeto Museus Virtuais patrocinado pela RNP de-senvolveu um portal no qual os usuários podem se cadastrar e criar suas pró-prias exposições, construindo, inclusive, o espaço onde estas serão expostas(http://www.natalnet.br/gtmv). Um projeto bastante inovador é o Google Art Project. Este projetopermite usuários de Internet explorar diversos museus reais, através de visi-tas virtuais. A reconstrução desses museus acontece através da captura deimagens, de diversos pontos de vista para que seja possível simulá-los quan-do o visitante mover-se pela cena. Além de visualizar centenas de obras dearte, o visitante pode montar sua própria coleção, agindo como o curador de“seu próprio museu” (http://www.googleartproject.com/). Observa-se que no contexto das potencialidades dos museus tridi-mensionais simulados com RV, há a possibilidade de exploração individuali-zada e multisensorial das obras de arte, ou seja, exploração que permite aousuário mover, decompor, tocar e obter informações da peça de forma simul-tânea. Neste contexto, o presente projeto pretende expandir o conceito demuseus virtuais 3D para museus virtuais 3I: Imersivos, Itinerantes e Interati-vos. O diferencial deste projeto, em relação a outros previamente encontra-dos, reside na capacidade de inserção de novos acervos sem alteração da apli-cação do cliente, na presença da figura do curador do museu que pode alteraro acervo remotamente. As salas do museu poderão ser acessadas remotamen-te e a seleção da exposição poderá ser realizada pelo usuário a partir de umalista de exposições disponíveis em um servidor. Este servidor será parametri-zável, ou seja, será possível carregar acervos de diferentes servidores, umavez que a ferramenta do curador permitirá a fácil criação dos mesmos. O mu-seu virtual em questão contemplará a interatividade dos espectadores quepoderão manipular interativamente as obras, explorar suas partes, e obterinformações individualizadas.
    • 161.1 MotivaçãoA concepção de museus virtuais 3D dispostos na Internet tem sido previstaem diversos projetos nacionais e internacionais. Um ponto que engrandece opresente trabalho não é somente a capacidade de disponibilizar o conteúdo3D interativo na Web, mas prover uma infra-estrutura que possibilite pessoasleigas o fazer. Deste modo, alcançando-se a proposta de publicação e acesso aconteúdos tridimensionais e interativos de maneira intuitiva, abre-se diferen-tes possibilidades, como por exemplo: servir como alternativa aos meios con-vencionais de educação. A aplicação para o curador possui uma interface amigável, com o ob-jetivo de facilitar a inserção de novos acervos sem necessidade de um pro-gramador. Deste modo, a Base de Acervos 3D pode ser expandida por qual-quer pessoa (alheia à tecnologia) que possua objetos 3D no formato X3D, ar-quivos esses que podem ser facilmente ser encontrados na Internet. Com o intuito educacional, um professor poderia construir seus acer-vos e disponibilizá-los em um servidor próprio, para distribuir o link domesmo e outras pessoas possam visualizá-los. A partir deste link, vários alu-nos poderiam acessar o Museu3I simultaneamente através da Internet. Uma das motivações do presente trabalho é a possível inserção dacapacidade de “toque virtual” no Museu3I. Para isso foi preciso investigarmuseus com capacidade multisensorial e suas características específicas, afim de montar uma estratégia para inclusão da interação háptica no Museu3I.1.2 ObjetivoO desenvolvimento de ambientes virtuais precisa levar em consideração a suaforma de disponibilização. Para este projeto, objetivou-se que os ambientesvirtuais estivessem dispostos na Internet e, por esta, razão devem poder serrecebidos pelo usuário remoto dentro de um intervalo de tempo que não invi-abilize seu uso. Tal consideração torna necessário o uso de abordagens espe-
    • 17cíficas no desenvolvimento dos ambientes sem que haja perda da qualidadeda informação. O presente projeto visa o desenvolvimento de um conjunto de ferra-mentas que torne possível a publicação e acesso a conteúdos 3D interativospela Web, de maneira intuitiva. Para tal utilizou-se a concepção de museusvirtuais 3D, onde o acesso ao conteúdo 3D se dá pela interação entre os visi-tantes virtuais e as obras do museu, e a publicação é representada pela figurado curador virtual. Para simplificar o desenvolvimento do projeto, o objetivo geral foidecomposto em cinco objetivos específicos, são eles: Objetivo 1. Construção de um museu virtual tridimensional imersivo, interativo e itinerante, intitulado de Museu3I. Isto inclui a modelagem de um ambiente tridimensional para inte- ração e visualização interativa das obras expostas, assim como a integração do mesmo em um aplicativo Web; Objetivo 2. Desenvolver uma aplicação para o curador do museu, disponibilizando uma interface gráfica amigável para que uma pessoa alheia à tecnologia possa incluir novos acer- vos de maneira intuitiva; Objetivo 3. Criação de uma estrutura de dados para prover integra- ção entre o Banco de Dados (BD) de objetos 3D e a apli- cação Web do M3I; Objetivo 4. Efetuar a publicação de dois acervos no intuito de validar a infra-estrutura proposta; Objetivo 5. Estudar estratégias para inclusão de capacidade multi- sensorial no Museu3I. Alcançando os objetivos supracitados, torna-se possível disponibili-zar conteúdos tridimensionais de maneira intuitiva, focando disseminaçãocultural, e podendo também ser facilmente utilizado como uma ferramentade auxílio à educação.
    • 181.3 JustificativaUma das causas da construção de museus virtuais 3D é a representação gráfi-ca tridimensional de museus reais para que pessoas de lugares distantes pos-sam conhecê-lo. Adicionalmente, é uma alternativa para preservação do pa-trimônio cultural, uma vez que através da representação digital do mesmogarante-se a proteção contra os desgastes naturais e do tempo. Tão importante quanto a preservação dos museus é a preservação desuas obras de arte. Para isto, o Museu3I se propõe como uma infra-estruturade publicação e acesso destas peças na Internet, facilitando a preservação edivulgação das mesmas, podendo ser utilizado como auxílio à educação. O fato da não possibilidade de tocar as peças (no âmbito real) justifi-ca os esforços de pesquisadores para permitir tal apreciação em um espaçovirtual. O presente trabalho também propõe o estudo de estratégias parapermitir o toque virtual destas peças, através da Web.1.4 Estrutura do TrabalhoEsta monografia está estruturada de acordo com a seguinte lista de capítulos:  No segundo capítulo, “Revisão de Literatura”, são encontradas a definição de museu, e uma Revisão Sistemática (RS) de trabalhos correlacionados a museus virtuais;  O terceiro capítulo, “Materiais e Métodos”, apresenta o estudo das ferramentas, técnicas e tecnologias utilizadas no projeto;  O quarto capítulo, “Desenvolvimento”, tem como objetivo apre- sentar a arquitetura proposta para o projeto, e detalhar as partes principais da implementação dos módulos propostos.  O quinto capítulo, “Resultados”, irá apresentar os resultados da infra-estrutura de software que resultou o Museu3I;  No sexto capítulo, “Considerações Finais”, serão apresentadas uma discussão dos objetivos alcançados, e resultados obtidos até o momento. Adicionalmente, serão comentadas também a exposi-
    • 19ção do trabalho em um feira de inovação tecnológica, e possíveistrabalhos futuros.
    • 20 Capítulo 2 Revisão de LiteraturaEste capítulo inicia-se apresentando a concepção e definição da palavra mu-seu. Em seguida, explica como se deu a evolução dos museus virtuais na In-ternet até a era dos museus virtuais tridimensionais. Posteriormente são rela-tados os resultados referentes a uma Revisão Sistemática a cerca do assunto,traçando comparativos (vantagens e desvantagens), e exibindo a evoluçãoque o conceito de Museus3I apresenta em relação aos demais. A partir dessaRS, são levantados as tendências e dados que facilitam o estudo de estratégiaspara incorporação do toque virtual no M3I.2.1 O que é um Museu?O conceito de museu não se atém apenas a um espaço físico para preservaçãoe exposição de obras de arte. Segundo o International Council of Museums(International Council of Museums), o museu é "uma instituição permanente,sem fins lucrativos, a serviço da sociedade e do seu desenvolvimento, abertaao público e que adquire, conserva, investiga, difunde e expõe os testemu-nhos materiais do homem e de seu entorno, para educação e deleite da socie-dade". É importante saber explorar as potencialidades dos museus no queconcerne não apenas exposições de obras de arte, mas qualquer forma depromoção de cultura, cidadania ou educação. Para isto, este conceito tem seexpandido e remodelado para aplicações nas mais diversas áreas do cotidia-
    • 21no, principalmente o ensino. É evidente o alto potencial pedagógico de mu-seus, no auxílio à transmissão de conhecimento de uma forma mais interes-sante. Em (Cox-Petersen, 2003), são apresentados resultados de avaliação devisitas guiadas de estudantes do ensino fundamental a museus de ciências ede história natural, evidenciando que os mesmos apresentaram grande inte-resse com a excursão realizada. Adams (Adams, 2007) avaliou que as experi-ências em museus vivenciadas pelos estudantes tornam o aprendizado maisinteressante, porém a forma de transmissão deste conhecimento deve ser a-primorada para atingir o objetivo com mais eficiência. Nos últimos 20 anos o conceito de museu vem evoluindo junto com atecnologia, de forma a torná-lo mais acessível, provendo inclusão social e fa-cilitando acesso da população aos mesmos. É chegada a era dos museus vir-tuais.2.2 Museus VirtuaisCom o advento da Internet, um novo meio de divulgação de cultura passou aser explorado: os museus virtuais. Inicialmente eram utilizadas simples pági-nas HTML contendo textos, hyperlinks, e algumas vezes conteúdo multimí-dia como áudio ou vídeo, relativos à cultura e museus existentes. A evolução tecnológica impulsionou o aumento no poder de processa-mento gráfico computacional e também na taxa de transmissão de dados, fa-cilitando a inserção de técnicas de realidade virtual. Deste modo, passou-se avislumbrar uma nova modalidade de museus virtuais: os museus virtuais tri-dimensionais (Jones G., 2002). Museus virtuais 3D são ambientes virtuais que buscam representarmuseus reais ou imaginários em espaços tridimensionais. Esta abordagemproporciona uma maior interatividade para o visitante, que pode navegar pe-lo museu da maneira que lhe convir. Dentre os objetivos dos museus virtuais 3D, o principal propõe a pre-servação do patrimônio histórico cultural (Monnerat, Romano, Grilo,Haguenauer, Azevedo, & Cunha, 2008). É impossível proteger completamen-te um museu real das ações de vândalos e principalmente dos desgastes natu-
    • 22rais e do tempo, mas com a reconstrução 3D do mesmo, pode-se conservá-loatravés de uma representação digital para que várias gerações possam apre-ciá-la. Outra meta comum é a utilização destes museus 3D como uma alterna-tiva aos meios convencionais de educação (Seára, Benitti, & Raabe, 2004). Devido à dificuldade ou ineficiência na reconstrução de obras de artejá existentes, os primeiros museus 3D possuíam apenas objetos bidimensio-nais, ou seja, quadros e pinturas. Uma das alternativas a este problema é autilização de scanners 3D para digitalização fiel da obra real, mas o alto valorcomercial do mesmo inviabiliza seu uso em alguns casos. Uma opção de baixocusto é a reconstrução tridimensional através de imagens, fazendo-se neces-sário a utilização apenas de câmeras fotográficas (Pastorino & Haguenauer,2008) (Teixeira, Simões, Roberto, Teichrieb, & Kelner, 2010). A digitalizaçãode obras reais permite ainda a restauração virtual de uma obra fisicamentedesgastada (Fatuzzo, Mussumeci, Oliveri, & Sequenzia, 2011). Adicionalmen-te, algoritmos de redução da malha poligonal podem ser aplicados aos mode-los gerados para reduzir sua carga, e tornar eficiente sua transmissão via re-de. Observa-se que no contexto das potencialidades dos museus tridimen-sionais simulados com RV há a possibilidade de exploração individualizada emultisensorial (McLaughlin, Sukhatme, Hespanha, Shahabi, Ortega, &Medioni, 2000) das obras de arte, ou seja, exploração que permite ao usuáriomover, decompor, tocar e obter informações da peça de forma simultânea. Oobjetivo de museus virtuais com sensibilidade háptica é expandir a capacida-de de interação dos espectadores que poderão manipular interativamente asobras, explorando suas partes, tocando-as para obter informações individua-lizadas. Além de uma maior imersão provida pela sensação do toque, a inte-ração háptica tem como vantagens prover a possibilidade de “tocar” uma obrado museu, o que propõe a preservação da integridade física da peça tocada,pois o que ocorre é uma simulação das forças de um objeto virtual (que re-presenta a obra real) aplicada na mão do usuário através do dispositivo háp-tico.
    • 232.3 Trabalhos CorrelatosPara realizar uma pesquisa completa e imparcial optou-se por utilizar a Revi-são Sistemática (RS). Segundo (Kitchenham, 2004), uma Revisão Sistemáticada literatura é um meio de identificar, avaliar e interpretar todas as pesquisasdisponíveis relevantes para uma questão específica ou área temática. Seguin-do esta metodologia, evita-se o preconceito ou julgamento pessoal sobrequais trabalhos devem ser avaliados, provendo maior valor científico à pes-quisa. Adicionalmente, a consistência dos dados coletados em uma RS au-menta a capacidade de identificar eventuais lacunas na pesquisa atual a fimde sugerir áreas para posterior investigação, além de fornecer uma base sóli-da para formulação de novas idéias acerca do assunto pesquisado. Para a revisão do presente trabalho a pergunta foi “Quais os traba-lhos realizados ou artigos publicados que abordam aplicações (ou frameworkpara desenvolvimento) de museus virtuais tridimensionais?”. Em um primei-ro momento foram utilizadas as palavras chaves “3D virtual museum”, e emum segundo momento “3D virtual museum” AND “haptic”, além da pesquisados termos supracitados na língua portuguesa. Baseados nos títulos e resu-mos dos artigos foram escolhidos 66 artigos científicos resultantes da pesqui-sa realizada, mas apenas 25 foram selecionados seguindo os critérios de in-clusão e exclusão listados abaixo. 1. O formato do documento deve ser impresso ou digitalizado; 2. O documento deve estar escrito em inglês ou português; 3. São considerados os artigos publicados de 1998 a 2011; 4. Os documentos devem fornecer informações sobre as seguintes características: a. objetivo do trabalho; b. se é disponibilizado online ou standalone; c. se está disponível; d. se disponibiliza interação háptica; e. se possui aplicativo para curador. Para tal, a pesquisa foi efetuada nos meses de setembro e outubro de2011, nas seguintes bases de periódicos: Web of Science, ScienceDirect (Else-
    • 24vier), Emerald, Association for Computer Machinery, Institute of Electricaland Electronics Engineers, além de buscas no Google Scholar. Esta RS visou avaliar o estado da arte de projetos com o objetivo dedesenvolver ou fornecer ferramentas para a construção de museus virtuaistridimensionais. Trabalhos que apenas disponibilizam obras de arte de valorcultural, sem a presença de uma edificação 3D representando o museu, foramconsiderados (pelo autor) como museus virtuais 3D, pela forte ideia concei-tual que o trabalho propõe. Além destes, trabalhos que propõem a preserva-ção do patrimônio histórico cultural também foram incluídos. Deste modo, foram avaliadas as seguintes características que os tra-balhos encontrados atenderiam ou não: 1. Ano de desenvolvimento: baseado no ano da publicação do tra- balho; 2. Tecnologias utilizadas; 3. Se disponibiliza interação háptica; 4. Se está disponível; 5. Quanto a sua disponibilização para acesso; 6. Se possui aplicativo para curador; 7. Quanto à digitalização das obras 3D; 8. Objetivo do projeto; 9. Se é colaborativo. Nos tópicos seguintes, os trabalhos encontrados serão listados porcategoria em tabelas, para facilitar uma análise mais detalhada dos museuscom certas características em comum. As tabelas exibirão os tópicos atendi-dos em cada artigo, onde a primeira coluna da tabela indica a referência doartigo, e as colunas seguintes indicam a informação de determinada caracte-rística segundo a numeração acima definida. A análise será dividida em dois sub-tópicos: 1. Museus Virtuais 3D sem Interação Háptica: onde serão lis- tados os Museus Virtuais 3D que não permitem o toque vir- tual; 2. Museus Virtuais 3D com Interação Háptica: onde serão lis- tados os Museus Virtuais 3D que permitem o toque virtual.
    • 25O primeiro sub-tópico tem como objetivo traçar um comparativo entre osmuseus virtuais desenvolvidos por outros grupos, e o Museu3I, estudo de ca-so do presente trabalho. O segundo sub-tópico visa colher as principais carac-terísticas dos museus 3D que disponibilizam sensibilidade háptica, a fim deaglutinar suas características para formar novas ideias e discutir os aspectosrelevantes que auxilie no desenvolvimento da estratégia para implantação dotoque virtual no M3I.2.3.1 Museus Virtuais 3D sem Interação HápticaDos 25 trabalhos encontrados na RS realizada, 19 tratam de museus que nãopermitem o toque virtual, ou seja, não possuem interação háptica. A Tabela 1abaixo lista os trabalhos julgados mais relevantes (pelo autor do presente tra-balho) levando em conta suas principais características e semelhança com oprojeto Museus3I. Na Tabela 1 assuma que as seguintes letras correspondem às seguintesfontes: A – Projeto ARCO (Mourkoussis, et al., 2002) (Sylaioua, Maniab,Karoulisa, & White, 2010), B – Museu SoftVali (Seára, Benitti, & Raabe,2004), C – museuM (Marçal, Santos, Vidal, Andrade, & Rios, 2005), D –Museu Virtual 3D Imago (Soares, Vrubel, Drees, & Bonto, 2006), E – ProjetoDinos Virtuais (Monnerat, Romano, Grilo, Haguenauer, Azevedo, & Cunha,2008), F – Museu Virtual 3D Imago para TV Digital (Soares, Silva, Bellon, &Vrubel, 2009), G – Construção de Exposições Virtuais Interativas (Gomes,Carmo, & Cláudio, 2010), H – 3D-Coform (Doerr, Tzompanaki, Theodoridou,Georgis, Axaridou, & Havemann, 2010).
    • 26 Tabela 1 – Principais trabalhos encontrados através da RSArtigo Tópicos 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A 2002 VRML Não Não Standalone Sim Indispo- Presente Não ARTool- Online nível Kit B 2004 Flash Não Não Standalone Sim Obras Presente Não Blender 2D C 2005 J2ME Não Não Standalone Não Indispo- Presente Não M3G nível D 2006 Plugin Não Sim Online Não A partir Presente Não especif. de imgs. E 2008 X3D Não Sim Online Não Scanner Presente Não 3D F 2009 Não Não Não Standalone Não Indispo- Presente Não nível G 2010 X3D Não Não Standalone Sim Indispo- Presente Não nível H 2010 X3DOM Não Sim Online Não Indispo- Presente Não nível O trabalho A (Mourkoussis, et al., 2002) (Sylaioua, Maniab, Karoulisa,& White, 2010) apresenta um sistema que auxilia os museus reais a criaremexposições com recursos de Realidade Virtual e Aumentada de maneira rápi-da e intuitiva para disponibilização na Internet. Deste modo, curadores demuseus reais (sem conhecimento específico de programação) poderão criarsuas próprias exposições virtuais na Web, e disponibilizá-las para quaisquerpessoas. Para tal, utilizou-se a tecnologia X-VRML como template de visuali-zação, facilitando o processo de parametrização para a criação da cena 3D. Autilização destes templates possibilita que os mesmos conteúdos possam serexpostos de diferentes maneiras, em diferentes posições. Adicionalmente, es-te projeto possibilita a construção de cenários de aprendizado, como jogosenvolvendo perguntas. A Figura 1 abaixo exibe as exposições através de RV eRA.
    • 27 Figura 1 – Museu simulado com RV (esquerda) e RA (direita) (Sylaioua, Maniab, Karoulisa, & White, 2010) A relevância do trabalho B (Seára, Benitti, & Raabe, 2004) é sua pro-posta de servir como um museu virtual 3D para auxílio a educação. No Mu-seu Virtual 3D SoftVali, a tridimensionalidade é abordada pelo espaço físicodo mesmo, possuindo apenas quadros como obras de suas exposições. Umponto interessante é que neste museu existe uma aplicação na qual o usuárioescolhe as imagens que deseja visualizar, ou seja, uma aplicação para o cura-dor virtual. Este museu tem como objetivo ser utilizado por estudantes doEnsino Fundamental em atividades de sala de aula (Figura 2). Figura 2 – Museu SoftVali (Seára, Benitti, & Raabe, 2004) No trabalho C (Marçal, Santos, Vidal, Andrade, & Rios, 2005) é utili-zado o paradigma m-Learning (mobile learning) para utilizar a mobilidadedos dispositivos móveis para disponibilização de um museu virtual 3D. No
    • 28museuM é possível visualizar obras de arte 3D disponibilizadas em suas salas,e suas respectivas descrições. Apesar de possuir interatividade limitada pelasua baixa capacidade de processamento, o trabalho inova quando possibilitausuários acessarem conteúdo cultural em dispositivos móveis. A Figura 3 exi-be imagens da navegação no museuM. Figura 3 – museuM (Marçal, Santos, Vidal, Andrade, & Rios, 2005) Os trabalhos D (Soares, Vrubel, Drees, & Bonto, 2006) e F (Soares,Silva, Bellon, & Vrubel, 2009) são ambos desenvolvidos pelo grupo Imago, evisam desenvolver respectivamente um museu virtual 3D para a Internet epara a TV digital. Em D, o projeto envolveu o desenvolvimento de um novoplugin para navegadores Web, com o intuito de alcançar maior eficiência narenderização das obras, e por conseqüência criar a possibilidade de manterum acervo online para preservação cultural. Os esforços de F focaram o estu-do de estratégias para o desenvolvimento de um museu 3D para a TV digital,resultando em uma simulação de um ambiente tridimensional através de i-magens (
    • 29 Figura 4). A Figura 5 exibe o plugin Imago executando na Web, e oprotótipo de museu 3D executando no Sistema Brasileiro de TV Digital(SBTVD). Figura 4 – Discretização do cenário 3D a partir de imagens (Soares, Silva, Bellon, & Vrubel, 2009) Figura 5 – À esquerda: plugin Imago; à direita: protótipo para o SBTVD (Soares, Vrubel, Drees, & Bonto, 2006) (Soares, Silva, Bellon, & Vrubel, 2009) O artigo E, que constitui o Projeto Dinos Virtuais (Monnerat, Romano,Grilo, Haguenauer, Azevedo, & Cunha, 2008), tem como objetivo a recons-trução tridimensional do Museu Nacional do Rio de Janeiro (MNRJ). A visitaao MNRJ virtual permite conhecer o esqueleto e estruturas de animais pré-históricos na exposição intitulada Dinos Virtuais(http://www.dinosvirtuais.museunacional.ufrj.br/). Neste projeto foi dispo-
    • 30nibilizado um conjunto de ambientes tridimensionais virtuais que apresen-tam informações, imagens e estruturas ósseas em 3 dimensões associadas àpaleovertebrados, similares aos expostos no museu real. A Figura 6 exibecapturas de tela de um usuário navegando no MNRJ. Figura 6 – “Dinos Virtuais” do MNRJ (Monnerat, Romano, Grilo, Haguenauer, Azevedo, & Cunha, 2008) A proposta do trabalho G – Construção de Exposições Virtuais Intera-tivas (Gomes, Carmo, & Cláudio, 2010) é bastante semelhante a dos Mu-seus3I: prover uma infra-estrutura de software que a partir de arquivos X3Dpermite uma pessoa montar uma exposição para disponibilização na Web.Para tal, tecnologias semelhante são utilizadas como o X3D e o player Xj3D.A Figura 7 exibe o aplicativo que permite a construção de exposições 3D.
    • 31 Figura 7 – Ferramenta para construção de exposição (Gomes, Carmo, & Cláudio, 2010) No projeto 3D-Coform (Doerr, Tzompanaki, Theodoridou, Georgis,Axaridou, & Havemann, 2010), o principal objetivo é o desenvolvimento deum repositório integrado com capacidade de armazenamento, manipulação,e exportação de modelos 3D, e seus os respectivos objetos digitais e metada-dos, a fim de permitir acesso eficiente, utilização, reutilização epreservação das informações, garantindo a integridade referenciale semântica das mesmas. Para tal, o projeto baseia-se na tecnologia X3DOM,um framework open-source que permite a introdução de conteúdo 3D decla-rativo em páginas HTML, basicamente o futuro do X3D. A Figura 8 exibe apágina Web do projeto, em que o usuário pode manipular e interagir com oobjeto 3D.
    • 32 Figura 8 – 3D-Coform: exposição interativa na Web (Doerr, Tzompanaki, Theodoridou, Georgis, Axaridou, & Havemann, 2010)2.3.2 Museus Virtuais 3D com Interação HápticaDos 25 artigos encontrados, 6 deles dissertam sobre museus que permitemseus usuários “tocarem a peça” através da interação háptica, mas os trabalhos(Bergamasco, Avizzano, Di Pietro, Barbagli, & Frisoli, 2001), (Bergamasco,Frisoli, & Barbagli, 2002) e (Loscos, et al., 2004) tratam do mesmo museu. ATabela 2 abaixo lista estes trabalhos e suas respectivas peculiaridades. NaTabela 2, assuma que as seguintes letras correspondem às seguintes fontes: A (McLaughlin, Sukhatme, Hespanha, Shahabi, Ortega, & Medioni, 2000),B  (Bergamasco, Avizzano, Di Pietro, Barbagli, & Frisoli, 2001),(Bergamasco, Frisoli, & Barbagli, 2002), (Loscos, et al., 2004), C (Christou, Angus, Loscos, Dettori, & Roussou, 2006), D  (Osorio, Figueroa,Prieto, Boulanger, & Londoño, 2011). Tabela 2 – Museus Virtuais 3D com interação hápticaArtigo Tópico 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A 2000 Não Sim Não Standalone Não Scanner Presente Sim 3D B 2004 Não Sim Não Standalone Não Scanner Presente Não
    • 33 3D C 2006 Não Sim Não Standalone Não Indispo- Presente Não nível D 2011 X3D/H3D Sim Não Standalone Não Scanner Presente Não 3D Como a RS realizada restringiu os anos dos artigos pesquisados entre1998 e 2011, não podemos concluir que o trabalho A (McLaughlin, Sukhatme,Hespanha, Shahabi, Ortega, & Medioni, 2000) foi o primeiro museu a dispo-nibilizar interação háptica. Porém, foi constatado que este trabalho é tidocomo referência de suma importância nos artigos que tratam de interaçãoháptica não somente em museus. Este trabalho descreve o desenvolvimentodo “The Haptic Museum” (“O Museu Háptico”), um museu com o objetivo deprover a seus visitantes a capacidade de explorar obras de arte tridimensio-nais através de dispositivos hápticos, com o Phantom ou CyberGrasp. Assun-tos considerados desafios naquele momento também foram abordados: estu-do de aquisição de modelos 3D, detecção de colisão, compressão de dadoshápticos para transmissão eficiente, e colaboração háptica em ambientes vir-tuais. Os artigos B (Bergamasco, Avizzano, Di Pietro, Barbagli, & Frisoli,2001), (Bergamasco, Frisoli, & Barbagli, 2002) e (Loscos, et al., 2004) des-crevem o desenvolvimento e concepção do “Museum of Pure Form” (MPF). OMPF visa proporcionar ao usuário um ambiente com maior imersão, proven-do capacidade de “tocar as obras” do museu através de dispositivos hápticos,aliados à visualização estereoscópica do objeto 3D. Uma idéia interessanteque o MPF utiliza é de instalar esse sistema dentro do próprio museu, paraque o visitante possa tocar a obra virtual enquanto visualiza a obra real, apro-ximando a experiência da realidade. Quando não é possível a instalação dosdispositivos no próprio museu, o MPF possui uma infra-estrutura alternativaque também oferece grande imersão: a CAVE. Em uma CAVE é possível terde quatro a seis projeções (cubo), com angulação de 90º entre elas, onde ousuário encontra-se totalmente imerso no ambiente.
    • 34 O artigo C (Christou, Angus, Loscos, Dettori, & Roussou, 2006) apre-senta a reconstrução 3D de um antigo templo grego em Messene. Para tal, oambiente 3D é disponibilizado em uma CAVE que contém uma interface háp-tica consistindo em dois braços mecânicos, para que o usuário possa apreciarcom mais realidade o esforço envolvido na construção de componentes arqui-teturais como é o caso das colunas dos templos gregos. Já no trabalho D(Osorio, Figueroa, Prieto, Boulanger, & Londoño, 2011), o foco foi estudarnovas técnicas de digitalização para objetos que possui grandes índices de re-flexão e refração, como objetos de ouro. Deste modo, o trabalho propôs a re-construção virtual do “Museu do Ouro” em Bogotá, disponibilizando ao usuá-rio uma interface háptica para que o mesmo possa tocar a peça para melhorapreciá-la. A Figura 9 abaixo exibe os usuários interagindo com os dispositivoshápticos, nos museus pesquisados que possuem tal interação.
    • 35Figura 9 - a) The Haptic Museum (McLaughlin, Sukhatme, Hespanha, Shahabi, Ortega, & Medioni, 2000); b) The Museum of Pure Form (Loscos, et al., 2004); c) antigo templo grego em Messene (Christou, Angus, Loscos, Dettori, & Roussou, 2006); d)The Gold Museum (Osorio, Figueroa, Prieto, Boulanger, & Londoño, 2011) Dos 23 museus virtuais 3D encontrados, apenas 4 deles disponibilizaminteração háptica. Em alguns deles são disponibilizados mais de um disposi-tivo de interação háptica, como no caso de (McLaughlin, Sukhatme,Hespanha, Shahabi, Ortega, & Medioni, 2000) que pode ser utilizado com oPhantom ou CyberGrasp, e (Osorio, Figueroa, Prieto, Boulanger, & Londoño,2011) com o Phantom ou Novint Falcon. No caso de (McLaughlin, Sukhatme,Hespanha, Shahabi, Ortega, & Medioni, 2000), os visitantes responderam auma pesquisa constatando que tinham preferência pelo dispositivo estilo luva(Asano, Ishibashi, Minezawa, & Fujimoto, 2005). Os usuários do “Museum ofPure Form” também se submeteram a uma avaliação que constatou que osmesmos possuíram alto grau de satisfação com a experiência háptica, porémrelataram o fato do dispositivo háptico (Figura 9 - b) ser muito invasivo, e ar-gumentaram que a sensibilidade de toque não é muito realista, pelo fato dodispositivo apenas permitir usar um dedo na ação, ao invés da mão inteira(Loscos, et al., 2004). Os dados sobre interação e dispositivos hápticos emmuseus 3D estão representados na Figura 10 através do gráfico. Museus Virtuais 3D Disp. Háptico 3 2 2 4 2 1 1 S/ Háptico 1 Dispositivo C/ Háptico 0 Háptico 19
    • 36Figura 10 - Museus virtuais 3D com e sem háptico (esquerda); Dispositivos hápticos utilizados nos 4 museus com interação háptica (direita) Dos 4 museus apenas um cita qual tecnologia utiliza pra fazer a inte-gração do ambiente virtual 3D com o dispositivo háptico: H3D, um frame-work cujo objetivo é facilitar a integração de dispositivos hápticos em umambiente 3D no formato X3D. Deste modo, nada se pode concluir a respeitode qual tecnologia é mais utilizada para tal, uma vez que estas informaçõesnão são disponibilizadas nos artigos. Uma informação importante extraída dos dados da RS realizada é quenão foram encontrados museus virtuais 3D com interação háptica executá-veis em navegadores Web. Isto se deve possivelmente ao alto custo dos dispo-sitivos hápticos, que provêem maior imersão, ao longo da última década.Consequentemente, o número de pessoas que possui esse dispositivo é muitobaixo, o que justificaria a falta de esforços da comunidade científica no estudopara disponibilização desta interação na Internet. Recentemente, o preço de tais dispositivos tem reduzido, tornando-semais acessível à população, o que abre novas possibilidades de uso. Destemodo, pode-se proporcionar experiências multisensoriais aos usuários da In-ternet, como é uma das propostas dos Museus3I, permitir visitantes tocar pe-ças 3D através de dispositivos hápticos de maneira fácil e intuitiva, na própriaWeb. O fato de o usuário poder tocar a obra de arte, sentindo sua textura, e-lasticidade, rigidez, e possivelmente sua temperatura, torna essa visita muitomais interessante, já que o mesmo não pode em um museu real.2.3.3 Dados Gerais da RSComo já mencionado anteriormente, foram encontrados 23 trabalhos relati-vos a museus virtuais, porém tornar-se-ia inviável citar todos eles nos tópicosanteriores. Deste modo optou-se por apresentar as estatísticas gerais da RSrealizada, a fim de obter uma visão generalizada do estado da arte dos mu-seus virtuais 3D.
    • 37 Quanto à quantidade de trabalhos produzidos ao longo dos últimos 13anos, pode-se ver através da Figura 11 que esse número é bastante variado,não havendo redução ou aumento no número de museus desenvolvidos (se-gundo os dados da RS realizada). Ano do Trabalho Publicado 2011 2010 2009 2008 2007 2006 2005 2004 2003 2002 2001 2000 99 98 0 1 2 3 4 5 Figura 11 – Quantidade de trabalhos produzidos por ano A respeito das tecnologias utilizadas, pode-se verificar que VRML é amais utilizada por ter sido o padrão para distribuição de conteúdo 3D na Webno início da última década. Contudo, nos últimos anos nota-se que está ha-vendo a migração do uso de VRML para X3D (por ser o atual padrão), e pro-vavelmente haverá a migração do X3D para X3DOM, pelo fato de que essatecnologia experimental encaminha-se para se tornar sucessora da tecnologiaX3D. A Figura 12 exibe as tecnologias utilizadas nos projetos A escolha da tecnologia influi diretamente na possibilidade de dispo-nibilização destes trabalhos de forma online ou standalone. Pode-se notarque inclusive alguns projetos que usam a tecnologia VRML ou X3D, não odisponibiliza online. Com projetos que visam promoção de cultura será sem-pre uma boa prática tentar disponibilizá-lo na Web, tornando-o o mais aces-sível possível. A Figura 13 exibe os dados referentes à forma de disponibiliza-ção dos projetos.
    • 38 Tecnologias Utilizadas 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Figura 12 – Tecnologias utilizadas Disponibilização 2 8 Online Standadone Online/Standalone 17 Figura 13 – Forma de disponibilização Notou-se que além das tecnologias utilizadas, a forma de disponibili-zação do projeto interfere bastante na disponibilidade do mesmo. Quandodisponibilizados como aplicativos standalone, o nível de dificuldade para e-xecução do mesmo por parte dos usuários torna-se extremamente alto, sejapela não existência do link para download, ou pelo grau de dificuldade nainstalação do aplicativo. Adicionalmente, novas tecnologias vão surgindo, e as anteriormenteutilizadas tornam-se obsoletas, e não mais são suportadas nas plataformasatuais, dificultando a manutenção da acessibilidade dos trabalhos ao longo do
    • 39tempo. A Figura 14 exibe os dados referentes à disponibilidade do projeto pa-ra execução pelo usuário. Disponível 22% Sim Não 78% Figura 14 – Quanto à disponibilidade do projeto para execução pelo usuário Outro fator analisado na RS foi a forma de construção dos modelos 3D(Figura 15) adotados pelos projetos. Notou-se que o scanner 3D é o mais uti-lizado, apesar do alto custo do dispositivo. Um ponto que contribui para issoé a provável necessidade de representação fiel da obra nos projetos. Obras 3D Reconstrução 2 através de imagens 8 4 Modelagem 3D Scanner 3D 9 Indisponível Figura 15 – Construção de modelos 3D
    • 40 Capítulo 3 Materiais e MétodosPara o desenvolvimento do Museu3I foi necessário o estudo de ferramentas,técnicas e tecnologias que se adequassem às necessidades do projeto. O obje-tivo deste capítulo é apresentar as tecnologias escolhidas, citando os motivos,e explicando seus funcionamentos e conceitos relacionados.3.1 IntroduçãoPara modelagem tridimensional optou-se por utilizar o Blender, por ser umprograma gratuito de código aberto e com grande capacidade computacional.Para a disponibilização do M3I na Internet foi escolhido o formato X3D, porser o padrão definido pela Web3D para distribuição de conteúdos tridimensi-onais na Internet, e por ter total compatibilidade com os objetivos do projeto.Para a programação do M3I, foi escolhida a linguagem de programação Javapor ser multi-plataforma e possuir fácil integração com o padrão X3D. Adi-cionalmente, foram estudadas as tecnologias Java Plugin e Java Web Startpara integração do ambiente 3D na Web.
    • 413.2 Modelagem TridimensionalModelagem tridimensional (também conhecido como modelagem 3D) é umaárea da Computação Gráfica que tem como objetivo a geração tridimensionalde entidades, cenas estáticas (renderização) ou interativas, e imagens em mo-vimento (animação). É basicamente a criação de formas tridimensionais querepresentam objetos, personagens e cenários. É possível fazer modelos 3D simples (como cubos, pirâmides, cilin-dros, etc.) utilizando apenas editores de texto para descrever os vértices dopolígono. Contudo, existem programas de computadores, comumente cha-mados de ferramentas de modelagem tridimensionais, que auxiliam no de-senvolvimento das mais básicas formas tridimensionais, e são imprescindí-veis aos modelos mais complexos, como geralmente são os ambientes virtuais3D. Exemplos de programas que contém tais ferramentas são: Blender, Ma-ya, SketchUp, 3D Studio Max, AutoCAD, entre outros. Através de estudos realizados sobre estes programas, optou-se porutilizar o Blender por ser um programa de alto poder computacional, gratui-to, de código aberto e multi-plataforma. Além disso, possui exportador para oformato X3D, tecnologia na qual o Museu3I se baseia. Para transmitir ao visitante do museu a sensação de que aquele am-biente virtual tridimensional é um museu, faz-se necessário prezar pela qua-lidade gráfica do mesmo. Isto implica que o modelador deve dominar técni-cas de modelagem, texturização e iluminação. As principais técnicas de modelagem são: instanciação de primitivas,representação por varredura, espelhamento, e operações booleanas por uniãoe diferença. É importante dominar todas, pois cada técnica facilita a modela-gem de diferentes objetos tridimensionais, proporcionando maior eficiênciana construção do modelo. A Figura 16 exibe a fase inicial de modelagem doMuseu3I. Para aumentar o grau de realidade dos objetos tridimensionais, é im-portante a texturização dos mesmos. A texturização possibilita a redução depontos do polígono, sem perda de qualidade na aparência do modelo 3D. Atécnica utilizada é a de mapeamento UV (UV mapping), processo de modela-
    • 42gem para fazer uma imagem 2D representar um modelo 3D. Esta técnicapermite que a imagem seja ajustada perfeitamente à superfície do objeto 3D. Figura 16 – Fase inicial da modelagem do Museu3I Os aspectos luminosos do mundo real são representados por diferen-tes técnicas e tipos de iluminação. Um aspecto importante é que alguns tiposde iluminação permitem o modelador reduzir a quantidade de vértices damalha poligonal para ganhar processamento na renderização da mesma. OBlender e X3D suportam iluminação pontual (nó PointLight), direcional (nóDirectionalLight), por holofotes (nó SpotLight), entre outras.3.3 X3DX3D (eXtensible 3D) é o padrão definido pelo grupo Web3D para distribuiçãode conteúdos tridimensionais e interativos, principalmente através da Inter-net (Brutzman & Daly, 2007). Ele é utilizado para construir ambientes virtu-ais tridimensionais complexos, sendo um padrão aberto que permite descre-ver em um arquivo formas e comportamentos destes ambientes. O antigo padrão internacionalmente aceito era o VRML (Virtual Rea-lity Modeling Language). Inicialmente este formato de arquivo conseguiadescrever apenas simples cenários estáticos, e aos poucos foi ganhando novasfuncionalidades e mais interatividade. Devido a esta necessidade de evoluçãosurgiu o X3D. Nesta evolução foram aproveitados os principais conceitos in-troduzidos pelo VRML, utilizando suas idéias básicas e promovendo a ampli-
    • 43ação delas com a incorporação de novas funcionalidades. A principal mudan-ça está no novo formato de codificação adotado: O XML.3.3.1 Padrão de Arquivos XMLO XML (Extensible Markup Language) é um padrão bastante conhecido erobusto, que proporciona maior facilidade para integrar tais aplicações 3Dcom a Web. Além disto, desenvolvedores de aplicativos que utilizam o X3Dpassaram a poder utilizar ferramentas de suporte ao XML, como a API (Ap-plication Programming Interface) JDOM que ajuda a ler e gerar arquivosXML através da linguagem Java. Com esta mudança, o X3D possui agorauma arquitetura modularizada, permitindo uma maior extensibilidade e fle-xibilidade (Web3D Consortium, 2011). Deste modo as aplicações podem sermais facilmente desenvolvidas pela possibilidade de não precisarem imple-mentar de uma vez todas as funcionalidades definidas nas especificações doX3D.3.3.2 EspecificaçõesAs especificações do X3D (Web3D Consortium, 2011) são uma série de do-cumentos produzidos pelo grupo Web3D que definem e detalham geometriase comportamentos do padrão (Brutzman & Daly, 2007). Dentre os conteúdosabordados nas especificações, existem documentos apropriados para a expli-cação da codificação de um arquivo X3D, incluindo vários aspectos como: ti-pos de campos, tipos de nós, expressões que definem rotas, etc. Um fator in-teressante é que as funcionalidades primitivas (como nós e campos) são espe-cificadas de forma neutra, tornando-as independente de qualquer formato decodificação e browser.3.3.3 Browsers X3DA visualização de ambientes virtuais X3D é realizada através de browsers es-pecíficos que consistem em aplicações capazes de interpretar e processar osarquivos X3D, apresentando os modelos tridimensionais, animados ou não, epermitindo interações do usuário com os objetos. Estes browsers, comumen-te chamados de navegadores ou players, podem se apresentar como plugins
    • 44ou applets em navegadores Web (Figura 17), como o Internet Explorer ouMozilla Firefox, ou como aplicações independentes (Web3D Consortium,2011). Figura 17 - Exemplo de cena X3D visualizada no browser Mozilla Firefox3.3.4 Nós e Campos para Objetos e Ações no Ambiente 3DNós X3D são os elementos fundamentais que compõem o grafo de cena. Cadanó é formado por uma seqüência dos campos que o representa. Estes nós eseus agrupamentos descrevem as funcionalidades disponibilizadas pelo X3Dutilizadas para descrição e comportamentos dos objetos nos ambientes virtu-ais. Os campos servem para especificar os atributos e características dos nósX3D. A interatividade de uma cena X3D pode ser caracterizada por mu-danças de posição, orientação, tamanho, cores ou outras características per-tinentes aos campos do nó X3D, resultando em uma animação. Eventos e ro-tas são as funcionalidades do X3D que permitem adicionar tais comporta-mentos a objetos do ambiente virtual de forma simples. Para interações maiscomplexas são utilizados o nó Script e a API SAI (Scene Access Interface) quepermite o controle do grafo de cena através de linguagens de programação(Web3D Consortium, 2011).
    • 453.3.5 SAI (Scene Access Interface)Os objetivos da maioria dos ambientes virtuais tridimensionais são de proverao usuário um grau de imersão que o faça esquecer que está em uma simula-ção. Seja na representação de ambientes reais ou imaginários, tais mundospossuem alto grau de complexidade para representar os comportamentos dosmesmos. Neste contexto, a SAI proveniente do X3D apresenta-se como alter-nativa para estas finalidades. A SAI é o conjunto de serviços padrão especificados pelo grupoWeb3D, que são disponibilizados pelos browsers X3D para que um autorpossa acessar e alterar o grafo de cena enquanto ele é executado (Web3DConsortium, 2011). Este acesso permite ao autor obter informações sobre osnós e campos do grafo de cena, notificar e receber eventos destes nós, e alte-rar seus valores para realizar modificações no ambiente (em tempo de execu-ção), tornando-o interativo. Deste modo, os browsers X3D desenvolvem suas próprias APIs emconformidade com os documentos especificados por (Web3D Consortium,2011) para prover tais serviços aos criadores de ambientes virtuais tridimen-sionais X3D. Este acesso ao grafo de cena pode ocorrer de forma externa aoarquivo X3D, por linguagens de programação ou de script como Java e EC-MAScript, ou de forma interna, apenas possível por linguagens de script. Adicionalmente, o autor pode obter dados sobre as configurações dobrowser e manipulá-las a partir de aplicações externas. A SAI provê métodospara que o desenvolvedor seja capaz de instanciar browsers X3D com as con-figurações desejadas a partir de linguagens de programação. Como exemplopode ser citado o browser Xj3D (utilizado no presente projeto), que foi de-senvolvido na linguagem de programação Java, e disponibiliza a API SAI paraque criadores de ambientes virtuais X3D que o utilizarem como browser pos-sam ter acesso ao grafo de cena e respectivas configurações. Muitos programas que utilizam ambientes virtuais X3D precisam deuma diferente interface gráfica que se adapte às necessidades de sua aplica-ção. Este é um dos motivos pelo qual o Xj3D é bastante utilizado no âmbitoacadêmico (Costa & Machado, 2008) (pesquisas científicas, teses de mestra-
    • 46do), pois provê uma fácil readaptação da interface gráfica do usuário atravésda integração de sua API SAI com o pacote Swing de Java.3.4 JavaA escolha do browser Xj3D para o desenvolvimento do projeto resultou nautilização da linguagem Java para programação de scripts e da GUI (Graphi-cal User Interface), pela forte compatibilidade da linguagem com o browser,uma vez que o mesmo foi desenvolvido na linguagem Java. Adicionalmente, aSAI, API fornecida pelo Xj3D, é escrita em Java. Java é uma linguagem de programação orientada a objetos que dife-rentemente das linguagens convencionais, que são compiladas para códigonativo, é compilada para um bytecode que é executado por uma máquina vir-tual. Java possui duas tecnologias que permitem a integração de seus aplica-tivos na Web independente de plataforma de execução ou sistema operacio-nal: Java Plugin e Java Web Start.
    • 47 Capítulo 4 DesenvolvimentoO objetivo deste capítulo é apresentar a arquitetura proposta para o projeto, edetalhar as partes principais da implementação dos módulos propostos. Assubseções que se seguem apresentam arquitetura proposta, e o desenvolvi-mento do: a) módulo da aplicação do Visitante; b) módulo da Base de Acer-vos 3D; c) testes de conexão entre a Base de Acervos 3D e o Museu3I; d) mó-dulo da aplicação do Curador; e) testes de publicação de acervos 3D na Basede Acervos; f) disponibilização do projeto em uma página Web.4.1 Arquitetura PropostaO Museu Virtual Tridimensional 3I (Imersivo, Interativo e Itinerante) consis-te de um ambiente virtual que representará um museu com capacidade deexposições itinerantes. Para tal, o visitante terá a oportunidade de escolher(enquanto navega no ambiente) quais peças 3D deseja visualizar em sua ex-posição. As peças escolhidas serão carregadas e o usuário terá a oportunidadede interagir com as mesmas. Outro fator interessante é que qualquer pessoapode ser o curador do museu, e adicionar novas exposições no acervo do mu-seu (Base de Acervos 3D). Através da Figura 18 pode-se observar a arquitetura do Museu3I pro-posta. Esta arquitetura é composta por três módulos: uma aplicação para oVisitante do Museu, uma aplicação para o Curador do Museu, e a Base de A-cervos 3D. Dessa maneira o museu dará ao usuário a capacidade de visitar asexposições itinerantes que desejar, em tempo-real de navegação.
    • 48 Figura 18 - Módulos da Arquitetura do Museu 3I A aplicação para o Visitante do Museu é representada através de umainterface gráfica totalmente tridimensional, ou seja, qualquer funcionalidadeque o visitante desejar acionar será através de interação com os objetos 3D. Apartir destas interações, menus adicionais são apresentados para que o visi-tante possa listar todas as obras disponíveis no acervo e escolher as que maislhe interessarem para carregar no ambiente. Tais peças serão carregadas so-bre as pilastras (em tempo de execução), e assim o usuário poderá interagircom as mesmas. A Base de Acervos 3D é responsável pelo armazenamento de todas aspeças pertencentes ao museu, bem como as informações, textuais ou não, re-lacionadas às mesmas. Já a aplicação para o Curador do Museu apresenta uma interface grá-fica que envolve conteúdos tridimensionais - caso das obras 3D - ou bidimen-
    • 49sionais como, por exemplo, as descrições sobre as peças além de suas medi-das físicas para ajuste na sala. Para carregar um acervo na Base de Acervos3D, o curador deve adicionar todas as informações pertinentes às seis obrasdo acervo, fazer o ajuste físico de cada peça à pilastra - escala, posição, rota-ção - e posteriormente fazer o upload das mesmas em um servidor.4.2 DesenvolvimentoO desenvolvimento do M3I foi segmentado em seis partes: 1. Desenvolvimento do módulo 1: a aplicação do Visitante; 2. Desenvolvimento do módulo 2: a Base de Acervos 3D; 3. Testes de conexão entre a Base de Acervos 3D e o Museu3I; 4. Desenvolvimento do módulo 3: a aplicação do Curador; 5. Testes de publicação de acervos 3D na Base de Acervos; 6. Disponibilização do projeto em uma página Web.4.2.1 Módulo 1: Aplicação do VisitantePara o desenvolvimento do módulo da aplicação do Visitante do Museu fo-ram definidas duas etapas: 1. modelagem tridimensional do museu; 2. planejamento e desenvolvimento da aplicação e interface gráfica a ser utilizado pelo visitante. A modelagem tridimensional do museu virtual foi concebida comoprimeira atividade a ser executada. Para isso foi utilizado o Blender, por mo-tivos previamente citados (tópico 3.2). Como o objetivo principal do projeto éa disponibilização do M3I na Internet, a modelagem foi otimizada em um ní-vel que a qualidade gráfica do ambiente virtual não inviabilizasse o uso devi-do o tamanho de sua carga. Deste modo, foram utilizadas texturas com pe-queno tamanho de carga, mas que provêem uma aparência realista ao ambi-ente. Adicionalmente foram utilizadas as tags especiais DEF/USE referentesao X3D, em todos os objetos tridimensionais que se repetiam, para evitar re-plicação desnecessária de código, e consequentemente aumentar a velocidadede transmissão via Internet dos modelos tridimensionais.
    • 50 Para a interface gráfica da aplicação para o visitante do museu foi uti-lizada a linguagem de programação Java em conjunto com a API SAI prove-niente do browser Xj3D, para obter uma instância do visualizador e incorpo-rá-lo à interface gráfica desenvolvida com a API Swing. Nesta aplicação o vi-sitante terá acesso ao M3I, ou seja, um ambiente tridimensional no qual eleterá a capacidade de interagir com os objetos 3D. Na entrada do museu, o vi-sitante deverá clicar em um balcão de recepção contendo o texto “Acervos”(Figura 19), que acionará um menu 2D (Figura 20) para listar todos os acer-vos da Base de Acervos 3D. Deste modo, o usuário poderá escolher quais a-cervos deseja visualizar na exposição, e as mesmas serão carregadas em tem-po de execução.Figura 19 - Sala de Recepção com o balcão que inicia o menu de Acervos 3D4.2.2 Módulo 2: Base de Acervos 3DPara o desenvolvimento da Base de Acervos 3D foi realizado um estudo sobreas tecnologias relacionadas e sua usabilidade no presente projeto. Inicialmen-te, uma pesquisa sobre SGBDs (Sistema de Gerenciamento de Bancos de Da-dos) foi executada para verificar a necessidade de uso dos mesmos no projeto.
    • 51Constatou-se que a falta de complexidade de dados tornava seu uso desneces-sário, assim como a presença de informações em forma de arquivos na exten-são X3D (arquivos referente às cenas 3D) o tornava inviável. Pensou-se então em uma estrutura de arquivos e pastas, que em ser-vidores convencionais poderiam ser acessadas programaticamente através deuma conexão Web via HTTP. Esta estrutura facilita também a criação de no-vos servidores de acervos 3D por outras pessoas ou professores que porven-tura visem transmitir conteúdo pedagógico em três dimensões. Uma vez quea aplicação para o visitante irá requisitar a url do servidor de acervos (Figura20), qualquer servidor que estiver em conformidade com a estrutura de ar-quivos e diretórios representados na Figura 21 poderá servir como uma Basede Acervos 3D. Além disso, no tópico 4.2.4 será explicado que o módulo deaplicação referente ao Curador do M3I, irá abstrair parte dessa estrutura parao então “curador”. Figura 20 - Menu de Acervos 3D Para montar a estrutura de diretórios e arquivos do servidor, deve-serealizar a seguinte sequência de passos:  Escolher uma pasta/url raiz para por os acervos. Ex.: http://horus.de.ufpb.br/museu/acervos/;
    • 52  Criar um sub-diretório para o novo acervo, onde o nome do diretório será o nome do acervo representado no menu exibido ao visitante. Ex.: Arqueologia Paraibana.  Adicionar um arquivo chamado descricao.txt, que deve conter a des- crição do acervo, que irá ser exibido no menu ao visitante;  Adicionar exatamente seis peças tridimensionais e suas corresponden- tes seis descrições textuais a esta pasta, ou seja, doze arquivos com ex- tensão .x3d: o Para cada peça 3D adicionada, deverá existir um arquivo no formato “<nome do arquivo>< - texto descritivo.x3d>” referen- te aos textos descritivo presente no ambiente virtual 3D dispos- to ao lado de suas respectivas peças. Figura 21 - Estrutura de diretórios e arquivos presentes no servidor4.2.3 Integração entre a Base de Acervos 3D e o Museu3IOs primeiros testes realizados para a integração entre a Base de Acervos e oMuseu 3I foram realizados com acervos constituindo simples formas geomé-tricas, como esferas e cubos. A idéia era conseguir carregar objetos 3D mais
    • 53simples, para posteriormente tentar carregar os mais complexos, o que tor-nou mais eficiente e fácil a integração. Para tal, foi necessária a utilização do nó Script referente ao X3D, pa-ra que quando acionado executasse uma classe (programa) em Java. Este mi-ni-programa é encarregado de fazer a leitura de quais acervos estão presentesna Base de Acervos 3D, para que o visitante possa escolher o acervo de suapreferência. Deste modo, optou-se por utilizar as classes URL e URLConnec-tion do pacote java.net, além das classes de entrada e saída (BufferedReadere InputStreamReader), para que pudesse ser realizada uma conexão com aurl do servidor e então obter as informações importantes para a aplicação apartir do próprio código HTML da página. As principais informações obtidassão: os acervos e suas urls para download, as descrições e urls de cada obrados acervos. A Tabela 3 exibe o trecho de código que faz a conexão ao servi-dor para armazenar o código HTML da página. Tabela 3 - Estabelecendo uma conexão com o servidor//url a ser estabelecida uma conexãoString urlStr = "http://horus.de.ufpb.br/museu/acervos/";URL url = new URL(urlStr);URLConnection con = url.openConnection();con.connect();//armazenar codigo html da páginaBufferedReader in = new BufferedReader (new InputStreamReader (con.getInputStream()));Com todas as informações obtidas, torna-se possível carregar em tempo deexecução o acervo escolhido pelo visitante, através da API SAI fornecida pelobrowser Xj3D. A Tabela 4 exibe o trecho de código que carrega as obras doservidor na cena principal através da API SAI. Tabela 4 - Carregando as obras na cena principal através da API SAI//obtendo a referência da cena principalX3DScene currentScene = (X3DScene)this.getX3dBrowser().getExecutionContext();//obtendo a referência da obra 3D a ser carregadaX3DScene obra = this.getX3dBrowser().createX3DFromString(objObra);//adicionando todos os nós raízes da obra à cena principalfor(X3DNode no : obra.getRootNodes()) currentScene.addRootNode(no);
    • 54//adicionando todas as rotas da obra à cena principalfor(X3DRoute rota : obra.getRoutes()) currentScene.addRoute(rota.getSourceNode(), rota.getSourceField(), rota.getDestinationNode(), rota.getDestinationField());4.2.4 Módulo 3: Aplicação do CuradorÉ importante ressaltar que cada acervo possui uma breve descrição que serádisposta no menu 2D ao visitante. Adicionalmente, cada acervo é compostopor seis obras 3D, todas relacionadas ao título do mesmo, e cada peça conteráum painel com uma descrição textual com informações sobre a mesma. Deste modo, a aplicação para o Curador do museu dispõe de uma in-terface gráfica que se utiliza de recursos bidimensionais aliado a conteúdostridimensionais. Seu objetivo é se apresentar como um facilitador para que oCurador adicione um acervo ao servidor (Base de Acervos 3D) da maneiracorreta. Para isto, ele precisa passar por um processo de ajuste tanto do con-teúdo 3D quanto das informações que representarão uma determinada obra eacervo. Uma versão beta foi desenvolvida antes da versão final. O objetivodesta versão foi descobrir as potencialidades e eventuais dificuldades propor-cionadas pelas ferramentas utilizadas, para saber quais funcionalidades po-deriam ser implementadas. Nesta versão (Figura 22), foi testada com sucessoa integração do browser Xj3D com o pacote Swing de Java, para que o visua-lizador de ambientes virtuais 3D fosse embutido na interface gráfica de umprograma convencional escrito em Java. Deste modo, foram realizados osprimeiros testes de inserção de peças 3D no ambiente, o que proporcionou aaceitação das tecnologias utilizadas. Possuindo as tecnologias validadas, foirealizada uma especificação das funcionalidades que a versão final deveriater, para então iniciar a implementação.
    • 55 Figura 22 - Primeira versão da aplicação para o Curador do Museu Na especificação de requisitos para a versão final da aplicação do Cu-rador, definiu-se que alguns dos campos de informação seriam os seguintes:nome do acervo, descrição do acervo, e o nome do Curador. Após essa defini-ção, o curador deve clicar no botão “OK” para criar o acervo especificado, ouseja, criar a pasta onde ficará uma estrutura semelhante à da Figura 21. Opróximo passo é adicionar as seis obras 3D pertencentes ao acervo. Para tal, oCurador deve clicar no botão “Abrir” para escolher o arquivo X3D que con-tém a peça a ser adicionada ao acervo, e em seguida clicar no botão “Atuali-zar” para que a cena seja atualizada com a obra escolhida. Em seguida, se ne-cessário, deve ser alterado os campos referentes à translação, escala e rotaçãopara ajustar o objeto sobre a pilastra. O campo texto descritivo deve ser pre-enchido para que as informações sobre a peça sejam exibidas no painel textu-al ao lado da obra. Este algoritmo deve se repetir até que as seis obras este-jam devidamente carregadas, e toda a estrutura do diretório esteja pronta.Finalmente, deve ser copiado o diretório gerado para a pasta raiz de acervosdo servidor, como especificado na Figura 21. A Figura 23 mostra uma capturade tela de um Curador salvando um acervo, com a versão final do aplicativo.
    • 56 Figura 23 - Versão final da aplicação para o Curador do Museu Para o desenvolvimento do mesmo foram utilizadas a API SAI prove-niente do browser Xj3D, que permite obter uma instância do visualizador decenas 3D em conjunto com o pacote Swing da linguagem de programação Ja-va para possibilitar integrá-lo em uma interface gráfica. Adicionalmente foiutilizada a API de entrada e saída, para realizar o processamento dos arqui-vos X3D.4.2.5 Publicação na Base de Acervos 3DPara esta etapa, foram convidados professores de outras áreas de estudo paraque selecionassem objetos reais, formando assim acervos com conteúdo rele-vantes e variados, a serem publicados no M3I. O professor Carlos Xavier doDepartamento de Arqueologia da Universidade Federal da Paraíba separouseis peças de valor cultural encontradas na região paraibana, formando umacervo intitulado de “Arqueologia Paraibana”. A professora Ana Maria G. Va-lença do Departamento de Odontologia da UFPB também reuniu seis peçasde arcadas dentárias, resultando no acervo intitulado por “Deformações deArcadas Dentárias”. Estes objetos passaram por um processo de escaneamento tridimen-sional, ou seja, tiveram suas dimensões físicas digitalizadas transformando-os então em modelos 3D. O nível de detalhamento do escâner é extremamen-te alto, chegando a possuir precisão milimétrica, ou seja, a cada milímetro um
    • 57vértice é digitalizado pelo mesmo. Deste modo, cada modelo 3D resultante deum escaneamento deve passar por um processo manual e trabalhoso de redu-ção da quantidade de pontos da malha poligonal sem perda de qualidade domesmo. Posteriormente, utiliza-se a aplicação do Curador para realizar a pu-blicação destas peças 3D em acervos no servidor. A Figura 24 exibe a imagemdo processo de escaneamento 3D de um crânio encontrado em um sítio nointerior da Paraíba. Figura 24 - Escaneamento 3D do crânio4.2.6 Disponibilização do Museu3I na WebTodos os testes preliminares quanto à navegabilidade, usabilidade, e cargados acervos foram executados em uma versão standalone do aplicativo para oVisitante. Deste modo, algumas sub-versões da mesma foram examinadas e
    • 58avaliadas. Na versão standalone validada, quando o usuário requisitasse talacervo na aplicação Visitante, um Script programado em Java seria executa-do, com a tarefa de ler as peças do acervo no servidor e copiar para um subdi-retório local SalaDireita ou SalaEsquerda para posteriormente recarregar oambiente MuseusVirtuaisCarregarSalas que possuirá as novas peças. O es-quema de execução desta versão do Museu 3I é ilustrado na Figura 25. Figura 25 - Versão standalone da aplicação para o Visitante do M3I Contudo, um dos objetivos principais do projeto é a disponibilizaçãode um ambiente 3D com conteúdo cultural relevante acessível através daWeb. Para isto, existem duas opções: 1. utilizar um browser X3D que possua plugin para navegadores Web, entretanto são software comerciais; 2. utilizar o browser Xj3D (gratuito), e aliado às tecnologias Java Plugin e Java Web Start executar a cena 3D dentro do próprio navegador Web.
    • 59Deste modo, a opção dois foi escolhida, tendo em vista que o projeto visa autilização de tecnologias open source, para prover acesso gratuito a maiorquantidade possível de usuários. Para tal, deve ser necessário apenas um na-vegador Web como o Google Chrome ou Mozilla Firefox e uma conexão coma Internet. Adicionalmente, é preciso ter o Java instalado na máquina, o quenão é problema visto que essa tecnologia já é utilizada massivamente pela so-ciedade, e possui fácil instalação. Para adicionar um programa Java em uma página HTML qualquer, u-tiliza-se o script deployJava.js fornecido pelo sítio do Java, e inicializar umaapplet através do método runApplet(attributes,parametes,version). O cam-po attributes possuem os respectivos sub-campos: 1. code: classe principal; 2. archive: bibliotecas (jars) utilizadas pelo projeto; 3. width: largura da janela na página HTML; 4. height: altura da janela na página HTML.O campo parametrers especifica algum arquivo jnlp (Java Network Laun-ching Protocol) (Tabela 7)– tecnologia Java Web Start – a ser carregado, ououtros tipos de parâmetros. Já no campo version, especifica-se a versão mí-nima da máquina virtual Java para que o aplicativo possa executar. A Tabela5 exibe o código HTML para ativação de uma applet através da tecnologia Ja-va Plugin. Tabela 5 – Código HTML referente a uma applet Java Plugin<script src=”http://java.com/js/deployJava.js”></script> <script> var attributes = { code: "Xj3DM3I", archive: "JWSExample.jar, allJars.jar, ", width: "97%", height: "78%" }; var parameters = {jnlp_href:"launch.jnlp"}; <!-- Applet Parameters --> var version = "1.6"; <!-- Required Java Version --> deployJava.runApplet(attributes, parameters, version); </script>Quando disponibiliza-se uma aplicação Java na Web, existe a obrigatoriedadede assinar digitalmente os jars utilizado, no intuito de prover maior seguran-ça ao usuário. Para isso, pode-se utilizar o programa jarsigner presente na
    • 60instalação do JDK (Java Development Kit), ou utilizar a IDE Netbeans. Como jarsigner, o processo é bastante lento, sendo necessário assinar um jar porvez através da console. A Tabela 6 exibe o passo a passo da geração de umachave, assim como a utilização da mesma para assinar os jars. Usando o Net-beans, basta configurar um projeto com Java Web Start, e habilitar nas pro-priedades do projeto a assinatura digital de todas as bibliotecas, e todas elasserão assinadas automaticamente. Tabela 6 - Assinando os jars com o jarsigner.<!--Gerando senha/assinatura -->C:UsersEduardoDesktopXj3D Applet Exemplo>keytool -genkeyInsira a senha do armazenamento de chaves:Insira novamente a nova senha:Qual Ú o seu nome e o seu sobrenome? [Unknown]: eduardo falcaoQual Ú o nome da sua unidade organizacional? [Unknown]: labteveQual Ú o nome da sua empresa? [Unknown]: labteveQual Ú o nome da sua cidade ou localidade? [Unknown]: joao pessoaQual Ú o nome do seu estado ou municÝpio? [Unknown]: paraibaQuais sÒo as duas letras do c¾digo do paÝs desta unidade? [Unknown]: PBCN=eduardo falcao, OU=labteve, O= labteve, L=joao pessoa, ST=paraiba, C=PBÚ correto? [nÒo]: sInserir a senha da chave de <mykey> (RETURN se for igual Ó senha do armazenamento de chaves):Insira novamente a nova senha:C:UsersEduardoDesktopXj3D Applet Exemplo>keytool -selfcertInsira a senha do armazenamento de chaves:<!--Assinando os jars -->C:UsersEduardoDesktopXj3D Applet Exemplo>jarsigner applet-launcher.jarmykeyEnter Passphrase for keystore:Warning:The signer certificate will expire within six months.C:UsersEduardoDesktopXj3D Applet Exemplo><!--e assim sucessivamente...--> Para programas mais complexos, que utilizem recursos do sistema o-peracional como arquivos de extensão dll (para Windows) ou so (para Linux),faz-se necessário a utilização da tecnologia Java Web Start. Esta tecnologia
    • 61verifica em tempo de execução qual a versão e arquitetura do sistema opera-cional, para posteriormente carregar as dependências necessárias para que oprograma execute corretamente. No caso do M3I, são utilizadas bibliotecasque usam recursos do sistema operacional, como a JOGL (Java Open Gra-phics Library), e consequentemente precisam carregar suas dependências. ATabela 7 exibe parte do arquivo JNLP, em que o sistema operacional e suaarquitetura são identificados, para posteriormente carregar as dependênciasdo arquivo jar especificado. Tabela 7 – Formato de um arquivo JNLP<resources os="Windows"> <nativelib href="lib/xj3d-native-win.jar" download="eager"/></resources><resources os="Windows" arch="x86"> <nativelib href = "lib/xj3d-natives-windows-i586.jar" down-load="eager"/></resources><resources os="Windows" arch="amd64"> <nativelib href = "lib/xj3d-natives-windows-amd64.jar" down-load="eager"/></resources><resources os="Windows" arch="x86_64"> <nativelib href = "lib/xj3d-natives-windows-amd64.jar" down-load="eager"/></resources><resources os="Linux" arch="i386"> <nativelib href = "lib/xj3d-natives-linux-x86.jar" download="eager"/></resources><resources os="Linux" arch="x86"> <nativelib href = "lib/xj3d-natives-linux-x86.jar" download="eager"/></resources><resources os="Linux" arch="amd64"> <nativelib href = "lib/xj3d-natives-linux-x86_64.jar" down-load="eager"/></resources><resources os="Linux" arch="x86_64"> <nativelib href = "lib/xj3d-natives-linux-x86_64.jar" down-load="eager"/></resources> Alguns testes realizados com a applet validaram o funcionamento damesma no Windows com arquitetura de 64 bits, e no Linux com arquitetura32 bits. A applet deve funcionar nos demais sistemas operacionais, visto queos JNLPs referenciados estão e são mantidos no site do Java(http://download.java.net/media/), ou seja, se existir dependência disponí-vel para qualquer sistema operacional, elas são disponibilizadas diretamenteneste sítio.
    • 62 Capítulo 5 ResultadosO objetivo deste capítulo é apresentar os resultados da infra-estrutura desoftware que resultou o Museu3I. Como resultado do presente projeto foiconcluído o desenvolvimento dos três módulos: aplicação para o Visitante doMuseu, Base de Acervos 3D, e aplicação para Curador do Museu. Adicional-mente, foram efetuados testes de conexão entre a Base de Acervos e a Aplica-ção do Visitante, e testes de publicação de acervos 3D para validação da fer-ramenta do Curador. Finalmente, disponibilizou-se o Museu3I na Web, atra-vés do sítio http://horus.de.ufpb.br/M3I/plugin/.5.1 Discussão A arquitetura do projeto foi concebida de uma forma que a aplicaçãopara o Visitante pudesse ser integrada com diferentes Bases de Acervos 3D,que porventura tenham sido criadas por diferentes pessoas, bastando forne-cer o link desse servidor. A aplicação para o Curador promove facilidade noajuste das peças ao ambiente 3D, além de publicar os arquivos na estruturacorreta, aceita pelo programa. Qualquer pessoa que possua modelos 3D, podese tornar um Curador e montar seu próprio servidor disponibilizando o linkdo mesmo para quem desejar acessá-lo. As Fig. 13 a 17 exibem capturas detela do M3I. A Figura 31 exibe o M3I sendo executado através da Web.
    • 63 Figura 26 - Vista externa do Museu 3IFigura 27 - Vista interna do Museu 3I, respectivamente a partir do térreo e do primeiro piso
    • 64Figura 28 - Acervo intitulado de “Deformações de Arcadas Dentárias” Figura 29 - Acervo intitulado de “Arqueologia Paraibana” Figura 30 - Acervo intitulado de “Corpo Humano”
    • 65Figura 31 – Museu3I sendo executado através da Web
    • 66Capítulo 6 Considerações FinaisNeste capítulo serão apresentadas uma discussão dos objetivos alcançadosalém dos resultados obtidos até o momento. Serão comentadas também a ex-posição do trabalho em um feira de inovação tecnológica, publicações reali-zadas, e por fim, possíveis trabalhos futuros.6.1 Discussão Pode-se observar que o Museu Virtual 3I aproveitou algumas caracte-rísticas importantes de outros trabalhos correlatos, como a capacidade de a-dicionar novas obras ou acervos no servidor (Curador) (Mourkoussis, et al.,2002) (Sylaioua, Maniab, Karoulisa, & White, 2010) (Seára, Benitti, & Raabe,2004) (Gomes, Carmo, & Cláudio, 2010), e capacidade de interação que ovisitante terá com a peça tridimensional. Adicionalmente, no Museu3I o visi-tante terá a oportunidade de escolher qual acervo deseja visualizar na sua ex-posição, ao mesmo tempo em que navega no museu. A disponibilização doMuseu Virtual 3I via Internet, mais especificamente através de uma applet,facilita o uso do mesmo devido à facilidade de acesso e instalação. Com relação aos objetivos traçados para o projeto: Objetivo 1. Desenvolvimento do aplicativo para o Visitante do M3I  alcançado; Objetivo 2. Desenvolvimento da aplicação para o Curador do M3I  alcançado; Objetivo 3. Criação e integração de um Banco de Dados para arma- zenamento dos acervos 3D  alcançado;
    • 67 Objetivo 4. Publicação de dois acervos para validação da infra- estrutura desenvolvida  alcançado; Objetivo 5. Estudar estratégias para inclusão do toque virtual ao M3I  alcançado parcialmente.Com relação ao objetivo 5, a falta de informações mais detalhadas no traba-lho inviabilizou a construção de uma estratégia mais contundente. Porém,outros pontos conceituais foram esclarecidos e podem ser utilizados, como éo caso dos dispositivos hápticos utilizados, e a preferência dos usuários emrelação aos mesmos.6.2 Exposição do M3I na Feira XPTA.LabsO Museu Virtual 3I foi apresentado durante a Feira XPTA.Labs que aconte-ceu em abril de 2011 na cidade de São Paulo, na Cinemateca Brasileira. As a-plicações foram apresentadas em uma televisão que proporcionava visualiza-ção estereoscópica com utilização de óculos especiais para tanto. Durante afeira, várias famílias tiveram a oportunidade de navegar no ambiente virtualcom visualização 3D e notou-se que as crianças mostraram interesse ao inte-ragir com as peças, principalmente as do acervo sobre o corpo humano. Ospais também mostraram aceitação da aplicação, sugerindo que a mesma po-deria ser usada como uma ferramenta de aprendizagem dentro de sala de au-la. Adicionalmente, os visitantes mostraram interesse em saber quando oM3I estaria disponível na Internet. As Figura 32 e Figura 33 exibem os visi-tantes navegando no M3I.
    • 68 Figura 32 – Visitantes explorando o M3I Figura 33 – Crianças navegando pelo M3I6.3 PublicaçõesComo fruto do projeto, obteve-se a publicação do artigo “Museu 3I: Publica-ção e Visitação Online de Acervos Tridimensionais” no WRVA (Workshop deRealidade Virtual e Aumentada) (Falcão & Machado, Museu 3I: Pubicação eVisitação Online de Acervos Tridimensionais, 2010) a partir do estado atualdo museu em novembro/2010, disponível em:http://www.de.ufpb.br/~labteve/publi/2010_wrva3.pdf. Trabalhos paralelos também foram realizados em prol do projetomaior concebido por “Museus Virtuais Multisensoriais Baseados em Realida-de Virtual”, no intuito de gerar um sistema para multi-projeção de ambientesvirtuais 3D imersivos. Obteve-se uma publicação resultante deste trabalho,intitulada por “Multiprojeção por Clusterização de Visualização de AmbientesVirtuais com o Xj3D” no SVR (Simpósio de Realidade Virtual e Aumentada)(Falcão & Machado, 2011) em abril/2011, disponível em:http://www.de.ufpb.br/~labteve/publi/2011_svr2.pdf.
    • 696.4 Trabalhos FuturosComo trabalho futuro pretende-se a inserção da capacidade multisensorial noM3I, a fim de que se torne um dos primeiros museus - nenhum museu cominteração háptica disponibilizado na Web foi encontrado através da RS reali-zada - a possibilitar o toque virtual ao visitante, em uma visita através da In-ternet. Com essa nova “dimensão” no M3I, seria importante alterar a aplica-ção do Curador do M3I, para que o mesmo pudesse efetuar a calibração háp-tica (Gomes & Machado, 2009) das obras a serem adicionadas no acervo. Aspropriedades táteis destas obras de arte 3D devem ser ajustadas de forma a seaproximarem das propriedades reais, contribuindo para o realismo da rende-rização háptica. Deste modo, ao invés de todas as obras terem uma proprie-dade háptica padrão, elas possuirão suas próprias características peculiares,ajustada pelo curador, o que as tornam obras únicas, de inestimado valor cul-tural. Por fim, o Museu3I deve ser apresentado aos professores, para que osmesmos estudem a possibilidade de uso em suas aulas. Como mencionado notópico 6.2, notou-se o interesse das crianças ao navegar no museu e visualizarum acervo de partes do corpo humano. Estas e outras abordagens poderiamser utilizadas em sala de aula, onde o professor disponibilizaria seu próprioacervo no M3I, utilizando o aplicativo para o Curador. Disponibilizando ex-posições contextualizadas, os professores podem tornar a aula mais dinâmi-ca, tornando a absorção do conteúdo mais fácil por parte dos alunos.6.5 Agradecimentos EspeciaisAos professores Carlos Xavier e Ana Maria G. Valença pela contribuição depeças para os acervos disponibilizados neste trabalho. Este trabalho insere-se no contexto do sub-projeto Arte Itinerantecom Museus Virtuais vinculado ao projeto Virtualidade Imersiva e Interativabaseada em Cloud Computing financiado pelo Ministério da Cultura atravésdo edital XPTA.Labs.
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