DESENVOLVIMENTO DE APLICAÇÃO DE REALIDADE AUMENTADA EM DISPOSITIVOS MÓVEIS

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1 CENTRO UNIVERSITÁRIO UNIVATES CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS CURSO DE SISTEMAS DE INFORMAÇÃO DESENVOLVIMENTO DE APLICAÇÃO DE REALIDADE AUMENTADA EM DISPOSITIVOS MÓVEIS JANIO LUIS LINDEMANN Lajeado 2014

2 JANIO LUIS LINDEMANN DESENVOLVIMENTO DE APLICAÇÃO DE REALIDADE AUMENTADA EM DISPOSITIVOS MÓVEIS Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas do Centro Universitário UNIVATES, como parte dos requisitos para a obtenção do título de bacharel em Sistemas de Informação. Área de concentração: Engenharia de Software ORIENTADOR: Marcelo de Gomensoro Malheiros Lajeado 2014

3 JANIO LUIS LINDEMANN DESENVOLVIMENTO DE APLICAÇÃO DE REALIDADE AUMENTADA EM DISPOSITIVOS MÓVEIS Banca Examinadora: Prof. Fabrício Pretto, UNIVATES Este trabalho foi julgado adequado para a obtenção do título de bacharel em Sistemas de Informação do CETEC e aprovado em sua forma final pelo Orientador e pela Banca Examinadora. Orientador: Prof. Marcelo de Gomensoro Malheiros, UNIVATES Mestre pela Unicamp Campinas, Brasil Mestre pela PUC-RS Porto Alegre, Brasil Prof. Alexandre Stürmer Wolf, UNIVATES Mestre pela PUC-RJ Rio de Janeiro, Brasil Coordenador do Curso de Sistemas de Informação: Prof. Evandro Franzen Lajeado, julho de 2014.

4 Dedico este trabalho a Deus, aos meus pais, aos amigos e a todos que deram apoio e ajudaram no desenvolvimento, testes e deram sugestões durante o trabalho.

5 RESUMO A Realidade Aumentada (RA) complementa o mundo real com o virtual, tornando visíveis e acessíveis informações que normalmente não estariam disponíveis, abrindo assim novas possibilidades. Com a popularização e o crescimento da capacidade de processamento dos telefones celulares e demais dispositivos móveis, o potencial da RA também é expandido, podendo ser aplicada em qualquer ambiente. Este trabalho objetiva o desenvolvimento de uma aplicação multiusuário de entretenimento, empregando recursos de Realidade Aumentada e geolocalização em dispositivos móveis. Para tanto a aplicação executa sobre o sistema operacional Android e utiliza sua API, que expõe aos desenvolvedores os sensores presentes no hardware dos telefones e tablets, como acelerômetro, giroscópio, GPS e bússola. Tais sensores permitem precisão na tarefa de localizar e orientar espacialmente o aparelho, propiciando renderizar os elementos virtuais no visor conforme a posição da sua câmera, sobrepondo à imagem captada em tempo real pelo jogador. A aplicação também é apoiada por um servidor externo, o que possibilita a colaboração entre os usuários desta aplicação. Este trabalho relata as decisões de projeto, detalhes de implementação e testes feitos para validar o sistema. Palavras-chave: realidade aumentada, computação móvel, geolocalização, plataforma Android.

6 ABSTRACT The Augmented Reality (AR) complements the real world with the virtual, making visible and accessible information that normally would not be available, thus opening new possibilities. With the popularity and growth of processing power of mobile phones and other mobile devices, the potential of AR is also expanded and can be applied in any environment. This study aims at the development of a multiuser entertainment application, employing resources of Augmented Reality and geolocation on mobile devices. For this purpose the application runs on the Android operating system and uses its API, which exposes to the developers the available sensors in the hardware of phones and tablets, such as accelerometer, gyroscope, GPS and compass. Such sensors provide precision in the localization task and to spatially orient the device, enabling to render the virtual elements in the display according to the position of its camera, superimposing the image captured in real time by the player. The application will also be supported by an external server, which enables collaboration between users of this application. This paper describes the design decisions, implementation details and testing done to validate the system. Keywords: augmented reality, mobile computing, geolocation, Android platform.

7 LISTA DE FIGURAS Figura 1 Exemplo de objetos virtuais em um ambiente real Figura 2 Foto do jogo Kid Icarus Uprising utilizando RA Figura 3 Representação simplificada de um contínuo de virtualidade Figura 4 O processo de criação de RA utilizando marcadores Figura 5 Aplicação de RA utilizando marcador Figura 6 Aplicação de Realidade Aumentada utilizando reconhecimento facial Figura 7 Dispositivo de visão óptica direta Figura 8 Diagrama e dispositivo de visão direta por vídeo Figura 9 Diagrama e equipamentos do sistema de visão por vídeo baseado em monitor Figura 10 Livro tradicional com Realidade Aumentada Figura 11 Estudantes utilizando a ferramenta Construct3D Figura 12 Mecânico utilizando o sistema ARMAR Figura 13 Tratamento contra fobia de baratas, os pacientes visualizam sua fobia Figura 14 Anúncio do filme Star Trek, com utilização de RA Figura 15 Quiosque de relógios com uso de RA da Selfridges Figura 16 Uma vista aumentada do helicóptero da polícia Figura 17 RA utilizada em uma competição olímpica de natação Figura 18 Jogo de tiro ao alvo com uso de RA por marcador, no aparelho Nintendo 3DS.. 35 Figura 19 Jogo Face Raiders: RA no aparelho Nintendo 3DS Figura 20 Estudante de medicina utilizando RA para aprender sobre sua própria estrutura óssea Figura 21 Quiosque de RA que permite aos estudantes visualizarem o cérebro de qualquer ângulo Figura 22 Um protótipo de lentes de contato com Realidade Aumentada Figura 23 Os eixos monitorados pelos sensores do Android Figura 24 Uma representação gráfica das latitudes Figura 25 Uma representação gráfica das longitudes Figura 26 Mundo virtual criado pelo DroidAR Figura 27 Diagrama de componentes do sistema Figura 28 Diagrama de classes do sistema Figura 29 Elementos da tela do jogo Figura 30 Mapa exibindo localização de dois inimigos no jogo Figura 31 Jogador interagindo com a aplicação e demonstrando a rotação do mundo 3D Figura 32 Console da aplicação servidora Figura 33 Usuário utilizando o jogo Hero Training Figura 34 Jogador experimenta a aplicação

8 LISTA DE CÓDIGOS Listagem 1 Trecho de código mostrando como iniciar a aplicação RA utilizando DroidAR

9 LISTA DE TABELAS Tabela 1 Requisitos Tabela 2 Comparação de frameworks para RA (até o ano de 2013)

10 ADT: API: APLS: ARMAR: GCM: GPS: HMD: HMS: HUD: IDC: IDE: KML: LED: MMO: NDK: RA: RFID: RPG: RV: SAR: SDK: XMPP: LISTA DE ABREVIATURAS Android Developer Tools Application Programming Interface Automatic Personal Location System Augmented Reality for Maintenance and Repair Google Cloud Messaging Global Positioning System Head Mounted Display Helmet Mounted Sights Heads Up Display International Data Corporation Integrated Development Environment Keyhole Markup Language Light-Emitting Diode Massively Multiplayer Online Game Native Development Kit Realidade Aumentada Radio Frequency Identification Role Playing Game Realidade Virtual Spatial Augmented Reality Software Development Kit Extensible Messaging and Presence Protocol

11 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Realidade Aumentada e Realidade Virtual Métodos de Realidade Aumentada Método de reconhecimento de padrões Método de rastreamento de traços e reconhecimento facial Método de localização Método de superfície Tipos de sistemas de Realidade Aumentada Desafios no uso de Realidade Aumentada Exemplos de aplicações de Realidade Aumentada Utilização de Realidade Aumentada no entretenimento Tendências de futuro em Realidade Aumentada MATERIAIS E MÉTODOS Levantamento de requisitos e ferramentas Realidade Aumentada em dispositivos móveis DESENVOLVIMENTO Desenvolvimento da aplicação Obstáculos encontrados RESULTADOS OBTIDOS CONSIDERAÇÕES FINAIS APÊNDICE A INSTRUÇÕES PARA INSTALAÇÃO E USO DO DROIDAR... 64

12 12 1 INTRODUÇÃO Realidade Aumentada (RA) é uma tecnologia que permite imagens virtuais tridimensionais serem sobrepostas no mundo real (ALEM; HUANG, 2011). Azuma (1997) afirma que, idealmente, deve parecer ao usuário que os objetos reais e virtuais coexistam no mesmo espaço, mesclados perfeitamente. A Figura 1 mostra um exemplo, exibindo uma mesa real com um telefone real, e dentro da sala também estão objetos virtuais (cadeiras e luminária) que cobrem parte da sala e também são cobertos pela mesa. Figura 1 Exemplo de objetos virtuais em um ambiente real. Fonte: Azuma (1997). Sistemas de RA surgiram há mais de 40 anos, e foram aplicados em vários domínios, como educação, engenharia e entretenimento. Por exemplo, mecânicos podem ver instruções virtuais aparecendo sobre motores reais dando instruções de manutenção passo-a-passo, e jogadores podem ver monstros virtuais sendo exibidos sobre cartas de jogo reais e lutando um contra o outro quando colocadas lado a lado (ALEM; HUANG, 2011).

13 13 Outro exemplo é exibido na Figura 2, com um jogo para o aparelho Nintendo 3DS que utiliza RA. Pode-se ver como as cartas são utilizadas como marcadores para posicionar e orientar os modelos tridimensionais relativamente a uma posição no mundo real. Quando ambas as cartas são colocadas frente a frente, ocorre um embate entre os personagens no jogo. Figura 2 Foto do jogo Kid Icarus Uprising utilizando RA. Fonte: Elaborado pelo autor. Azuma (1997) deixa claro que a Realidade Aumentada, além de adicionar objetos ou dados, tem o potencial para esconder ou remover informações. Por exemplo, para remover uma mesa de um ambiente real, uma representação das paredes e piso deve ser desenhada em uma camada por cima da mesa, retirando esta da visão do usuário. Isso é muito utilizado em filmes, porém utilizar tais recursos interativamente é mais difícil, ainda que essa remoção não precise ser foto-realista para ser efetiva. A RA pode também ser utilizada para interagir com outros sentidos, como a audição e o tato, não apenas com a visão. Hoje, mesmo com dezenas de aplicações de Realidade Aumentada disponíveis para smartphones, esclarecem Kipper e Rampolla (2013), essa tecnologia permanece desconhecida pelas massas, e para isso mudar, novas, úteis, acessíveis e estimulantes experiências vão ter de ser disponibilizadas para os usuários.

14 14 Conforme observado por Kipper e Rampolla (2013), a RA alcançou uma maturidade técnica e agora podemos dizer que está se tornando uma presença verdadeira no mundo moderno. Realidade Aumentada tem suporte de uma infraestrutura suficiente para perseverar, e as plataformas móveis auxiliam a se tornar largamente distribuída. A Realidade Aumentada tem o potencial de impactar quase todas as indústrias, e já é utilizada em esportes, jogos, entretenimento, educação, negócios e também na área militar (KIPPER; RAMPOLLA, 2013). Vários estudos são feitos levando em conta como a RA pode beneficiar a educação. A aprendizagem colaborativa vem ganhando espaço ao longo dos anos. Essa abordagem leva em conta que o aprendizado é ativo, através de processo construtivo, depende de contextos mais ricos e envolve estudantes diversificados. Assim, de acordo com Kirner e Zorzal (2005), procuram-se situações nas quais o aluno possa envolver-se, trabalhar em grupo, competir e cooperar, além de exercitar o conceito de responsabilidade. Pode-se utilizar a aprendizagem colaborativa e o desenvolvimento de habilidades em grupo, tanto em ambientes presenciais quanto em ambientes remotos suportados por computador. Ao colocar os usuários para atuarem remotamente, as vantagens presenciais são reduzidas, mas o alcance das aplicações faz com que se procure superar essas dificuldades. Nesse caso, técnicas de comunicação envolvendo texto, voz, vídeo e animação são usadas para replicar e potencializar as características presenciais. Um dos potenciais mais excitantes para RA é no campo da medicina. Com todas as capacidades da medicina moderna ainda existem detalhes que os médicos podem detectar a olho nu, mas que não conseguem detectar através de ressonância magnética ou outros exames, e vice-versa. Este tipo de informação, combinada com o sempre crescente número de sensores médicos, pode ser combinada e renderizada, em tempo real e sobre o paciente. Com efeito, Realidade Aumentada provê ao profissional de saúde um olhar com visão de raios-x dentro do paciente, só que ao invés de ver uma chapa em preto e branco, todo o espectro de cores estaria disponível (KIPPER; RAMPOLLA, 2013). A RA também oferece um grande potencial para novas técnicas de cirurgia, minimamente invasivas. Um cirurgião pode entrar em uma sala de operações e ver o paciente como ele está na mesa, e então, usando um Head Mounted Display 1 (HMD), o médico pode efetivamente olhar dentro do corpo, camada por camada. Com essa nova perspectiva do paciente, o cirurgião pode então começar a operação e somente ter de fazer uma pequena 1 Um Head Mounted Display é um dispositivo vestível em formato de um capacete parcial, com displays internos ou com projeção de imagens diretamente nos olhos, usado como uma interface através da qual o usuário pode experimentar um ambiente de realidade virtual. Pode utilizar câmeras em sua fronte, ou outros meios, para permitir ao usuário ver também o ambiente ao seu redor.

15 15 incisão para utilizar os instrumentos necessários. Um HMD então aumentaria a visão do médico mostrando onde operar, assim como uma representação virtual de onde os outros instrumentos estão localizados no corpo do paciente. No presente este cenário é mais sonho do que realidade, mas a RA está progredindo, assim como novos e pequenos sensores para tornar isto possível (KIPPER; RAMPOLLA, 2013). O objetivo principal deste trabalho é validar o conceito de Realidade Aumentada desenvolvendo uma aplicação colaborativa de entretenimento em dispositivos móveis, que executa sobre o sistema operacional Android e utiliza geolocalização para criar uma experiência de jogo social. Em segunda instância o trabalho também deseja explorar as possibilidades de hardware e software atuais. Alguns ensaios foram feitos em ambiente móvel, para validar a viabilidade do projeto e escolher as ferramentas e bibliotecas utilizadas. A aplicação desenvolvida é um jogo de RA chamado Hero Training. Ao iniciar o jogo, na cidade em que o jogador encontra-se, são posicionados aleatoriamente os personagens e itens com que ele vai interagir, definindo suas posições através da latitude e longitude, e então ele deve se guiar utilizando o mapa integrado à aplicação para localizar inimigos a batalhar e outros jogadores com os quais pode cooperar, quando o mesmo se encontra próximo à localização geográfica. Ao direcionar a câmera em direção a algum objeto virtual, o mesmo é desenhado sobre a imagem captada pela câmera e exibida na tela. O usuário pode atacar os inimigos, tocando sobre eles na tela do aparelho, e também é atacado por eles. Após cada batalha os jogadores recebem recompensas, como pontos de experiência que são utilizados para melhorar suas habilidades e itens que pode utilizar em seu benefício no jogo. O desenvolvimento obteve sucesso, mas durante ele foi possível identificar e mapear diversas limitações e obstáculos, tanto de hardware como de software, um dos principais obstáculos é a disponibilidade e precisão do GPS. Os dispositivos móveis sofrem de restrições de conectividade também, não foi possível executar o jogo utilizando conexão 3G, por exemplo, devido à intermitência e interferência que o sinal sofre. Como forma de validação prática da aplicação, ela foi testada em alguns aparelhos de diferentes modelos e por diversas pessoas, tanto online, utilizando o servidor, como offline, quando não há conexão. O Capítulo 2 deste trabalho faz uma breve revisão de literatura. Os métodos utilizados são explicados no Capítulo 3. O desenvolvimento da aplicação é apresentado no Capítulo 4. No Capítulo 5 são apresentados os resultados obtidos. O Capítulo 6 contém as considerações finais e trabalhos futuros.

16 16 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Neste capítulo é apresentada a Realidade Aumentada, suas aplicações, considerações e quais suas utilidades, a partir de obras e trabalhos acadêmicos anteriores. 2.1 Realidade Aumentada e Realidade Virtual Burdea e Coiffet (2003) definem Realidade Virtual (RV) como sendo uma interface com o usuário que envolve simulação em tempo real e interações através de múltiplos canais sensoriais. Segundo eles, essas modalidades sensoriais são visuais, auditivas, táteis, e eventualmente podem possuir cheiro e sabor. Segundo Azuma (1997), a Realidade Aumentada é uma variação da Realidade Virtual. A tecnologia RV envolve completamente o usuário em um ambiente sintético, onde o usuário não consegue ver o mundo real ao seu redor. Em contraste, a RA permite ver o mundo real, com objetos virtuais sobrepostos ou mesclados com o mundo real. Em outras palavras, na RA o ambiente real não é completamente suprimido, ao contrário, desempenha um papel dominante; ao invés da imersão de uma pessoa num mundo totalmente artificial, a Realidade Aumentada tenta incorporar suplementos sintéticos dentro do ambiente real (seja diretamente utilizando projeção ou através de vídeo). A RA possibilita ao usuário interagir com os mundos virtual e real ao mesmo tempo. Isto conduz a um problema fundamental, como veremos adiante, na Seção 2.4: um ambiente real é muito mais difícil de controlar do que um completamente sintético (BIMBER; RASKAR, 2005). Em 1994 Milgram e Kishino definiram o termo genérico Mixed Reality (Realidade Mista) para se referir a mistura dos mundos real e virtual, como uma subcategoria entre os extremos de um contínuo de virtualidade, exibido na Figura 3, este sendo uma escala que se

17 estende do completamente real até o completamente virtual, englobando também a Realidade Aumentada e a Virtualidade Aumentada. 17 Figura 3 Representação simplificada de um contínuo de virtualidade. Fonte: Milgram e Kishino (1994). O termo Realidade Aumentada é amplo e tem sido usado para descrever vários assuntos distintos. Becker (apud KIPPER; RAMPOLLA, 2013) diz que RA é uma tecnologia, um campo de pesquisa, uma visão de computação futura, uma indústria comercial emergente e uma nova mídia de expressão criativa. De fato, RA é definida como uma combinação de várias tecnologias que trabalham juntas para trazer informações digitais até nossa percepção visual. Segundo a pesquisa de Azuma (1997), alguns requisitos devem ser cumpridos para que um sistema seja considerado de RA. O autor estabelece três requisitos que assinalam o que é RA: 1. Combina informações reais e virtuais; 2. É interativa e em tempo real; 3. Opera e é utilizada em um ambiente 3D. Nem todas as imagens que mesclam elementos reais e virtuais, mesmo em 3D, são classificadas como Realidade Aumentada. Os filmes de cinema, por exemplo, por mais tecnológicos que sejam não o são. Há exemplos mais do que suficientes hoje de mídia digital aprimorada, entretanto isso não significa necessariamente que todos eles constituem RA. Uma fotografia alterada em um programa de edição de imagens, como o Photoshop, ou qualquer outro tipo de sobreposição 2D, não é RA. A definição também não inclui cinema ou televisão. Enquanto filmes como Jurassic Park e Avatar apresentam objetos virtuais foto-realistas, que são homogeneamente mesclados com um ambiente real em 3D, eles não são interativos e

18 18 portanto não são exemplos de RA. Em contraste, um jogo de futebol que utiliza uma transmissão ao vivo e computadores para criar uma linha virtual com a posição dos jogadores na tela, em tempo real, constitui RA (KIPPER; RAMPOLLA, 2013). Para que a Realidade Aumentada funcione, são necessários vários componentes de hardware, como a lista resumida por Kipper e Rampolla (2013) descreve: a) um computador ou um dispositivo móvel; b) um monitor ou superfície para exibição das imagens; c) uma câmera; d) sistemas de sensores ou localização (como GPS, bússola ou acelerômetro); e) infraestrutura de rede; f) um marcador (um objeto ou lugar físico que marca onde os mundos real e virtual fundem-se). Segundo os autores, são também necessários alguns tipos de softwares: a) um programa ou aplicação executando localmente; b) serviços web; c) um servidor de conteúdo. 2.2 Métodos de Realidade Aumentada Baseado nas técnicas de reconhecimento e independentemente do tipo de dispositivos utilizados para interação, Kipper e Rampolla (2013) dividem os métodos de RA em quatro: reconhecimento de padrões, rastreamento de traços, localização e superfície. Os passos necessários para produzir Realidade Aumentada seguem processos similares, independentemente se o método utilizado é baseado em marcadores ou localização. O método baseado em marcador consiste basicamente em inserir um modelo virtual 3D em um objeto físico, enquanto que o método baseado em localização segue o mesmo processo, mas ao invés de identificar um marcador, atribui informação digital para um conjunto de coordenadas. Kipper e Rampolla (2013) delineiam o processo básico para a criação de RA com marcadores, descrito também na Figura 4. Este começa com uma câmera exibindo vídeo capturado ao vivo. O fluxo de vídeo da câmera digitaliza a imagem e identifica o marcador através da detecção de bordas e a criação de padrões de codificação binária. O marcador é em seguida identificado, fazendo que o programa de Realidade Aumentada posicione e oriente o objeto 3D em referência ao marcador. Então o conteúdo digital é orientado com o marcador físico, fazendo com que o símbolo marcador seja equiparado com o conteúdo digital ao qual

19 19 corresponde. O programa a seguir alinha o modelo 3D com o marcador e o objeto virtual é renderizado no quadro do fluxo de vídeo, com o conteúdo de RA agora visível no aparelho de exibição, seja este um monitor, smartphone ou Head Mounted Display (HMD). Figura 4 O processo de criação de RA utilizando marcadores. Fonte: Kipper e Rampolla (2013) Método de reconhecimento de padrões Este método de Realidade Aumentada executa um simples reconhecimento de padrões em uma forma básica ou marcador (KIPPER; RAMPOLLA, 2013). Quando o padrão é reconhecido o sistema substitui essa área com algum elemento estático ou móvel, o qual pode ser qualquer elemento, desde uma cena de vídeo ou um modelo 3D, conforme exibido na Figura 5.

20 20 Figura 5 Aplicação de RA utilizando marcador. Fonte: Mobile Service Architects (2013) Método de rastreamento de traços e reconhecimento facial O método de Realidade Aumentada por rastreamento de traços corporais é o processo pelo qual uma parte do corpo é reconhecida, como as mãos ou o rosto, por exemplo, e então mesclada com algum elemento digital. Através deste método uma pessoa pode interagir com objetos 3D usando movimentos naturais, como pegar um objeto virtual com sua mão, enquanto a câmera rastreia o contorno da mão da pessoa e ajusta o objeto virtual de acordo. O método é similar quando rastreando uma face; quando o software detecta um rosto, determina a posição de vários pontos faciais, como olhos, nariz e boca e então essas posições são utilizadas como referências para sobrepor objetos digitais no rosto (KIPPER; RAMPOLLA, 2013). Kipper e Rampolla (2013) completam: uma vez que o programa tenha reconhecido a face, ele também pode ajustar o conteúdo de acordo com os movimentos, redesenhando os objetos virtuais em tempo real. Um exemplo é exibido na Figura 6, que emprega uma técnica de Realidade Aumentada no website promocional do filme Transformers, permitindo ao usuário vestir uma máscara virtual do personagem Optimus Prime.

21 21 Figura 6 Aplicação de Realidade Aumentada utilizando reconhecimento facial. Fonte: My Future Me (2013) Método de localização O método de localização é baseado em informações de geolocalização (GPS - Global Positioning System) ou informações de triangulação de localização, que usadas em um sistema de RA em conjunto com a posição da câmera, torna possível colocar ícones ou objetos virtuais sobre construções ou pessoas à medida que o usuário se movimenta pelo mundo real. Realidade Aumentada baseada em localização é comumente usada através de um dispositivo móvel convencional, desde que possua os componentes necessários, no caso câmera, visor, GPS, acelerômetro e bússola digital (KIPPER; RAMPOLLA, 2013). Segundo Kipper e Rampolla (2013) existem numerosas aplicações que são executadas em telefones celulares e criam uma janela pessoal para mesclar informação digital com o mundo real, aplicações chamadas de navegadores de Realidade Aumentada. Assim como navegadores de Internet possibilitam encontrar informação na rede mundial de computadores, navegadores de RA são projetados para permitir ao usuário ver informações sobre quase tudo em que focalize sua câmera. Um exemplo comum é a localização de uma cafeteria que pode não estar diretamente na linha de visão, estando a somente poucos minutos de caminhada, ou a resenha de um restaurante em que o usuário esteja parado adiante. Essa informação é vinculada às coordenadas GPS de pontos de interesse ao redor do usuário e exibe a

22 22 informação no telefone, em tempo real. Navegadores de RA também possuem canais, que são constituídos de milhares de pedaços de conteúdo independentemente criados, e então são inseridos em uma aplicação para todos acessarem. Canais comumente são criados baseados em um interesse particular, como a localização de restaurantes populares próximos a lavanderias, por exemplo, e os canais são variados assim como são numerosos. Exemplos de aplicações desse tipo que utilizam o método de localização são: Layar 2, Wikitude 3 e TagWhat 4. A Realidade Aumentada nesses navegadores não está limitada apenas ao método de localização. Devido à portabilidade e à presença de câmeras de alta resolução dos dispositivos móveis, os navegadores de RA também são capazes de utilizar os métodos de reconhecimento de padrões e rastreamento de traços (KIPPER; RAMPOLLA, 2013) Método de superfície Como Kipper e Rampolla (2013) explicam: a Realidade Aumentada por superfície utiliza espaços físicos como paredes ou pisos, por exemplo, que respondem ao toque das pessoas ou objetos e providencia informações virtuais em tempo real. Para Bimber e Raskar (2005), novas abordagens levaram a Realidade Virtual além dos tradicionais capacetes e visores, possibilitando novas áreas de aplicação. Novos paradigmas de exibição exploram grandes elementos ópticos, utilizando espelhos, telas transparentes, hologramas e projetores de vídeo. Estes autores chamam essa variação tecnológica de Spatial Augmented Reality (SAR), ou realidade aumentada espacial. Em várias situações telas SAR são capazes de superarem limitações tecnológicas e ergonômicas de sistemas RA convencionais. Um exemplo deste método é o piso de Realidade Aumentada, que Kipper e Rampolla (2013) descrevem. Tal piso usa um ladrilho especial, que através do uso de vibrações precisamente calibradas pode simular seixos, areia, neve, grama e uma variedade de outras superfícies. Sensores no piso detectam a força do pé de uma pessoa e então calibram uma resposta na placa, que vibrando na frequência certa provê a sensibilidade simulada dos diferentes materiais. Alto-falantes dentro da plataforma adicionam os sons apropriados, completando a ilusão. Em essência o chão se torna uma grande tela sensível ao toque. Certamente há potencial para este tipo de tecnologia em jogos, treinamento e entretenimento

23 23 Devido à redução do custo e disponibilidade de tecnologias de projeção, computadores pessoais e hardware gráfico, houve considerável interesse em explorar sistemas SAR em universidades, laboratórios de pesquisa, museus, indústria e pela comunidade artística (BIMBER; RASKAR, 2005). 2.3 Tipos de sistemas de Realidade Aumentada Os sistemas de RA podem ser classificados conforme o tipo de display 5 utilizado (AZUMA et al., 2001), envolvendo visão óptica ou visão por vídeo, dando origem a quatro tipos de sistemas (KIRNER; ZORZAL, 2005): a) Sistema de visão óptica direta; b) Sistema de visão direta por vídeo; c) Sistema de visão por vídeo baseado em monitor; d) Sistema de visão óptica por projeção. O sistema de visão óptica direta utiliza óculos ou capacetes com lentes que permitem a visão direta do mundo real, ao mesmo tempo em que possibilitam a visualização de imagens virtuais alinhadas com a cena. Uma maneira comum de se conseguir essa característica é usar uma lente inclinada que permita a visão direta e que reflita a projeção de imagens geradas por computador diretamente nos olhos do usuário (KIRNER; ZORZAL, 2005). A Figura 7 mostra um dispositivo que utiliza esse tipo de sistema. Figura 7 Dispositivo de visão óptica direta. Fonte: Azuma (2001). 5 A palavra display, na língua inglesa, significa uma forma de exibição, sendo muito utilizada como sinônimo de tela ou monitor de computador.

24 24 No sistema de visão direta por vídeo, a cena real, capturada por uma câmera, é misturada com elementos virtuais e apresentada diretamente nos olhos do usuário, através de minúsculos monitores (KIRNER; ZORZAL, 2005). A Figura 8 mostra o diagrama e apresenta um dispositivo de visão direta por vídeo. Figura 8 Diagrama e dispositivo de visão direta por vídeo. Fonte: Kirner e Zorzal (2005). O sistema de visão por vídeo baseado em monitor utiliza uma câmera para capturar a cena real. Depois da captura ocorre a mistura com os objetos virtuais e é apresentada em um monitor. O ponto de vista do usuário depende do posicionamento da câmera (KIRNER; ZORZAL, 2005). Este tipo de sistema é barato e comumente utilizado através de um computador doméstico e uma webcam fixa, mas também podemos aplicar seu conceito na Realidade Aumentada em dispositivos móveis, com a diferença de que com um dispositivo móvel, a câmera (e também o display) podem ser orientados facilmente. A Figura 9 mostra o diagrama e os equipamentos utilizados nesse caso.

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