Ava ta res com o Gu ia s In tera tivos para Au xílio n a Na vega çã o em Am bien tes Virtu a is Tridim en s ion a is

Transcrição

1 Un ivers ida de Federa l de Pern a m bu co Cen tro de In form á tica Pós -Gra du a çã o em Ciên cia da Com pu ta çã o Ava ta res com o Gu ia s In tera tivos para Au xílio n a Na vega çã o em Am bien tes Virtu a is Tridim en s ion a is por VERONICA TEICHRIEB vt@cin.u fpe.br Dis s erta çã o s u bm etida pa ra o Cen tro de In form á tica da Un ivers ida de Federa l de Pern a m bu co, com o requ is ito pa rcia l pa ra obten çã o do gra u de Mes tre em Ciên cia da Com pu ta çã o. Dis s erta çã o orien ta da por Dr. Aleja n dro Cés a r Frery Orga m bide Profes s or Adju n to do Cen tro de In form á tica da Un ivers ida de Federa l de Pern a m bu co. Recife, Dezem bro, 1999.

2 Agrade c im e ntos À Deu s, porqu e tu do qu e s ou devo à Ele. Aos m eu s qu eridos pa is e a m igos Gu ilh erm e e Ma ria, pelo im orta l a m or e pa ciên cia, e por n u n ca pergu n ta rem porqu e eu tin h a qu e fa zê-lo. À m in h a m elh or a m iga e m a ra vilh os a irm ã Brigite, por m e a ju da r a m a n ter o foco e evita r a rm a dilh a s n a s qu a is m u itos ca em. Com rela çã o a divers a s cois a s, eu ten h o a s pira do s er igu a l à ela. Ao m eu a m igo e orien ta dor Profes s or Aleja n dro, por m e a ju da r a en xerga r cois a s im porta n tes pa ra m in h a vida, e ta m bém pela s idéia s brilh a n tes. À m in h a a m iga e co-orien ta dora Profes s ora J u dith, pelo con s ta n te a poio. À gob, m in h a m elh or a m iga n ordes tin a, por tu do, já qu e é im pos s ível m en cion a r ta n ta s cois a s feita s. À Don a Dedé, m in h a m a in h a n ordes tin a, qu e m e prom oveu de h ós pede à m em bro in tegra n te de s u a fa m ília. Pelo ca rin h o e a ten çã o. À Bá rba ra, Ca rlos, Bren n o e Pa tricia, porqu e s em eles a va lida çã o dos res u lta dos des te tra ba lh o teria s ido m u ito m en os com pleta. Aos m eu s a m igos, pela pa rceria.

3 Sum ário LISTA DE FIGURAS VIII LISTA DE TABELAS X RESUMO XI ABSTRACT XIII CAPÍTULO 1 15 INTRODUÇÃO Motivação Objetivo Abordagem Conceitos Básicos Navegação Localização Orientação Espaço de Grande Escala Agente Sensores Efetuadores ou Atuadores 24 CAPÍTULO 2 25

4 MUNDOS VIRTUAIS Introdução O Que São Mundos Virtuais? Mundos Virtuais Textuais Taxonomia de Realidade Virtual Desenvolvimento de Ambientes Tridimensionais Arquiteturas Bridge MAVERIK Considerações Finais 42 CAPÍTULO 3 45 TECNOLOGIAS DE SUPORTE À REALIDADE VIRTUAL Introdução Autoria de Conteúdo 3D VRML Java 3D VRML x Java 3D Ferramentas de Autoria Criando Sites Pessoais Tridimensionais Visualização e Manipulação de Conteúdo 3D Outras Tecnologias Considerações Finais 63 CAPÍTULO 4 65 AVATARES 65 iv

5 4.1 Introdução Avatares como Representantes Gráficos Avatares como Agentes Inteligentes Considerações Finais 73 CAPÍTULO 5 75 NAVEGAÇÃO: PROBLEMAS X SOLUÇÕES Introdução Navegação Navegando em Hipertextos Navegando em Ambientes Virtuais Imersivos Navegando em Ambientes Virtuais Tridimensionais Projeto de Mundos Virtuais Tridimensionais Estruturas Arquitetônicas Apresentação de Informações Ambientais Representação e Organização de Informações em 3D Comportamentos de Navegação Navegando por Museus Virtuais na Web Considerações Finais 92 CAPÍTULO 6 94 AVATARES COMO GUIAS INTERATIVOS Introdução Proposta: Uma Metodologia para Navegação e Exploração de Ambientes Virtuais Tridimensionais A Representação das Informações 97 v

6 6.2.2 A Navegação pelo Ambiente Rotas de Navegação Estratégias de Navegação A Modelagem do Avatar Características Físicas Comportamentos Conhecimento Considerações Finais 107 CAPÍTULO ESTUDO DE CASO: 109 MUSEU VIRTUAL GUGGENHEIM, DE BILBAO Introdução Aplicações de Patrimônio Cultural Virtual O Museu Guggenheim, de Bilbao Estudo de Caso: Museu Virtual Guggenheim, de Bilbao Perfil do Usuário A Interface O Museu e Seu Conteúdo Modelando o Museu Preenchendo o Museu Virtual As Exposições Material Suplementar Os Avatares como Guias Interativos Características Físicas Comportamentos Conhecimento Navegando pelo Ambiente Rotas de Navegação Predefinidas Navegação Livre 126 vi

7 7.5 Considerações Finais 127 CAPÍTULO CONCLUSÃO Contribuições Trabalhos Futuros 131 REFERÊNCIAS 132 Referências Bibliográficas 132 Referências Adicionais 136 ANEXOS 142 vii

8 Lis t a de Figuras FIGURA 1: (A) ORIENTAÇÃO ABSOLUTA E RELATIVA; (B) POSIÇÃO ABSOLUTA E RELATIVA. 23 FIGURA 2: UM AGENTE GENÉRICO. 24 FIGURA 3: UMA INTERAÇÃO EM UM MUD. 30 FIGURA 4: MUNDO VIRTUAL IMERSIVO. 32 FIGURA 5: ALGUNS PRÉDIOS PERTENCENTES AO CAMPUS VIRTUAL DA UFPE. 33 FIGURA 6: ARQUITETURA BRIDGE. 37 FIGURA 7: ARQUITETURA MAVERIK. 41 TABELA 1: ANALOGIA 2D A 3D. 48 FIGURA 8: COMPARAÇÃO ENTRE TECNOLOGIAS PARA REALIDADE VIRTUAL. 51 TABELA 2: CARACTERÍSTICAS DE VRML E JAVA 3D. 54 FIGURA 9: UM ÍCONE. 57 FIGURA 10: GRAFO DE VISIBILIDADE. 58 FIGURA 11: GRAFO DE NAVEGAÇÃO. 59 FIGURA 12: PLUG-IN ASSOCIADO AO NAVEGADOR. 61 TABELA 3: ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE VRML E IPIX. 62 FIGURA 13: AVATARES REPRESENTANDO USUÁRIOS EM UM CAFÉ VIRTUAL. 68 FIGURA 14: UM AGENTE REATIVO. 70 FIGURA 15: AVATARES INTELIGENTES REPRESENTANDO USUÁRIOS EM UM MUD. 72 FIGURA 16: AVATARES INTELIGENTES REPRESENTANDO USUÁRIOS EM UM AMBIENTE GRÁFICO. 73 FIGURA 17: O "RELATÓRIO DA VIAGEM PELO HIPERTEXTO. 81 FIGURA 18: AMBIENTE VIRTUAL IMERSIVO EXIBIDO EM TAMANHO MINIATURIZADO E NORMAL. 82 FIGURA 19: REPRESENTAÇÃO DE CONTEÚDO SEMÂNTICO. 98 FIGURA 20: PONTOS DE VISTA INTERPOLADOS LINEARMENTE. 99 FIGURA 21: PONTOS DE VISTA INTERPOLADOS CUBICAMENTE. 100 FIGURA 22: ROTAS DE PONTOS DE VISTA E DE REFERÊNCIA. 100 FIGURA 23: INTERAÇÃO ENTRE USUÁRIO, AMBIENTE VIRTUAL E AVATAR. 102 FIGURA 24: ARQUITETURA DO AVATAR. 103 FIGURA 25: AVATARES GUIAS DO CAMPUS VIRTUAL DA UFPE. 104 FIGURA 26: AVATAR ROBÔ COM COMPORTAMENTO. 106 FIGURA 27: AVATAR PATO COM CONHECIMENTO EMBUTIDO. 107

9 FIGURA 28: MUSEU GUGGENHEIM, DE BILBAO. 111 FIGURA 29: A INTERFACE DO USUÁRIO PARA MODELAGEM DO PERFIL. 117 FIGURA 30: MODELO TRIDIMENSIONAL DO MUSEU GUGGENHEIM DE BILBAO. 119 FIGURA 31: ÍCONES TRIDIMENSIONAIS REPRESENTANDO INFORMAÇÕES ARQUITETÔNICAS: A) MUSEU GUGGENHEIM ALEMÃO DE BERLIM; B) COLEÇÃO PEGGY DO GUGGENHEIM; C) MUSEU SOLOMON R. GUGGENHEIM; D) MUSEU GUGGENHEIM SOHO. 120 FIGURA 32: ÍCONE REPRESENTANDO INFORMAÇÕES CONCEITUAIS. 121 FIGURA 33: ÍCONE TRIDIMENSIONAL ASSOCIADO COM UMA PÁGINA DESCRITIVA. 121 FIGURA 34: AVATARES GUIAS: A) PAI; B) MÃE; C) FILHO; D) FILHA. 122 ix

10 Lis t a de Tabe las TABELA 1: ANALOGIA 2D A 3D. 48 TABELA 2: CARACTERÍSTICAS DE VRML E JAVA 3D. 54 TABELA 3: ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE VRML E IPIX. 62

11 Re s um o Recu rs os com pu ta cion a is ca da vez m a is s ofis tica dos têm perm itido a m odela gem de m u n dos virtu a is tridim en s ion a is, torn a n do-s e u m n ovo pa ra digm a pa ra repres en ta çã o de in form a ções n a W eb. A u tiliza çã o de com pon en tes m u ltim ídia com o im a gem, s om e vídeo, a lém do texto já u tiliza do n o pa ra digm a de h ipertexto (m u n dos virtu a is pla n os ), pos s ibilita a repres en ta çã o m a is rea lis ta e in tu itiva de in form a ções pa ra o u s u á rio. A com plexida de e a m plitu de des tes a m bien tes têm cres cido de a cordo com a m elh oria dos recu rs os de h ard w are e s oftw are dis pon íveis e o a u m en to da s n eces s ida des dos u s u á rios, gera n do problem a s pa ra s u a explora çã o e u tiliza çã o eficien te. Des orien ta çã o du ra n te a n a vega çã o e dificu lda de pa ra recu pera r in form a ções têm s ido a lgu n s dos prin cipa is problem a s en con tra dos. Es ta dis s erta çã o de Mes tra do tem com o objetivo a n a lis a r problem a s de n a vega çã o e orien ta çã o de u s u á rios qu a n do da explora çã o de m u n dos virtu a is tridim en s ion a is, propon do com o a u xílio n a s olu çã o dos problem a s a u tiliza çã o de a va ta res in teligen tes com o gu ia s in tera tivos den tro do a m bien te. A in teligên cia, n es te ca s o, pode s er observa da pela u tiliza çã o de três com pon en tes prin cipa is da a rqu itetu ra do a va ta r: ca ra cterís tica s fís ica s, com porta m en tos e con h ecim en to. Ela s devem s er a da pta da s a o dom ín io do a m bien te virtu a l n o qu a l os a va ta res es tã o in s eridos, bem com o a o u s u á rio qu e es tá s olicita n do s u a a ju da. Es ta a rqu itetu ra torn a pos s ível a o u s u á rio des fru ta r de u m a va ta r qu e, en qu a n to o repres en ta gra fica m en te n o a m bien te trid im en s ion a l, é u m gu ia in tu itivo e eficien te. Su a s ca ra cterís tica s fís ica s e

12 com porta m en tos, ba s ea dos em m etá fora s do m u n do rea l, torn a m -n o in tu itivo e o con h ecim en to a dqu irido s obre o a m bien te e s eu con teú do é u s a do pa ra s u prir a s n eces s ida des do u s u á rio. Utiliza r a va ta res com o gu ia s dem on s tra ser u m a a ltern a tiva eficien te pa ra a n a vega çã o e explora çã o de m u n dos virtu a is tridim en s ion a is. A m etodologia propos ta foi va lida da a tra vés da con s tru çã o de u m m odelo tridim en s ion a l do Mu s eu Gu ggen h eim de Bilba o, s itu a do n a Es pa n h a. Exis tem divers os problem a s pa ra s u a explora çã o e de s eu con teú do, devido à s u a propos ta a rqu itetôn ica. No m u s eu os gu ia s s ã o m odela dos com o peixes qu e, de a cordo com a s preferên cia s do u s u á rio, a s s u m em s exo e ida de, com porta n do-s e con form e s eu s s em elh a n tes n o m u n do rea l. Movim en ta m -s e n a da n do, s egu in do rota s qu e leva m a té a s expos ições in dica da s com o de in teres s e pelo vis ita n te qu e os requ is itou. Palavras -c have s : Rea lida de Virtu a l, m u n dos virtu a is tridim en s ion a is, a va ta res, gu ia s, n a vega çã o es pa cia l, VRML. xii

13 Abs t ra ct More s oph is ticated com pu tation al res ources h ave allow ed th e m od eling of three-d im ens ion al virtu al w orld s, being a new parad igm for the repres en tation of inform ation on the W eb. The us e of m ultim ed ia com ponen ts s uch as im age, s ound and vid eo s o as text alread y us ed in the hy pertext parad igm (plan virtu al w orld s ) allow s the m ore realis tic and in tu itive repres en tation of inform ation for the us er. The com plexity an d am plitud e of thes e environ m en ts h as increas ed accord ing to the enhancem en t of h ard w are and s oftw are res ources available and the grow th of us ers need s, generating exploration and u tiliz ation problem s. S om e of the m ain problem s encountered, us in g th is k ind of m od eling, are d is orien tation d uring n avigation and d ifficulties in gathering inform ation. This Mas ter of S cien ce d is s ertation h as as objective to an aly z e us ers n avigation and orien tation problem s w hen exploring three-d im ens ion al virtu al w orld s, s ugges ting as a helpful s olu tion for thes e problem s the us e of a k ind of in telligen t avatar as in teractive gu id es ins id e the environ m en t. The in telligence, in th is cas e, can be obs erved by the application of the avatar s arch itecture three m ain com pon en ts : ph y s ique featu res, beh aviors and k now led ge. Thes e three ch aracteris tics m us t be ad apted to the d om ain of the virtu al environ m en t, in w h ich the avatars are em bed d ed, as w ell as to the us er th at is requ iring its help. This arch itecture m ak es it pos s ible th at the us er en joy s the benefits of an avatar th at, bey ond repres en ting h im / her graph ically in the threed im ens ion al environ m en t, is an in tu itive and efficien t gu id e. Its ph y s ique features and beh aviors, d eveloped bas ed on real w orld m etaphors, m ak e

14 the avatar in tu itive and the ow n ed k now led ge abou t the en viron m en t and its con ten t is us ed to s upply the us er s neces s ities. Us ing avatars as gu id es proves to be an efficien t altern ative for navigation and exploration of threed im ens ion al virtu al w orld s. As environ m en t for the valid ation of th e propos ed m ethod ology is us ed a three-d im ens ion al m od el th at repres en ts the Guggenheim Mus eu m Bilbao, located in S pain. There are s everal problem s for its exploration, d u e to the arch itecton ic propos al us ed to bu ild it. In the m us eu m the gu id es are m od eled as fis hes th at, accord ing to the us er s preferences, as s u m e gend er and age, beh aving accord ing to its s im ilar in the real w orld. They m ove forw ard through the m u s eu m s w im m in g, w h ile follow rou tes th at tak e to th e exh ibitions ind icated as of in teres t by the vis itor. Key w ord s : Virtu al Reality, three-d im en s ion al virtu al environ m en ts, avatars, in teractive gu id es, s patial n avigation, VRML. xiv

15 Capít ulo 1 Introduç ão 1.1 Motivação O pa ra digm a bidim en s ion a l tem s ido a m pla m en te u tiliza do pa ra o des en volvim en to de a plica ções pa ra a W eb. Sis tem a s de n a vega çã o qu e dã o s u porte à s a plica ções ba s ea da s n a W eb, por exem plo n a vega dores pa ra In tern et, s ã o a tu a lm en te ba s ea dos n o pa ra digm a de h ipertexto e perm item vis u a liza r docu m en tos des critos n a lin gu a gem HTML (Hy per Text Mark -up Langu age) [33]. Por ou tro la do, a Rea lida de Virtu a l (RV), com o u m n ovo pa ra digm a pa ra a vis u a liza çã o de in form a ções, torn ou -s e u m a a ltern a tiva a tra en te pa ra o des en volvim en to de in terfa ces virtu a is tridim en s ion a is m a is rea lis ta s e in teres s a n tes pa ra o u s u á rio (des en volvedores e u s u á rios fin a is ). In terfa ces des en volvida s com ba s e n a s tecn ologia s de Rea lida de Virtu a l es tã o en tre a s m a is a va n ça da s a tu a lm en te, perm itin do vis u a liza r, m a n ipu la r e explora r o con teú do de a m bien tes virtu a is tridim en s ion a is com plexos, com pos tos por elem en tos ca pa zes de repres en ta r qu a lqu er tipo de in form a çã o [22]. Porém, o prin cipa l diferen cia l da RV com rela çã o à s ou tra s in terfa ces é o fa to de perm itir a o u s u á rio a s en s a çã o de im ers ã o n o m u n do com o qu a l es tá in tera gin do, por es tim u la r m ú ltiplos ca n a is

16 s en s oria is (prin cipa lm en te a vis ã o, a u diçã o e ta to [44, cita do em 49]). A im ers ã o proporcion a a o u s u á rio u m a s en s a çã o de a bsorçã o ou en volvim en to profu n do, qu e pode s er a tin gido ta n to com dis pos itivos s ofis tica dos u tiliza dos pela RV Im ers iva (por exem plo, ca pa cetes ou s is tem a s CAVE 1 ), com o com a plica ções tridim en s ion a is des en volvida s com RV de Es critório, ou s eja, a vis u a liza çã o do a m bien te tridim en s ion a l in tera tivo a tra vés d e m on itores pla n os [28]. Exis te a in da u m tipo m u ito im porta n te de im ers ã o, qu e n ã o s erá a borda da direta m en te n es te tra ba lh o: a qu ela a lca n ça da pelo con teú do. A evolu çã o do h ard w are e s oftw are grá fico, bem com o a defin içã o de n ovos form a tos de m ídia pa dron iza dos, com o VRML (Virtu al Reality Mark - up Langu age [2], [72]), s u porta m o des en volvim en to de m u n dos tridim en s ion a is. Atra vés da cria çã o de com pon en tes de s oftw are es tes m u n dos perm item a a pres en ta çã o de con teú do em divers os form a tos m u ltim ídia e es tã o dis pon íveis pa ra u m a gra n de qu a n tida de de u s u á rios pela In tern et. Os com pon en tes de s oftw are n a da m a is s ã o do qu e ícon es tridim en s ion a is u tiliza dos pa ra repres en ta çã o da s in form a ções dis pon íveis n o a m bien te. No Ca pítu lo 2 des ta dis s erta çã o é en con tra da u m a des criçã o s obre os m u n dos virtu a is pos s íveis de s erem con s tru ídos a tu a lm en te e s u a s prin cipa is ca ra cterís tica s ; n o Ca pítu lo 3 a s prin cipais tecn ologia s pa ra o s eu des en volvim en to s ã o a pres en ta da s e dis cu tida s. Segu n do Da rken [4], u m m u n do virtu a l 1 Cave Au tom atic Virtu al Environ m en t é u m s is tem a pa ra exibiçã o de a plica ções de Rea lida de Virtu a l ba s ea do em projeçã o qu e oferece a o u s u á rio u m a lto n ível de im ers ã o [49]. 16

17 é um es paço. Então o es paço e os problem as ineren tes ao es paço d evem s er cons id erad os com o u m a parte in tríns eca d o proces s o d e d es envolvim en to d e m undos virtu ais d e grand e es cala.. Mu n dos virtu a is tridim en s ion a is repres en ta m s in tetica m en te lu ga res exis ten tes n o m u n do rea l, ou lu ga res fictícios im a gin a dos pelo s eu cria dor, perm itin do a o u s u á rio s u a vis u a liza çã o e a in tera çã o com o a m bien te e s eu s possíveis in tegra n tes. O s er h u m a n o n ã o tem dificu lda de em rea liza r determ in a da s ta refa s em a m bien tes 3D, com o loca liza r objetos em u m a ca s a, en con tra r o ca m in h o de s a ída de u m qu a rto etc.. Porém, n a m edida qu e s e torn a m m a is com plexos, problem a s de des orien ta çã o do u s u á rio du ra n te a n a vega çã o es pa cia l podem ocorrer. Es tes problem a s rela cion a dos à n a vega çã o e a lgu m a s s olu ções já propos ta s s ã o a borda da s n o Ca pítu lo 5 des ta dis s erta çã o. Um s is tem a qu e pos s ibilita a n a vega çã o em a m bien tes 3D, vis to s ob o pon to de vis ta do u s u á rio, deveria a pres en ta r a s s egu in tes ca ra cterís tica s pa ra s er a ceito pela com u n ida de: 9s er fá cil de u s a r; 9oferecer a m elh or qu a lida de vis u a l pos s ível; 9fu n cion a r s ob vá ria s pla ta form a s, des d e com pu ta dores loca is a té a s ba s ea da s n a W eb; 9s er u m s is tem a cola bora tivo e m u ltiu s u á rio; 9oferecer fa cilida des n a n a vega çã o es p a cia l (por exem plo a tra vés de gu ia s ); 9ter a ca pa cida de de des cobrir o qu e in teres s a a o u s u á rio, a fim de en fa tiza r o con teú do qu e poderia s er m a is releva n te pa ra ele. Exis tem vá ria s pos s ibilida des e propos ta s pa ra a ten der es tes 17

18 requ is itos, s en do qu e a lgu m a s dela s leva m a s olu ções qu e depen dem de s oftw are proprietá rio e/ ou de h ard w are s ofis tica do. Um a s olu çã o viá vel pa ra u m a divers ida d e de pla ta form a s com pu ta cion a is de a m pla divu lga çã o é o u s o de gu ia s den tro dos m u n dos tridim en s ion a is. Aqu i é im porta n te res s a lta r qu e o desen volvim en to des tes gu ia s, bem com o de s u a s fu n cion a lida des (n a vega çã o, in tera çã o etc.), deve s er a n a lis a do e projeta do de form a a s u prir o m a ior n ú m ero de n eces s ida des dos n a vega dores d e m u n dos virtu a is. Is to porqu e, u m a vez cria dos, poderã o s er u tiliza dos com o com pon en tes de s oftw are reu tilizá veis pa ra a m bien tes divers os. Há vá ria s form a s de con s tru ir gu ia s, des de com o m era s in form a ções textu a is a té com o a gen tes [37] dota dos da ca pa cida de de com u n ica r-s e com o u s u á rio e com ou tra s en tida des s im ila res. Nes te tra ba lh o s erá a pres en ta da u m a propos ta in term ediá ria en tre gu ia s pa s s ivos e gu ia s a lta m en te in tera gen tes : o a u xílio n a n a vega çã o a tra vés do u s o de a va ta res [15] com o gu ia s em m u n dos virtu a is. 1.2 Objetivo Es ta dis s erta çã o de Mes tra do vis a o es tu do de problem a s rela cion a dos à n a vega çã o em m u n dos virtu a is tridim en s ion a is. Com o m en cion a do a cim a, m u n dos virtu a is s ã o es pa ços qu e podem oca s ion a r pa ra o u s u á rio problem a s de loca liza çã o e orien ta çã o qu a n do s e torn a m m a iores e m a is com plexos, com o a con tece n o m u n do rea l. Pa ra a m en iza r es ta s itu a çã o, é pos s ível u tiliza r, em a m bien tes virtu a is, s olu ções u tiliza da s n o m u n do rea l. Des ta form a, o n a vega dor pode u s u fru ir de a ltern a tiva s in tu itiva s, da do qu e já a s u tiliza pa ra ta refa s s em elh a n tes n o m u n do rea l, e com prova da m en te eficien tes, pela s experiên cia s previa m en te rea liza da s. 18

19 Es te tra ba lh o propõe a u tiliza çã o de a va ta res em bu tidos n o a m bien te virtu a l tridim en s ion a l pa ra a u xilia r o vis ita n te a explora r o m u n do e a lca n ça r s eu s objetivos. Es tes a va ta res n ã o a pen a s repres en ta m virtu a lm en te o u s u á rio, m a s ta m bém s ã o ca pa zes de rea liza r determ in a da s ta refa s qu e a u xilia m n a explora çã o. No Ca pítu lo 4 es te a s s u n to é retom a do e a s divers a s pos s ibilida des de u tiliza çã o de a va ta res s ã o dis cu tida s. Os a va ta res s ervirã o com o gu ia s in tera tivos in teligen tes, s en do u m a a borda gem in term ediá ria en tre o u s o de a va ta res com o m eros repres en ta n tes grá ficos do u s u á rio n o a m bien te e a va ta res com o a gen tes in teligen tes con s tru ídos com ba s e em técn ica s d e In teligên cia Artificia l [37]. Além dis s o, a s pectos com o a u tiliza çã o de m etá fora s pa ra o des en volvim en to dos a va ta res e s u a s fu n cion a lida des, bem com o do m u n do virtu a l, perm itin do a con s tru çã o de com pon en tes de s oftw are reu tilizá veis pa ra o projeto de a plica ções tridim en s ion a is ta m bém s erã o leva dos em con s idera çã o. 1.3 Abord agem A a borda gem in term ediá ria propos ta n es ta dis s erta çã o preten de a u xilia r n a explora çã o e recu pera çã o de in form a ções em a m bien tes virtu a is de gra n de es ca la. Os a va ta res n ã o a pen a s repres en ta m gra fica m en te o u s u á rio n o a m bien te virtu a l, m a s s ervem com o gu ia s in tera tivos qu e pos s u em ba s ica m en te três com pon en tes : ca ra cterís tica s fís ica s dis tin ta s, con h ecim en to s obre o a m bien te e com porta m en tos em bu tidos. Ava ta res com ca ra cterís tica s fís ica s dis tin ta s proporcion a m a o 19

20 u s u á rio a pos s ibilida de de s elecion a r ou con s tru ir u m represen ta n te qu e o iden tifiqu e s a tis fa toria m en te. Pos s u in do con h ecim en to s obre a s in form a ções repres en ta da s n o a m bien te, o a va ta r poderá oferecer u m m a ior a u xílio a o u s u á rio, in form a n do-o sobre o con teú do dispon ível. Além dis s o, com porta m en tos diferen tes de a cordo com a s itu a çã o dã o a o u s u á rio a ilu s ã o de rea lis m o, fa zen do-o s e s en tir m a is im ers o n o a m bien te. Os Ca pítu lo 6 e Ca pítu lo 7 des te tra ba lh o des crevem es ta a borda gem deta lh a da m en te. E, por fin a l, n o Ca pítu lo 8 é a pres en ta da a con clu s ã o des ta dis s erta çã o, res s a lta n do a s con tribu ições qu e o tra ba lh o trou xe pa ra a in ves tiga çã o dos problem a s de n a vega çã o e recu pera çã o de in form a ções em a m bien tes virtu a is tridim en s ion a is. Um a a va lia çã o dos res u lta dos obtidos, em con tra pa rtida com os res u lta dos es pera dos, ta m bém es tá des crita, bem com o a m en çã o de com o es te tra ba lh o pode s er con tin u a do. 1.4 Conceitos B ás icos Algu n s term os im porta n tes u tiliza dos freqü en tem en te n es ta dis s erta çã o s ã o a pres en ta dos a qu i. Pelo fa to de s u a s defin ições s erem, à s vezes, com preen dida s de form a erra da ou terem m a is de u m s ign ifica do, é im porta n te qu e s eu s en tido s eja cla ra m en te des crito pa ra o con texto des te tra ba lh o Na vega çã o Da rken [4] defin e n a vega çã o com o (1) Viajar pela água: barco à vela. (2) Conduz ir u m a d ireção através d e algu m m eio: conduz ir um avião. (3) Viajar m u ito: cam inhar.. A origem do term o n a vega çã o es tá in tim a m en te liga da à 20

21 m ovim en to direcion a do, n ã o im porta n do pa ra on de o n a vega dor irá (ou tem in ten çã o de ir). Porta n to, deve s er diferen cia do de loca liza çã o Loca liz a çã o com o Pepon is et a l. [48, cita do em 6], em 1990, des crevem loca liza çã o A h abilid ad e d e encon trar o cam inho para u m lugar particu lar d e um a m aneira convenien te, e d e reconhecer o d es tino quand o alcançad o.. A loca liza çã o es tá foca liza da n a n oçã o de con h ecim en to es pa cia l, ou s eja, o qu ã o bem o vis ita n te con s egu e s e locom over n o m u n do u s a n do s u a h a bilida de es pa cia l qu e, s egu n do Sa ta lich [6], é form a da por três dim en s ões bá s ica s : a percepção d o am bien te através d os s entid os, o proces s o cognitivo que leva ao aprend iz ad o s obre o am bien te e a percepção d o relacion am en to en tre os objetos d o am bien te.. Pode-s e dizer qu e loca liza çã o é o proces s o din â m ico de u s a r a h a bilida de es pa cia l e o con h ecim en to sobre n a vega çã o em u m a m bien te pa ra a lca n ça r o des tin o des eja do. Em ou tra s pa la vra s, loca liza çã o precede ou fa cilita n a vega çã o. Na vega çã o tra ta da a çã o de u m m ovim en to direcion a do e loca liza çã o tra ta de u m a a çã o cogn itiva en volven do res olu çã o de rota Orien t a çã o Segu n do Pa s s in i [33, cita do em 4], o term o orien ta çã o tem s u a s ra ízes n a pa la vra orien te, pelo cos tu m e, em a lgu m a s cu ltu ra s, de edifica r certa s con s tru ções (n orm a lm en te igreja s ou con s tru ções de im portâ n cia religios a ) ou en tra da s prin cipa lm en te à les te. Da rken [4] des creve a 21

22 pa la vra orien ta r com o (1) Virar para o les te. (2) Pos icion ar ou ajus tar, com o u m m apa, exatam en te em relação aos ponteiros d a bús s ola.. Segu n do Pa s s in i [33, cita do em 4], Orien tação es pacial e localiz ação proporcionam às pes s oas um a id éia s obre o es paço ad jacen te, s obre s uas pos ições no es paço e perm item m ovim en ta ção in tencional d entro d es s e es paço.. No con texto des ta pes qu is a, orien ta çã o s e refere a o con h ecim en to s obre in form a ções de direçã o em rela çã o a o a m bien te. Es te con h ecim en to pode s er a bsolu to ou rela tivo. Orien ta çã o a bsolu ta en volve orien ta r com rela çã o a u m s is tem a de coorden a da s es tá tico ta l com o o fa m ilia r s is tem a ca rdin a l de n orte, s u l, les te e oes te. Orien ta çã o rela tiva pod e s er a plica da a com pon en tes m óveis den tro de u m a m bien te. Por exem plo u m a viã o, n o qu a l o pa s s a geiro pode ir a té o ba n h eiro s em pen s a r n o m ovim en to qu e rea liza em rela çã o a o s olo. Um a pos içã o pode s er es pecifica da em term os de s u a iden tifica çã o a bsolu ta (por exem plo, com o defin ida por u m s is tem a de coorden a da s ) ou rela tiva m en te (por exem plo, pa ra a lgu m pon to de referên cia ). A Figu ra 1 (a ) m os tra u m exem plo de orien ta çã o a bsolu ta com rela çã o à direçã o n orte e ou tro de orien ta çã o rela tiva com rela çã o a o pon to de referên cia R, en qu a n to qu e n a Figu ra 1 (b) podem ser vis tos u m exem plo de pos içã o a bsolu ta com rela çã o a u m s is tem a de coorden a da s Ca rtes ia n o com origem (0,0) e ou tro de pos içã o rela tiva com rela çã o a u m pon to de referên cia R defin ido em term os de u m a dis tâ n cia D (D1 e D2) e de u m â n gu lo rela tivo α (α1 e α2). 22

23 Figura 1 : (a) Orie ntaç ão abs olut a e re lativa; (b) Pos iç ão abs oluta e re lativa Es p a ço d e Gra nd e Es ca la Um a m bien te de gra n de es ca la é defin ido por Ku ipers [46, cita do em 4] com o u m es paço cu ja es tru tura n ão pod e s er obs ervad a a partir d e um único pon to d e vis ta. Naturalm en te es ta d efinição d epend e d o obs ervad or, d e form a que u m a cid ad e pod e não s er cons id erad a d e grand e es cala s e vis ta a partir d e u m avião, enquan to que um m apa pod e s er d e grand e es cala s e vis to através d e um pequeno orifício.. Es ta defin içã o s erve pa ra m u n dos gra n des com o con tin en tes e ocea n os, m u n dos pequ en os com o m olécu la s qu a n do observa da s em gra n de es ca la e m u n dos pequ en os com o in teriores de con s tru ções qu e n ã o podem s er vis tos por com pleto s em ocu lta r s u a s pa redes Agen t e Um a gen te, s egu n do Ru s s el et a l. [37], é qu a lqu er en tida de qu e percebe s eu am bien te através d e s ens ores e atu a s obre es te am bien te através d e efetuad ores (atuad ores ).. Com o ilu s tra a Figu ra 2, os a gen tes percebem m u da n ça s n o 23

24 a m bien te em qu e vivem, fa zem in ferên cia s s obre a s in form a ções qu e percebera m pelos s en s ores, e depois execu ta m a ções a tra vés de efetu a dores (a tu a dores ). Percebem m odifica ções n o a m bien te verifica n do s e a s in form a ções verifica da s provoca m a ltera ções n o m odelo qu e gu a rda m do a m bien te. A M B I E N T E s e ns o re s ra ciocin a dor e fe tuado re s AGENTE m od elo d o a m b ien te Figura 2 : Um age nte ge né ric o Sen s ores Con form e Ru s s el et a l. [37], s en s ores s ã o com ponentes d o agente res pons áveis pela percepção d o am bien te em que es tão ins erid os, bem com o d o s eu es tad o in terno, a fim d e inferir as ações a s erem realiz ad as Efetu a dores ou Atu a dores Ru s s el et a l. [37] defin e efetu a dores (a tu a dores ) com o com ponen tes d o agen te res pons áveis pela realiz ação d as ações no am bien te em que es tão ins erid os, com bas e nas percepções obtid as.. 24

25 Capít ulo 2 Mundos Virt uais Es te ca pítu lo des creve diferen tes ca tegoria s de m u n dos virtu a is, com o os m u n dos virtu a is textu a is, qu e s ã o bidim en s ion a is, e os m u n dos virtu a is tridim en s ion a is. Su a s prin cipa is ca ra cterís tica s, a plica ções e ben efícios s ã o a pres en ta dos. Além dis s o, s ã o m en cion a dos os prin cipa is a s pectos rela cion a dos a du a s a rqu itetu ra s propos ta s pa ra o des en volvim en to eficien te de a plica ções tridim en s ion a is. Não é im possível que a algum ser infinitam ente superior todo o universo não passe de um a só planície, sendo a distância entre planeta e planeta com o os poros de um grão de areia, e os espaços entre sistem a e sistem a, sem elhantes aos intervalos entre um grão e o adjacente. Sam uel Taylor Coleridge, Om niania.

26 2.1 In trod ução Nos ú ltim os a n os, o h ard w are e o s oftw are têm evolu ído de ta l form a qu e a m a ioria dos com pu ta dores é ca pa z de a pres en ta r cen á rios em 3D de a lta qu a lida de, prin cipa lm en te por ca u s a da dis pon ibilida de de h ard w are es pecia liza do qu e perm ite a vis u a liza çã o em 3D (a celera dores 3D [55]) e de s oftw are pa ra otim iza çã o (Open GL [68], Direct3D [58]). Divers os n ovos form a tos de m ídia estã o dis pon íveis e ta m bém ferra m en ta s pa ra s u a u tiliza çã o, perm itin do a cria çã o de ta is cen á rios 3D in tera gen tes (VRML [2], J a va [35], MM Fla s h [64] etc.). A In tern et en cora ja a cria çã o de a m bien tes pla n os e tridim en s ion a is. Gera lm en te eles s ã o m u n dos m u ltiu s u á rios, is to é, m u n dos n os qu a is vá rios pa rticipa n tes s epa ra dos fis ica m en te podem in tera gir de m a n eira virtu a l. Pa drões pa ra a cria çã o de a plica ções dis tribu ída s (J a va Bea n s [70], CORBA [32]) podem s ervir com o ba s e pa ra ta is m u n dos. Merecem m en çã o os n u m eros os m u n dos virtu a is ba s ea dos em texto exis ten tes a tu a lm en te, des critos m a is deta lh a da m en te n a s eçã o Um a ca tegoria des tes s is tem a s, ch a m a da MOO (Multi-us er d im ens ion Object Orien ted ) ou MUD (Multi-Us er Dim ens ion), fu n cion a com o u m con ju n to de s a la s com pa rtilh a da s, n a s qu a is m ú ltiplos u s u á rios podem s e com u n ica r e tra ba lh a r ju n tos a tra vés de s is tem a s de ch at, por exem plo [19]. Por ou tro la do, a u tiliza çã o de m u n dos virtu a is grá ficos tem a u m en ta do ca da vez m a is. A s eçã o des creve a s prin cipa is ca ra cterís tica s des tes a m bien tes grá ficos qu e es tã o s en do u tiliza dos com o in terfa ces tridim en s ion a is pa ra a plica ções divers a s, com o s is tem a s de in form a çã o qu e tra ta m des de o pla n eja m en to u rba n o a té tu ris m o e 26

27 en treten im en to, m odela gem de pa trim ôn io cu ltu ra l e edu ca çã o e trein a m en to. Vá ria s a plica ções n a s á rea s com ercia l e in du s tria l ta m bém têm s ido des en volvida s. Um a da s gra n des a plica ções da á rea de m odela gem de pa trim ôn io cu ltu ra l é a con s tru çã o de m u s eu s virtu a is [17], ba s ea dos em s eu s m odelos rea is e a m pla m en te u tiliza dos pa ra vis ita ta n to de es pecia lis ta s com o de tu ris ta s. O des en volvim en to de a plica ções tridim en s ion a is deve s er rea liza do ba s ea do em a rqu itetu ra s qu e pos s ibilitem a con s tru çã o de a plica ções m odu la res e dis tribu ída s. Os divers os com pon en tes de s oftw are devem s er reu tilizá veis, de form a a poderem s er u tiliza dos, tota l ou pa rcia lm en te, pa ra a plica ções de diferen tes dom ín ios. Além dis s o, a s pectos com o es tra tégia s de n a vega çã o, com pon en tes de s oftw are tridim en s ion a is pa ra repres en ta çã o da s in form a ções, en tre ou tros, devem s er leva dos em con s idera çã o du ra n te o projeto da a plica çã o, a fim de d es en volver u m a m bien te es tru tu ra do e a s s im evita r problem a s pos teriores qu a n do da explora çã o do m u n do pelo u s u á rio. Na s eçã o 2.3 es tes a s pectos s ã o a borda dos. 2.2 O Que S ão Mund os Virtu ais? Um m u n do virtu a l ou a m bien te virtu a l repres en ta u m determ in a do lu ga r virtu a l. Es te lu ga r virtu a l é com pos to por u m con ju n to de com pon en tes qu e tem com o objetivo tra n s m itir o s ign ifica do qu e ele repres en ta. Es tes a m bien tes virtu a is podem repres en ta r lu ga res rea is, ou s eja, lu ga res qu e exis tem n o m u n do rea l em qu e s e vive, com o p or exem plo o ca m pu s u n ivers itá rio da Un ivers ida de Federa l de Pern a m bu co (UFPE) [74], ou im a gin á rios, com o o m u n do virtu a l qu e con ta a h is tória de 27

28 u m corvo, ba s ea da n a len da W hy w e d ie [77]. Perm item a u m ou m a is u s u á rios explora rem e a tu a rem com o s e es tives s em rea lm en te pres en tes n o m u n do repres en ta do virtu a lm en te. A s en s a çã o de im ers ã o ou in corpora çã o qu e tra n s m item é s u a p rin cipa l ca ra cterís tica, fa zen do o u s u á rio s e s en tir m a is pres en te n o a m bien te e n ã o a pen a s olh a n do pa ra in form a ções n a tela do com pu ta dor. Modela r virtu a lm en te u m lu ga r exis ten te dá a oportu n ida de de criá - lo ta l com o exis te n a rea lida de, o qu e fa cilita a o vis ita n te o s eu recon h ecim en to e explora çã o. Em con tra pa rtida, m odela r lu ga res fictícios pos s ibilita cria r m u n dos qu e repres en ta m s itu a ções im pos s íveis n o m u n do rea l, com o a con exã o en tre m u n dos diferen tes, referida por Frery et a l. [13] com o virtu al w orm holes d en tro de a m bien tes. Os virtu al w orm h oles, in s pira dos con ceitu a lm en te n o Aleph [1] de J orge Lu is Borges, podem s er vis tos com o link s a tivos, u m a vez qu e s ã o bu ra cos n egros a tra vés dos qu a is u s u á rios s ã o s u ga dos e tra n s p orta dos en tre m u n dos. É pos s ível con s tru ir a m bien tes virtu a is pla n os (textu a is ) ou tridim en s ion a is. Os pla n os s ã o con s titu ídos ba s ica m en te de in form a çã o textu a l pa ra tra n s m itir u m certo con teú do (MUDs e va ria ções com o MOOs ). Atra vés des tes a m bien tes vá rios pa rticipa n tes podem rea liza r, por exem plo, con ferên cia s n a s qu a is a troca, em tem po rea l porém à dis tâ n cia, de m en s a gen s e docu m en tos é de gra n de relevâ n cia. Porém, com os con s ta n tes a va n ços tecn ológicos ta n to a n ível de h ard w are com o de s oftw are, a m bien tes tridim en s ion a is têm ga n h o es pa ço n a W eb. Oferecem a pos s ibilida de d a u tiliza çã o de objetos em três dim en s ões, coeren tes com o m u n do rea l, a lém de vá rios recu rs os m u ltim ídia com o im a gen s, vídeo e s om pa ra a u m en ta r seu rea lis m o e fa cilita r a repres en ta çã o da in form a çã o. 28

29 2.2.1 Mund os Virt u a is Text ua is Segu n do Dieberger [5], a m bien tes virtu a is textu a is u tiliza m o con ceito de lu ga r pa ra defin ir u m loca l dis tin to n o es pa ço. Con exões en tre os divers os lu ga res qu e com põem o a m bien te s ã o ch a m a da s de s a ída s. Con ceitu a lm en te s ã o m u ito s em elh a n tes a os link s dos h ipertextos [33], n o en ta n to, pelo s ign ifica do es pa cia l qu e a pres en ta m, s a ída s m os tra m u m a direçã o, com o s u l ou oes te. As s im com o em a m bien tes rea is, u m a tra jetória em u m a m bien te virtu a l textu a l é vis u a liza da com o u m elem en to lin ea r qu a n do s e fa z u m a repres en ta çã o m en ta l do a m bien te (im a gem a m bien ta l 2 ). Pes qu is a s com prova m qu e a s pes s oa s n ã o lem bra m vis u a lm en te de ca m in h os, m a s lem bra m a s s a ída s u tiliza da s pa ra s e des loca r en tre diferen tes loca is (pon tos de referên cia ). No a m bien te virtu a l textu a l o u s u á rio lê des crições textu a is de lu ga res. Es ta s des crições podem des crever u m edifício ou u m a trilh a em u m a flores ta. Um tipo im porta n te de m u n do virtu a l basea do em texto s ã o os Multi- Us er Dim ens ion. Su rgira m n o fin a l dos a n os 70, s en do ba s ta n te s im ila res a os jogos de a ven tu ra. Com o o próprio n om e já diz, MUDs s u porta m vá rios u s u á rios s im u lta n ea m en te, perm itin do-lh es explora r a m bien tes com pos tos por s a la s, objetos, pers on a gen s do a m bien te m odela dos com o a gen tes in teligen tes [19], a lém de ou tros u s u á rios. O a m bien te e s eu s com pon en tes podem tra ta r dos m a is va ria dos tem a s, depen den do do s eu 2 Segu n do Lyn ch [31, cita do em 4], im a gem a m bien ta l é a repres en ta çã o m en ta l qu e o u s u á rio fa z do a m bien te qu e es tá explora n do. 29

30 objetivo. Den tro de u m MUD ca da u s u á rio pode m a n ipu la r objetos, m over-s e de u m lu ga r pa ra ou tro, in tera gir com ou tros u s u á rios e rea liza r ta refa s com o joga r, en via r m en s a gen s eletrôn ica s ou cria r n ovos objetos. Mu ita s vezes é u tiliza da a m etá fora es pa cia l de u m a cida de ou pa is a gem. A Figu ra 3 m os tra u m exem plo de in tera çã o em u m MUD qu e repres en ta u m tea tro [19]. > olhar No palco. Este é o grande palco de madeira de um teatro pequeno usado para improvisações. O palco é descoberto, porém bem iluminado por holofotes ao alto. As poltronas do teatro erguem-se ao redor do palco em direção à escuridão. -- Existe uma saída óbvia: os bastidores. William Shakespeare. Uma torta de creme de banana. > examinar holofotes No alto do palco, holofotes brilhantes iluminam os atores. > pegar torta Ok. > comer torta Não parece muito apetitoso. > dizer Olá, Will! Você exclama: Hi, Will! William Shakespeare diz: Um dia maravilhoso para o senhor. > sorrir para Shakespeare Você sorri alegremente para William Shakespeare. William Shakespeare faz uma reverência. Figura 3 : Um a int e raç ão e m um MUD. Nes te exem plo o a va ta r, ou s eja, o repres en ta n te do u s u á rio n o a m bien te, es tá pa ra do em u m dos pa lcos de u m tea tro, ju n to com Willia m Sh a kes pea re e u m bolo de crem e de ba n a n a. Utiliza n do u m a s in ta xe previa m en te defin ida pa ra o a m bien te, o u s u á rio pode exa m in a r o lu ga r, 30

31 pega r e m a n u s ea r o bolo e con vers a r com Sh a kes pea re (os com a n dos do u s u á rio a pa recem em n egrito). Sh a kes pea re é u m a gen te m u ito lim ita do qu e pode rea liza r certa s a ções com o cu m prim en ta r e s orrir, a lém de rea gir a a lgu m a s a ções do u s u á rio. Apes a r da cres cen te popu la rida de dos a m bien tes grá ficos, e a té a exis tên cia de in crem en tos grá ficos pa ra a m bien tes ba s ea dos em texto, os MUDs con tin u a m s en do u m m eio excelen te pa ra com u n ica çã o em m u n dos virtu a is Ta xon om ia d e Rea lid a d e Virt ua l A Rea lida de Virtu a l é u m a da s form a s m a is a va n ça da s de in terfa ce exis ten te n a a tu a lida de, pois perm ite a vis u a liza çã o, m a n ipu la çã o e explora çã o de in form a ções tridim en s ion a is em tem po rea l. Oferece a pos s ibilida de de cria r a m bien tes qu e pos s u a m três ca ra cterís tica s bá s ica s : 9im ers ã o: s en s a çã o de es ta r den tro do a m bien te; 9in tera çã o: pos s ibilida de do u s u á rio in terferir com o qu e a con tece n o a m bien te, e vice-vers a ; 9en volvim en to: ca pa cida de do a m bien te m otiva r o u s u á rio a pa rticipa r. Es ta s ca ra cterís tica s têm con tribu ído pa ra a u tiliza çã o de in terfa ces de Rea lida de Virtu a l (m u n dos virtu a is tridim en s ion a is ) em n u m eros a s á rea s de a plica çã o, ca da vez m a is com plexa s, ou s eja, qu e pos s u em u m gra n de n ú m ero de fu n cion a lida des, a lto n ível de in tera çã o e, a o m es m o tem po, qu e s a tis fa zem o u s u á rio. Am bien tes tridim en s ion a is pos s u in do divers os n íveis de im ers ã o podem s er cria dos, depen den do da n eces s ida de da a plica çã o e dos recu rs os de h ard w a re/ s oftw are dis pon íveis. O ch a m a do n ível de im ers ã o 31

32 texto, des crito n a s eçã o a n terior, a p es a r de n eces s ita r de requ is itos m ín im os pa ra s er u tiliza do, é pou co rea l pelo u s o exclu s ivo d e im ers ã o por con teú do. Por ou tro la do, os a m bien tes com im ers ã o com pleta do u s u á rio (im ers ivos ) perm item qu e o u s u á rio s e s in ta com pleta m en te in tegra do a o m u n do, o qu e a con tece gra ça s à u tiliza çã o de dis pos itivos es pecia is com o ca pa cetes (Head Mounted Dis play s ) e CAVE. A Figu ra 4 exibe o m u n do virtu a l im ers ivo qu e repres en ta o a eroporto de Detroit [73]. Nela pode-s e observa r a u tiliza çã o de ca pa cetes e do CAVE. Figura 4 : Mundo virtual im e rs ivo. Mu n dos virtu a is qu e u tiliza m o n ível de im ers ã o de es critório, ta m bém ch a m a do m odelo a qu á rio ou ja n ela n o m u n do, s ã o con h ecidos com o n ã o im ers ivos e s ã o, a tu a lm en te, os m a is u tiliza dos por exigirem m en os recu rs os de h ard w are e s oftw are, en qu a n to qu e oferecem a pos s ibilida de de m odela r a m bien tes ba s ta n te rea lis ta s e in tu itivos. Nã o pos s ibilita m im ers ã o tota l do u s u á rio, fa zen do u s o de m on itores de com pu ta dor pa ra exibiçã o do m odelo tridim en s ion a l, m a s con s egu em u m ótim o n ível de en ga ja m en to do m es m o qu a n do da u tiliza çã o do a m bien te. A Figu ra 5 ilu s tra o projeto Ca m pu s Virtu a l da UFPE, u m a a plica çã o n ã o 32

33 im ers iva qu e repres en ta o ca m pu s u n ivers itá rio da UFPE [24]. Figura 5 : Alguns pré dio s pe rte nc e n tes ao Cam pus Virtual da UFPE. Atra vés da u tiliza çã o de RV é pos s ível a m odela gem de m u n dos virtu a is tridim en s ion a is s egu n do ca ra cterís tica s con h ecida s do m u n do rea l: 9a m odela gem geom étrica dos objetos qu e com põem o m u n do (por exem plo, qu a dros expos tos em u m m u s eu de a rte s ã o m odela dos com o ca ixa s ); 9a m odela gem fís ica do a m bien te, qu e pos s ibilita qu e u m pers on a gem virtu a l n ã o con s iga a tra ves s a r u m a pa rede s ólida ; 9a m odela gem do com porta m en to de objetos e pers on a gen s do a m bien te (o qu e o a va ta r, gu ia do u s u á rio em u m m u s eu virtu a l, fa z qu a n do s e a proxim a de u m qu a dro expos to, p or exem plo) s ã o opções qu e en riqu ecem o m u n do. Mu n dos virtu a is podem repres en ta r, a tra vés de objetos tridim en s ion a is, toda ca tegoria de in form a çã o. A repres en ta çã o virtu a l de u m a cida de rea l, con ten do loja s, ba n cos, s u perm erca dos, es cola s etc. pode s er u m a réplica do m odelo rea l, con ten do a s in form a ções geográ fica s 33

34 e u rba n a s precis a s da cida de (on de es tá loca liza do o ba n co n a cida de), in form a ções con ceitu a is (u m a va ta r tra ja do com rou pa s típica s, ga ú ch a s por exem plo, da regiã o de procedên cia da cida de, in form a n do a o vis ita n te s obre a cu ltu ra ) e in form a ções a rqu itetôn ica s (o m odelo do prédio do ba n co s egu n do s eu form a to n o m u n do rea l). 2.3 Des envolvim en to d e Am bien tes Trid im ens ion ais Con ceitu a lm en te, u m m u n do virtu a l é u m es pa ço. Porta n to, es pa ço e problem a s in eren tes a o es pa ço, com o des orien ta çã o du ra n te a n a vega çã o, devem s er con s idera dos com o pa rte in trín s eca d o proces s o de projeto de m u n dos virtu a is, prin cipa lm en te de gra n de es ca la. Segu n do pes qu is a s rea liza da s por Da rken [4], os m es m os prin cípios u tiliza dos pa ra con s tru ir a m bien tes rea is propos tos por Lyn ch [31, cita do em 4]: in ves tiga çã o s obre com o a tivida des de loca liza çã o s ã o rea liza da s em a m bien tes u rba n os ; e por Pa s s in i [33, cita do em 4]: es tu do s obre projetos a rqu itetôn icos s ã o eficien tes n o projeto de m u n dos virtu a is. Es ta a firm a çã o es tá ba s ea da em evidên cia s psicológica s, s u gerin do qu e o fu n da m en to des tes prin cípios en con tra -s e n a teoria cogn itiva e h a bilida des es pa cia is do s er h u m a n o e, porta n to, é in depen den te do tipo de a m bien te pa ra o qu a l é a plica do. Us u á rios qu e n a vega m por a m bien tes qu e fora m projeta dos leva n do em con s idera çã o s u a s n eces s ida des (por exem plo, objetos tridim en s ion a is in tu itivos u tiliza dos pa ra repres en ta çã o da s in form a ções n o a m bien te, com pon en tes n o a m bien te qu e a u xiliem n a bu s ca de in form a ções, diferen tes vis ões do a m bien te qu e a u xiliem n a s u a explora çã o etc.) n ã o a pen a s rea liza m a tivida des de loca liza çã o com m a ior fa cilida de e eficiên cia, m a s ta m bém dem on s tra m s a tis fa çã o com rela çã o a o es pa ço e u m a lto n ível de con forto [16]. 34

35 2.3.1 Arqu it et ura s Nes ta s eçã o du a s a rqu itetu ra s pa ra s istem a s de Rea lida de Virtu a l s ã o a pres en ta da s : Bridge e MAVERIK Bridge Na m edida qu e a com plexida de da s a plica ções de a m bien tes virtu a is a u m en ta, ta m bém a s in terfa ces pa ra es ta s a plica ções n eces s ita m de u m m a ior poder com p u ta cion a l pa ra a a pres en ta çã o da s in form a ções. Con s equ en tem en te, a plica ções de a m bien tes virtu a is dem a n da m com pu ta çã o e com u n ica çã o en tre repres en ta çã o e a pres en ta çã o de con teú do de a lto des em pen h o, bem com o s u porte pa ra técn ica s de in tera çã o en tre o u s u á rio e o a m bien te robu s ta s pera n te n ova s tecn ologia s de in terfa ce e es tru tu ra s de diá logo 3 pa ra com u n ica çã o da a plica çã o com os clien tes. A a rqu itetu ra Bridge [11] s u bdivide os requ is itos de des en volvim en to em rela çã o a qu es tões de des em pen h o (com o o m u n do virtu a l opera e execu ta s u a s fu n cion a lida des ) e progra m a çã o (o qu e o m u n do virtu a l fa z). Os prin cipa is requ is itos rela tivos a o des em pen h o s ã o: 9ta xa de exibiçã o de qu a dros (fram e rate) n ã o in ferior a dez qu a dros por s egu n do, s ob pen a de provoca r des orien ta çã o a o u s u á rio; 9res pos ta a en tra da s do u s u á rio, a qu a l d everá s er m en or qu e 300 m s., depen den do do dis pos itivo de en tra da de da dos em qu es tã o; 3 Nes te con texto, u m diá logo é a en u m era çã o de todos os pa res de a çã o(ões ) do u s u á rio-res pos ta (s ) do s is tem a. Pode-s e dizer qu e é a lin gu a gem pela qu a l o u s u á rio e a a plica çã o con vers a m. 35

36 9velocida de de com u n ica çã o en tre dois pon tos, lógicos ou fís icos (por exem plo, divers os proces s a dores ou m ódu los de s oftw are); 9s u porte a m ú ltiplos dis pos itivos de en tra da e s a ída, s im u ltâ n eos ; 9s u porte a dis pos itivos lógicos (objetos com geom etria e com porta m en to a s s ocia dos ), com pa rá veis a os m en u s e ca ixa s de diá logo da s in terfa ces ba s ea da s em ja n ela ; 9s u porte a even tos con tín u os e dis cretos. Even tos con tín u os dizem res peito a ocorrên cia s qu e a con tecem repetida m en te por a lgu m tem po, com o o m ovim en to de u m track er pa ra con trola r a pos içã o do u s u á rio n o m u n do virtu a l, en qu a n to qu e os dis cretos s ã o ocorrên cia s is ola da s com o a in ters eçã o en tre dois objetos. Com rela çã o à progra m a çã o os requ is itos de des en volvim en to s ã o: 9in terfa ce de progra m a çã o in tu itiva, orga n iza n do o s is tem a a pa rtir do pon to de vis ta do progra m a dor qu e, n es te ca s o, des em pen h a o pa pel de u s u á rio fin a l da a plica çã o; 9exten s ibilida de, perm itin do qu e o s is tem a s e a da pte a, por exem plo, n ovos dis pos itivos, s em gra n des a ltera ções n a a plica çã o; 9flexibilida de, s u porta n do m étodos rá pidos de m odifica çã o do s is tem a ; 9proces s o de s im u la çã o a n exa do, a tra vés de u m m eca n is m o pelo qu a l proces s os pes a dos com o u m a s im u la çã o podem s er execu ta dos s epa ra da m en te, s em s a crifica r a com u n ica çã o com o proces s o de a n im a çã o qu e con trola a in terfa ce; 9s u porte à des criçã o e con trole do diá logo, ou s eja, a o des en volvim en to de in tera ções de a lto n ível com u m a a plica çã o. O des en volvedor deve poder con s tru ir u m a lin gu a gem pela qu a l o u s u á rio s e com u n iqu e com o s is tem a ; 36