LUIZ FERNANDO MATTOS SCHLINDWEIN INFLUÊNCIA DOS SISTEMAS DE VISUALIZAÇÃO NO SENTIMENTO DE PRESENÇA EM REALIDADE VIRTUAL JOINVILLE SC

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1 LUIZ FERNANDO MATTOS SCHLINDWEIN INFLUÊNCIA DOS SISTEMAS DE VISUALIZAÇÃO NO SENTIMENTO DE PRESENÇA EM REALIDADE VIRTUAL JOINVILLE SC JULHO 2010

2 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO LUIZ FERNANDO MATTOS SCHLINDWEIN INFLUÊNCIA DOS SISTEMAS DE VISUALIZAÇÃO NO SENTIMENTO DE PRESENÇA EM REALIDADE VIRTUAL Trabalho de conclusão de curso submetido à Universidade do Estado de Santa Catarina como parte dos requisitos para a obtenção do grau de Bacharel em Ciência da Computação Orientador: Marcelo da Silva Hounsell JOINVILLE SC JULHO 2010

3 ii LUIZ FERNANDO MATTOS SCHLINDWEIN INFLUÊNCIA DOS SISTEMAS DE VISUALIZAÇÃO NO SENTIMENTO DE PRESENÇA EM REALIDADE VIRTUAL Trabalho de Conclusão de Curso aprovado como requisito parcial para a obtenção do grau de Bacharel, no curso de Graduação em Ciência da Computação na Universidade do Estado de Santa Catarina. Banca Examinadora: Orientador: PhD, Marcelo da Silva Hounsell Universidade do Estado de Santa Catarina Membro: Doutora, Avanilde Kemczinski Universidade do Estado de Santa Catarina Membro: Mestre, Gilmário Barbosa dos Santos Universidade do Estado de Santa Catarina Membro: Especialista, Heraldo Maciel França Madeira Universidade Federal do Paraná

4 iii AGRADECIMENTOS Este trabalho só tornou-se possível devido à vontade e ao esforço deste autor de se tornar livre, além da contribuição de algumas pessoas. Ao professor PhD Marcelo da Silva Hounsell pelo apoio e dedicação com que orientou este trabalho de Conclusão de Curso. A minha namorada, Patricia, aos meus pais, Denise e Marcio, e a todos meus familiares que sempre estiveram ao meu lado, me apoiando e incentivando em todas as minhas decisões. Aos acadêmicos responsáveis pelos seus trabalhos de conclusão de curso, onde implementaram o Campus da UDESC em VRML. Aos acadêmicos das turmas de Modelagem Geométrica, os quais também implementaram prédios para tornar o modelo do campus ainda mais completo. Aos acadêmicos do LARVA, que liberaram seu tempo de uso do laboratório para que os testes fossem realizados neste local. Aos acadêmicos e professores que participaram dos experimentos, sem os quais este trabalho jamais seria concluído.

5 iv RESUMO No No âmbito de Realidade Virtual, a visualização é um fator que contribui na promoção da sensação de presença por estar associada ao campo de visão, resolução e estereoscopia, dentre outras, gerando a possibilidade de produzir uma variedade de sistemas com qualidades distintas. Este trabalho avalia dois destes sistemas quanto à contribuição para o sentimento de presença, verificando qual deles promove uma maior sensação de "estar lá", no ambiente virtual. Inicialmente apresenta-se uma pesquisa bibliográfica sobre o conceito de presença e temas relacionados que servem de base para a definição deste sentimento. Ao entender melhor sobre este sentimento, suas causas e o que se espera que o usuário sinta, pode-se passar a avaliar os vários métodos já descritos na literatura, utilizados para medi-lo. Dentre eles escolheu-se o questionário de presença desenvolvido por Slater, Usoh e Steed na íntegra. Este foi aplicado a 80 sujeitos, os quais se dividiram em tres grupos para avaliar FOV e estereoscopia com conhecimento do local ou não, separadamente, em um passeio virtual pelo campus do Centro de Ciências Tecnológicas da Universidade do Estado de Santa Catarina. Apesar de todos os sistemas visuais causarem um aumento no sentimento de presença, foi constatado que a estereoscopia anaglífica gera o maior incremento que FOV horizontal com aumento de 20 para 50 e o vertical de 12 para 40, nas condições específicas de que os sujeitos conheciam o campus real. Palavras-chave: imersão, presença, sistemas de visualização, realidade virtual.

6 v ABSTRACT In the virtual reality context, visualization is a factor that contributes to promote the sense of presence because it is related to the field of view, resolution and stereoscopy, among others, which yields a wide variety of systems with distinct qualities. This paper evaluates two of these systems regarding their contribution to the sense of presence, assessing witch of them promotes a better sense of "being there" in the environment. At first, a research on the concept of presence and related themes are presented. The better this sense is understood, its causes and what the user it expected to feels, the easier it is to evaluate various existing measurement methods descried in the literature. Among them, the SUS questionnaire developed by Slater, Usoh and Steed, was chosen with all of its questions. It has been applied to 80 subjects, divided in three groups, for FOV, stereoscopy with and without knowledge of the actual place, separately, in a ride on the virtual campus of the Center of Technological Sciences of the Stated University of Santa Catarina. Despite the fact that all display systems contributed to increase the sense of presence, it was found that anaglyph-based stereoscopy promoted the major increment if compared to a horizontal FOV increased from 20 to 50 and the vertical one from 12 to 40, in the specific conditions that the subjects knew the actual campus. Keywords: immersion, presence, display systems, virtual reality.

7 vi LISTA DE FIGURAS Figura 1. Sensorama (Netto, Machado e Oliveira, 2002) Figura 2. Imagens com variação de resolução (Sherman e Craig, 2003) Figura 3. Demonstração de como é medido o ângulo do campo de visão (Sherman e Craig, 2003) Figura 4. Ilustração do funcionamento do GFOV (Hendrix e Barfield, 1996a).. 16 Figura 5. Exemplo de comprovação da imagem distinta de cada um dos olhos (Raposo et al, 2004) Figura 6. Exemplo de formas para simular tridimensionalidade em imagens planas (Raposo et al, 2004) Figura 7. Exemplo de anaglifo (Siscouto et al, 2004) Figura 8. Exemplo de polarização linear (Siscouto et al, 2004) Figura 9. Exemplo do funcionamento do monitor autoestereoscópico (Siscouto et al, 2004) Figura 10. Exemplos de dispositivos visuais não imersivos Figura 11. Exemplos de dispositivos semi imersivos Figura 12. Exemplos de dispositivos imersivos Figura 13. Ilustração da forma de medida contínua (Ijsselsteijn et al, 2000) Figura 14. Gráfico dos questionários (Youngblut, 2006) Figura 15. Imagem do AV (Hendrix e Barfield, 1996) Figura 16. Esquema do experimento Figura 17. Modelos de lixeiras presente no ambiente virtual Figura 18. Mapa do Campus do CCT da UDESC Figura 19. Mapa do Bloco F Figura 20. Mapa do caminho para a cantina Figura 21. Esquema do experimento pós teste Figura 22. Distâncias do monitor Figura 23. Distâncias do projetor Figura 24. Gráfico dos gêneros dos participantes Figura 25. Gráfico dos cursos dos participantes Figura 26. Gráfico das fases dos participantes Figura 27. Gráfico do conhecimento em computação Figura 28. Gráfico do uso de RVs Figura 29. Gráfico do uso de CAD 3D Figura 30. Gráfico do uso de Jogos 3D Figura 31. Gráfico dos valores de sentimento de presença no experimento com esterescopia

8 Figura 32. Gráfico dos valores de sentimento de presença no experimento com FOV Figura 33. Gráfico dos valores de sentimento de presença dos participantes desconsiderados Figura 34. Gráfico dos valores de sentimento de presença no experimento realizado em Curitiba vii

9 viii LISTA DE TABELAS Tabela 1. Comparação dos dispositivos visuais Tabela 2. Comparação dos trabalhos relacionados Tabela 3. Tabela com as contagens de presença de cada usuário para cada um dos questionários do experimento estereoscópico Tabela 4. Tabela com as contagens de presença de cada usuário para cada um dos questionários do experimento com FOV Tabela 5. Tabela com os cálculos das respostas das questões de todos os questionários Tabela 6. Tabela com as contagens de presença de cada usuário para cada um dos questionários do experimento realizado em Curitiba Tabela 7. Tabela com os cálculos das respostas das questões dos dois questionários

10 ix LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS Sigla AV BOOM BS CAVE CCT DOF FOV GFOV HMD IICM LARVA PQ RV SUS VRML X3D XML Descrição Ambiente Virtual Binocular Omni-Oriented Monitor Bitmanagement Software Cave Automatic Virtual Enveiroment (caverna digital) Centro de Ciências Tecnológicas Degrees of Freedom (graus de liberdade) Field Of View (campo de visão) Geometric Field of View (campo de visão geométrico) Head Mounted Display (dispositivo sensorial para a cabeça) Institute for Information Processing and Computer Supported New Media LAboratory for Research on Visual Applications (LAboratório para Pesquisas em Aplicações Visuais) Presence Questionnarie (Questionário de Presença) Realidade Virtual Slater, Usoh e Steed (com relação ao SUS Questionnarie, desenvolvido pore les) Virtual Reality Modeling Language (Linguagem de Modelagem para Realidade Virtual) Extensible 3D (3D Extensível) Extensible Markup Language (Linguagem de Marcação Extensível)

11 x SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO CONTEXTUALIZAÇÃO DA TEMÁTICA JUSTIFICATIVA OBJETIVOS OBJETIVO GERAL OBJETIVO ESPECÍFICO METODOLOGIA ESTRUTURA DO TRABALHO REALIDADE VIRTUAL ELEMENTOS PRINCIPAIS MUNDO VIRTUAL IMERSÃO RETORNO SENSORIAL INTERAÇÃO HISTÓRICO APLICAÇÕES MEDICINA EDUCAÇÃO TREINAMENTO ENTRETENIMENTO SÍNTESE DO CAPÍTULO SISTEMAS DE VISUALIZAÇÃO CARACTERÍSTICAS ESTEREOSCOPIA ESTÉREO PASSIVO ESTÉREO ATIVO DISPOSITIVOS SÍNTESE DO CAPÍTULO PRESENÇA DEFINIÇÃO INFLUÊNCIAS SENTIMENTO SUBJETIVO SÍNTESE DO CAPÍTULO... 36

12 5. MEDIÇÃO DE PRESENÇA MEDIDAS OBJETIVAS COMPORTAMENTAIS FISIOLÓGICAS OUTRAS FORMAS DE MEDIDA SUBJETIVA QUESTIONÁRIOS SÍNTESE DO CAPÍTULO TRABALHOS RELACIONADOS ESTRATÉGIAS DE EXPERIMENTAÇÃO INTRA SUJEITOS ENTRE SUJEITOS TRABALHOS RESOLUÇÃO, FOV E FREQUÊNCIA NO SENTIMENTO DE PRESENÇA FOV E A PRESENÇA GFOV E A PRESENÇA ESTEREOSCOPIA E O SENTIMENTO DE PRESENÇA DISPOSITIVOS VISUAIS E A PRESENÇA SÍNTESE DO CAPÍTULO PROJETO EXPERIMENTOS A, B e C ASPECTOS DO EXPERIMENTO MEDIÇÃO IMPLEMENTAÇÃO E PROJETO DO TESTE IMPLEMENTAÇÃO DO AMBIENTE MODELAGEM DAS LIXEIRAS NAVEGAÇÃO PELO AMBIENTE TESTES PILOTO EXPERIMENTO ASPECTOS DO EXPERIMENTO APLICAÇÃO RESULTADOS E ANÁLISES PARTICIPANTES SENTIMENTO DE PRESENÇA A Tabela 5 foi feita para melhor avaliar os valores obtidos em cada uma das questões de cada um dos questionários. Nesta foi considerada todas as respostas de 1 a 7, não somente 6 e 7, como feito nas Tabelas 3 e xi

13 9.3. ANÁLISES EXPERIMENTO EM CURITIBA CONCLUSÃO TRABALHOS FUTUROS REFERÊNCIAS APÊNDICE A APÊNDICE B APÊNDICE C APÊNDICE D APÊNDICE E APÊNDICE F xii

14 1 1. INTRODUÇÃO Imagine-se em um dia de sol andando pelo parque, admirando as árvores. Uma em particular lhe chama a atenção e você se aproxima para observá-la melhor. À medida que vai se aproximando, percebe que a árvore é plana, esta parece ter sido feita de papelão. Você acha o fato um tanto um quanto estranho, mas continua seu passeio. De repente alguém lhe chama e você vira rapidamente em direção a voz para ver quem é, acaba percebendo que a imagem se atrasa em relação ao movimento de sua cabeça. Neste instante você recorda que na verdade esta em um laboratório, munido de óculos especiais e que tudo isso não passava de uma experiência em um ambiente virtual (Adaptado de Slater & Steed, 2000:413). O parágrafo anterior sugere que a visão é um dos sentidos mais importantes para a promoção do sentimento de presença, principalmente por se tratar do sentido em que mais se confia, pois dá noção de distância e profundidade à pessoa (Raposo et al, 2004). Esse trabalho irá tratar justamente sobre a influência dos sistemas de visualização na promoção do sentimento de presença CONTEXTUALIZAÇÃO DA TEMÁTICA Em Realidade Virtual existem dois sentimentos, presença e imersão, os quais as definições são muito similares, por isso são várias vezes confundidas, mas existe uma distinção entre estas. Shuemie e colegas (2001) diferem imersão de presença, definindo esta como o sentimento de estar presente em um ambiente, fazer parte do mesmo, podendo ser causado por qualquer tipo de mídia, por exemplo, uma narrativa empolgante que prende o leitor e lhe faz sentir vivenciando a cena descrita. Por outro lado, imersão é a tecnologia que permite o usuário imergir de corpo inteiro em outro ambiente, fazendo com que todos os sentidos respondam a este em que o usuário esta inserido. No exemplo dado anteriormente, o leitor pode imaginar-se na cena, mas seus olhos não enxergarão a cena de fato, que no caso de uma presença imersiva

15 2 aconteceria. Pelo fato de poder ser causado por qualquer tipo de mídia, a presença pode ser imersiva ou não e interativa ou não, como na narrativa que é não imersiva e não interativa, pois como já explicado o usuário não sentiria o que esta lendo e nem poderia mudar o final da estória. Uma melhor distinção dentre estes dois sentimentos, tão importantes em ambientes virtuais, será feita no Capítulo 4, específico sobre esse assunto. Voltando ao fato de que os sistemas visuais geram um sentimento, o qual faz com que a pessoa realmente acredite estar presente naquele local. Será que somente o sentido da visão é capaz de gerar tal sensação? Na verdade, toda a tecnologia envolvida na experiência em um ambiente virtual influencia de alguma forma no sentimento de presença. A forma de interação do usuário com o ambiente também, pois quão mais próxima for das ações do dia-a-dia dessa pessoa, maior sentimento de presença irá gerar. Quão maior o grau de sentimento de presença do usuário, melhor a chance do usuário se comportar no ambiente de uma maneira similar ao seu comportamento no mundo real (Slater et al, 1996). Mas o foco deste trabalho está relacionado ao sentimento gerado apenas a partir dos sistemas de visualização, sem que nenhum outro sentido, nem mesmo a interação do usuário com o ambiente, influenciem na opinião do usuário com relação ao sentimento de estar ou não presente naquele local. O ambiente implementado será puramente navegacional, nenhum outro tipo de interação será permitido. Através de dispositivos ópticos a única forma de imersão será focada no sentido da visão, sendo que o estímulo de outros sentidos será descartado. Para avaliar o sentimento gerado por cada sistema visual será feita a análise de métodos de medição de presença já existentes, citados por vários autores. No trabalho de Shuemie e colegas (2001) tem-se a separação dos métodos de medição em subjetivos, baseados em perguntas as quais os usuários devem responder sobre a experiência com relação ao ambiente virtual; e em objetivos, compostos de avaliações através das reações aos estímulos gerados aos usuários. Esse assunto será melhor abordado no Capítulo 5, sobre os métodos de medição de presença, onde será feita a

16 3 seleção do método a ser utilizado para a futura avaliação, junto das justificativas da preferência pelo mesmo. Dessa forma, tem-se todo o embasamento necessário para que se possa seguir em frente para a fase de testes. Esta avalia qual dos sistemas de visualização, dentre dois que avaliados, geram um maior sentimento de presença, através dos experimentos aplicados no ambiente implementado, utilizando o método de medição escolhido para ter-se algo palpável e de possível comparação JUSTIFICATIVA Em Bowman e colegas (2004:31) tem-se a confirmação de que os sistemas de visualização são os mais importantes e os mais utilizados na promoção do sentimento de presença. Foram encontrados em artigos como o de Youngblut (2006) e Shuemie e colegas (2001) uma reunião de outros trabalhos sobre o sentimento de presença, em vários deles observa-se a comprovação de sistemas visuais que influenciam no sentimento de presença, ao mesmo tempo que percebe-se que nenhum trabalho citado faz uma comparação direta entre os sistemas de visualização com relação à qual influencia mais no sentimento de presença, para um mesmo sistema de realidade virtual. Dessa forma, tem-se como justificativa para esse trabalho, saber em que sistema visual se deve investir primeiro, para a maior geração do sentimento de presença no usuário, utilizando o mínimo possível de recursos OBJETIVOS OBJETIVO GERAL Avaliar comparativamente dois sistemas de visualização de realidade virtual quanto à promoção do senso de presença OBJETIVO ESPECÍFICO Levantar e selecionar uma definição de presença;

17 4 Identificar as diversas características dos sistemas de visualização que afetam o senso de presença; Identificação de um mecanismo de medição de presença indicado para considerar a contribuição do sentido visual no sentimento de presença; Identificação de qual sistema de visualização promove a maior sensação de presença, tomando-se duas alternativas METODOLOGIA O trabalho foi desenvolvido usando-se Pesquisa Bibliográfica com o levantamento de informação e a implementação de um ambiente, que serviu de fundamento para a o restante da Pesquisa Experimental, feita a partir da avaliação da medição do sentimento de presença gerado pelos sistemas de visualização em um ambiente virtual de navegação simples. Através do levantamento de informações, obteve-se as definições necessárias sobre conceitos do sentimento de presença e os aspectos que influenciam o mesmo; as tecnologias para o desenvolvimento de um ambiente virtual de teste e de sistemas de visualização; e ainda, a análise dos métodos de medição de presença, para escolha de um deles. A implementação e o teste do sistema são divididas em etapas. A implementação ficou como parte do TCC I e o teste como parte do TCC II. O Ambiente Virtual foi desenvolvido, ou melhor, transformado para a linguagem X3D. Com este torna-se possível a montagem do projeto de como aplicar os testes, detalhando exatamente como este ocorre e o que exatamente avalia. Por último, aplica-se uma avaliação de presença com usuários do ambiente utilizando dois sistemas visuais e com esta podem ser feitos tratamento e análise dos dados, para que dessa forma possa-se concluir o presente trabalho indicando qual dentre os dois sistemas de visualização provê a maior sensação de presença.

18 ESTRUTURA DO TRABALHO Esse trabalho é estruturado de forma a apresentar primeiramente uma breve contextualização sobre a temática que foi desenvolvida no decorrer deste. No Capítulo 2, relata-se sobre RV e cada um de seus essenciais elementos, um breve histórico e onde é aplicada. No terceiro capítulo cita-se os diferentes sistemas visuais e dispositivos visuais que permitem manipular esses sistemas; seguido da definição do sentimento de presença adotada por esse trabalho, no Capítulo 4. Neste, a definição de presença é aprofundada e sua distinção com relação ao sentimento de imersão é ressaltada, além dos aspectos que influenciam esse sentimento e o as reações que se espera que o usuário tenha ao sentir-se presente. Sendo este o principal capítulo, por conter o embasamento teórico e o entendimento da questão proposta, para que posteriormente possa ser feita a medição do sentimento de presença e com isso a comparação entre os sistemas visuais. Um quinto capítulo descreve os métodos de medição de presença. O Capítulo 6 trata sobre os trabalhos relacionados que serviram como base para a comprovação da existência de influência dos sistemas de visualização sobre o sentimento de presença, explicando também sobre os tipos de estratégia da experimentação. No sétimo capítulo, tem-se o projeto inicial, como esperava-se executá-lo primeiramente, mas logo no Capítulo 8 o projeto é refeito após os testes aplicados onde encontrou-se algumas mudanças a serem feitas. Ainda no Capítulo 8 encontrase a explicação de como foram feitas as implementações necessárias para o experimento. No nono capítulo é feita a análise e encontram-se os resultados. Por último, o Capítulo 10 finaliza com as conclusões obtidas por este trabalho, seguido pelas referências utilizadas por este e seis apêndices contendo os questionários SUS e PQ, originais e traduzidos, e também os comentários dos participantes dos experimentos e o protocolo seguido para a execução destes.

19 6 2. REALIDADE VIRTUAL A Realidade Virtual é uma forma avançada de interface do usuário com o computador. Serve para acessar aplicações executadas no computador, propiciando a visualização, movimentação e interação do usuário, em tempo real, em ambientes tridimensionais gerados por computador (Kirner e Siscouto, 2007). Por ser a RV uma nova mídia, sua definição está constantemente sendo modificada. Os autores Sherman e Craig definem RV da seguinte forma: uma mídia composta de simulações computacionais interativas, que percebem a posição e as ações do participante e substitui ou aumenta o retorno de um ou mais sentidos para este, dando a impressão de estar presente naquele ambiente virtual (Sherman e Craig, 2003:13). Essa nova forma de interação necessita de equipamentos especiais como capacetes com telas, luvas, óculos estereoscópicos para transportar o usuário para dentro da aplicação. Esta interação do usuário com o sistema de realidade virtual em tempo real é definida por experiência em RV, ou seja, é a forma de utilização do sistema, a forma que o usuário irá experimentá-lo (Kirner e Siscouto, 2007) ELEMENTOS PRINCIPAIS Os elementos principais para uma experiência em RV são quatro: mundo virtual, imersão, retorno sensorial e interação, como detalhado a diante MUNDO VIRTUAL O mundo virtual nada mais é do que o espaço imaginário geralmente manifestado através de uma mídia qualquer. Este pode existir somente nas idéias de seu pensador ou ser transmitida e compartilhada com outras pessoas. Não necessariamente, um mundo virtual precisa de um sistema de RV para ser exibido, através de uma peça ou de um filme também. Os atores, os cenários e a sonoplastia, podem trazer a descrição deste mundo virtual para

20 7 que outros possam experimentá-lo. O mundo virtual é a descrição de uma coleção de objetos em um dado lugar no espaço e a regras e relações que regem estes objetos, como por exemplo, num mundo baseado em computador teríamos a descrição de objetos dentro de uma simulação (Sherman e Craig, 2003). A modelagem de mundos virtuais é de fundamental importância num sistema de realidade virtual, definindo as características dos objetos como: forma, aparência, comportamento, restrições e mapeamento de dispositivos de E/S. Cada uma dessas partes é feita por um tipo específico de modelagem. Tem-se, por exemplo, a modelagem geométrica que abrange a descrição dos objetos virtuais e sua aparência; a modelagem cinemática responsável pela animação dos objetos, alterando suas formas, escalas, posições e inclusive detectando colisões entre estes; e a modelagem física que inclui todos os aspectos físicos de um objeto para que este se pareça o mais próximo possível do real, levando em consideração se o objeto é sólido ou não, sua textura, seu peso, sua massa, entre outros (Kirner e Pinho, 1997) IMERSÃO Imersão é o sentimento de entrar em uma realidade ou ponto de vista alternativos, isso pode ser admitido como uma definição simplória de RV. Esta significa perceber algo além do mundo em que você vive por meio de duas formas: perceber um mundo alternativo, completamente novo, ou simplesmente ver o mundo em que está de um outro ponto de vista, ou de forma diferente (Sherman e Craig, 2003). Imagine-se por um momento com a habilidade mágica de poder viver em outro mundo, sem ser este que em que você habita no momento. Tem-se capacidade de fazer coisas que não são possíveis aqui na Terra, os objetos tem outras propriedades, talvez nem exista gravidade (Sherman e Craig, 2003). O poder da imaginação permite que a pessoa escolha qualquer lugar onde queira estar, quando estar, e com quem estar. Se você é capaz de imaginar este lugar então isso se torna possível. A imaginação permite a cada um imergir mentalmente em seus pensamentos e mundos virtuais (Sherman e Craig, 2003).

21 8 De acordo com Sherman e Craig (2003), em RV têm-se, inicialmente, bem mais uma imersão física do que mental com o efeito de entrar em um mundo virtual. A imersão, sensação de estar em um ambiente, pode ser puramente um estado mental ou pode ser causada por dispositivos tecnológicos que simulam estímulos sensoriais no corpo da pessoa, definida por imersão física. Slater e colegas (1996) definem imersão como sendo, em princípio, uma descrição mensurável da tecnologia. Esta inclui a importância dos meios de saída do computador com relação ao usuário. Estes meios de saída são mais extensos quão maior o número de sistemas sensoriais ele comporta. Estes são envolventes quando o estímulo sensorial pode chegar ao usuário, vindo de qualquer direção ao redor dele. Estes são inclusivos quando não possibilitam o usuário perceber nada do mundo externo, fora do ambiente virtual (AV). Estes têm vivacidade quanto maior for a qualidade e riqueza das informações sensoriais geradas. E finalmente, estes são equivalentes quando as informações sensórias geradas equivalem ao que é repassado para o usuário sentir. Em outro artigo, Slater e Steed (2000) defendem que imersão é o termo utilizado para descrever a tecnologia que torna possível o sentimento de presença RETORNO SENSORIAL O retorno sensorial é um ingrediente indispensável em RV. É a forma com a qual o sistema envia informações sensoriais do mundo virtual para o usuário, baseado no posicionamento físico do mesmo. Geralmente estas são quase que exclusivamente visuais, mas existe também o retorno sonoro e hoje em dia tecnologias inclusive com retornos hápticos para o usuário (Sherman e Craig, 2003). O presente trabalho irá focar no retorno sensorial da visão, através dos sistemas visuais. Para que o sistema possa retornar os sentidos baseado na posição do usuário, é preciso que este rastreie a movimentação do participante. Um sistema de RV típico possui um rastreador do posicionamento da cabeça do usuário e um dispositivo manual para que o mesmo possa se movimentar no

22 9 ambiente. Atualmente existe uma variedade de tecnologias que podem ser usadas para capturar várias juntas do corpo humano, dessa forma o sistema dispõe de um melhor retorno sensorial (Sherman e Craig, 2003) INTERAÇÃO Para que a RV se pareça autêntica, segundo Sherman e Craig (2003), esta deve responder as ações do usuário da forma mais rápida possível, isto é, a RV deve ser interativa. É definida pela forma com a qual o usuário interage com ambiente, um exemplo seria a maneira deste se movimentar pelo cenário. A interação é algo muito utilizada em jogos eletrônicos, simuladores de vôo e até mesmo simulações de fenômenos naturais e não-naturais. Existem sistemas de RV que são completamente estáticos e não podem ser modificados de maneira nenhuma pelo participante, mas a grande maioria são dinâmicos e permitem modificações. O sistema que será utilizado por este trabalho, permitirá como única forma de interação com o ambiente uma navegação simples, onde o usuário ao apertar um botão será guiado pela cena HISTÓRICO Nos primórdios tinha-se como primeira forma de mídia a pintura em paredes de cavernas, surgindo dessa maneira a primeira forma de história que se possa comprovar a existência. A partir daí, com a evolução das mídias, hoje tem-se imagens geradas por vários computadores distribuídos, projetadas em uma caverna digital ou CAVE (Cave Automatic Virtual Enveiroment), que possibilita ao usuário entrar em uma Realidade Virtual (Sherman e Craig, 2003). A história da RV começa com a introdução dos simuladores de vôo que a força aérea americana passou a construir logo após a segunda guerra mundial. A indústria do entretenimento também teve um papel importante, em 1956, Morton Heilig (um cineasta) foi o pioneiro em imergir o usuário num ambiente sintético ao desenvolver um simulador baseado em vídeo denominado sensorama, como pode ser visto na Figura 1, que permitia ao usuário expor-se a uma combinação de visão tridimensional, som estéreo,

23 vibrações, sensações de vento e de aromas num passeio simulado de motocicleta por Nova York (Netto, Machado e Oliveira, 2002). 10 Figura 1. Sensorama (Netto, Machado e Oliveira, 2002). Já em 1961, Comeau e Bryan descreveram o primeiro sistema de circuito fechado de televisão com o visor montado num capacete, produzido pela Philco. O sistema tinha um rastreador de posição no capacete e permitia ao usuário controlar remotamente uma câmera de televisão a partir dos seus movimentos da cabeça. Em 1968, muitos consideram como sendo o marco inicial da imersão em ambiente virtual e início da realidade virtual, por causa do trabalho desenvolvido por Ivan Sutherland na Universidade de Harvard. Ele construiu o primeiro capacete de visualização com imagens geradas por computador, incorporando um sistema de rastreamento da posição da cabeça (Netto, Machado e Oliveira, 2002). Em 1982, Thomas Zimmerman criou luvas desenvolvidas para serem acoplados a computadores, não de forma pioneira pois um grupo da

24 11 Universidade de Illinois já havia criado luvas parecidas em Mas em 1987, a empresa VPL Research Inc, da qual Zimmenam foi um dos fundadores colocou pela primeira vez produtos de realidade virtual no mercado com a comercialização da luva "Data Glove". Em seguida, a empresa também passou a vender um capacete de visualização chamado "Eye Phones" (Netto, Machado e Oliveira, 2002). A partir daí, o avanço das pesquisas, o elevado interesse industrial, o crescimento das aplicações e um número crescente de usuários vêm provocando um crescimento enorme na demanda de componentes e produtos de realidade virtual e uma redução rápida nos preços, sendo possível em 1989 a criação de um sistema de RV para computadores pessoais (Netto, Machado e Oliveira, 2002) APLICAÇÕES Toda essa tecnologia, todas essas possibilidades que são disponibilizadas, para que serve tudo isso? De que forma isso pode ser usado? Quais os benefícios que isso traz? Buscando dar algumas respostas a estas perguntas serão apresentados a seguir algumas áreas onde a realidade virtual está bastante presente e explicar a razão desta estar inserida neste meio MEDICINA Na área médica a RV pode ser utilizada como simuladores cirúrgicos. Simuladores são formas básicas de RV que criam ambientes que buscam recriar experiências da vida real, inclusive já utilizadas em simuladores de vôo por exemplo. Na área médica, o uso desta tecnologia como forma de simulação serve para que os estudantes de medicina pratiquem suas primeiras cirurgias em um simulador (Netto, Machado e Oliveira, 2002). No National Rehabilitation Hospital de Washington, EUA, a RV é utilizada como ferramenta de terapia para reabilitação e avaliação neuropsíquica de pacientes. Ainda no campo da terapia, a RV é utilizada no tratamento de pessoas que possuem algum tipo de fobia, como por exemplo, o medo de altura. Aplicações desse tipo buscam inserir o usuário, por meio de Head Mounted Displays (HMD), que será explicado no capítulo sobre sistemas

25 12 visuais, e um dispositivo de entrada de dados, em um mundo virtual que simula as situações de fobia. No caso do medo de altura, a situação simulada pode ser um elevador sem paredes, chão e teto visíveis. O elevador sobe gradativamente a cada sessão de terapia e, durante a sessão, o médico monitora os batimentos cardíacos e a pressão arterial do paciente. As aplicações de terapia virtual mostram elevadas taxas de recuperação dos pacientes, sendo que o desconforto, ou o medo, sentido pelos pacientes nas sessões iniciais praticamente desaparece nas últimas sessões (Netto, Machado e Oliveira, 2002) EDUCAÇÃO Educação é basicamente um processo de exploração, de descoberta, de observação e de construção de uma visão do conhecimento a partir destas ações. O uso de RV é totalmente justificado em aplicações científicas e educacionais faz muitos anos, segundo Netto, Machado e Oliveira (2002). Estes autores revelam que na área da educação, o Departamento de Computação da UFSCar (Universidade Federal de São Carlos, SP) vem desenvolvendo um trabalho que enfoca o uso conjugado de RV e visualização científica, visando a criação de ferramentas e programas computacionais aplicados ao ensino fundamental do primeiro grau. O Ministério da Educação do Egito também possui um projeto de criação de quatro diferentes mundos virtuais (corpo humano, modelagem de moléculas, geografia mundial e civilizações antigas) a serem utilizados na orientação e ensino de estudantes. Nos Estados Unidos, a Haywood Community College, de Waynesville no estado da Carolina do Norte, utiliza RV para que seus estudantes tenham uma melhor visualização e interação com modelos geométricos criados no software AutoCAD (Netto, Machado e Oliveira, 2002) TREINAMENTO Em vários casos, fazer com que uma pessoa treine uma certa tarefa pode ser muito difícil, muito caro e muitas vezes simplesmente impossível. Um caso clássico desta situação é o treinamento de pilotos para situações de perigo como perda súbita de combustível ou um violento deslocamento de ar.

26 13 Pensando nisto, a indústria aeronáutica tem criado excelentes simuladores de vôo. Um dos melhores aspectos que estes simuladores possuem é que com eles o piloto pode tentar realizar um número muito maior de vôos em um dia, do que conseguiria em um aparelho real, no espaço de meses. Normalmente, as cabines de simulação de vôo não são consideradas aplicações de RV. Isto porque a cabine e os controles são reais, e as imagens são exibidas em telas colocadas no lugar das janelas do avião (Netto, Machado e Oliveira, 2002). Além de treinamento para pilotos, a RV pode ser usada também para treinamento de astronautas, entre outros ENTRETENIMENTO Muitas empresas de jogos eletrônicos têm investindo bastante em aspectos imersivos em seus consoles para que cada vez mais o jogador se sinta mais presente naquele ambiente do jogo. Um dos primeiros jogos de Realidade Virtual a surgir no mercado, o Tênis Virtual da empresa Autodesk, é quase tão básico e simples no seu aspecto visual, quanto eram os primeiros video-games em relação aos atuais (Albuquerque e Velho, 2001) SÍNTESE DO CAPÍTULO Este capítulo serviu para apresentar a definição de RV, os componentes básicos da mesma, um breve histórico e por fim as áreas onde esta é aplicada. Tendo-se uma noção básica do que esta sendo tratado pode-se avançar mais um passo em direção ao nosso objetivo. Dessa forma, passa-se às definições e caracterizações dos sistemas de visualização, para que se tenha conhecimento destes que serão os imersores dos usuários no AV.

27 14 3. SISTEMAS DE VISUALIZAÇÃO Os sistemas de visualização, conforme Bowman e colegas (2004:31), são simplesmente a maneira mais utilizada para apresentar as informações em interfaces 3D. Por ser a visão o sentido em que mais se confia, pois provê a noção de distância e profundidade, os sistemas de visualização tem essa mesma função. Devem expor ao usuário uma impressão de qual objeto está mais próximo ou mais afastado dele. Por isso, os sistemas de visualização são os mais utilizados (Raposo et al, 2004). São apresentadas a seguir algumas características para se analisar dispositivos visuais CARACTERÍSTICAS Como primeira característica dos sistemas visuais a ser apresentada, a resolução é dada pelo número de pixels, ou pontos, presentes nas direções horizontal e vertical da imagem e é considerada uma medida de qualidade visual. Esta é geralmente medida pelo número de pontos por polegada. Em telas de mesmo tamanho quanto maior a quantidade de pixels na tela, melhor a resolução. Mas o tamanho da tela também influencia na qualidade da resolução, pois se tivermos duas imagens com o mesmo número de pixels, mas exibidas em telas de tamanhos diferentes, estas não terão a mesma resolução, porque cada pixel na tela maior necessita ocupar um espaço maior do que o pixel da tela menor, sendo assim a resolução da imagem da tela menor será mais nítida do que a de maior tamanho (Bowman et al, 2004). Figura 2. Imagens com variação de resolução (Sherman e Craig, 2003).

28 15 Pode-se observar na Figura 2 as diferenças das imagens com diferentes tipos de resolução, em ordem decrescente da de maior qualidade para a de menor. A distância da tela até o olho do usuário também afeta a resolução. Em dispositivos ópticos móveis, como óculos ou capacetes com tela, a imagem fica muito próxima do olho da pessoa, por isso os pixels tem de ser bem densos para se tornarem indistinguíveis. Já em monitores ou em projeções, como a imagem fica parada, a resolução varia dependendo da distância (Sherman e Craig, 2003). O campo de visão, ou como é conhecido em inglês Field of View (FOV), refere-se ao número máximo de graus que possam ser vistos em uma tela em uma dado momento. Por exemplo, com uma tela de projeção grande e plana, o FOV horizontal pode ser de 80 ou 120 graus, dependendo da posição do usuário em relação à tela, pois esta também varia dependendo da distância entre um e outro. O cálculo do campo de visão é feito a partir da angulação formada entre o ponto mais a direita da tela que o usuário consegue enxergar e o ponto mais a esquerda, sendo assim quanto mais próximo o usuário estiver da tela ou quanto maior for o tamanho desta, maior será o campo de visão (Bowman et al, 2004). A angulação do campo de visão de um ser humano é medida através da soma dos ângulos formados pela vista de cada um dos olhos. Vale ressaltar que existe um espaço no qual a vista dos dois olhos se sobrepõem, conhecida como stereo overlap, como podem ser observado na imagem seguinte (Sherman e Craig, 2003). Figura 3. Demonstração de como é medido o ângulo do campo de visão (Sherman e Craig, 2003).

29 16 Na Figura 3 acima, na imagem a observa-se que o campo de visão é formado pelo ângulo apontado pelo Field of View. A parte mais escura no canto inferior direito é o que o usuário pode ver além da tela, pois a tela termina, mas seu campo de visão é maior. Percebe-se ainda o Stereo Overlap que demostra a angulação de sobreposição de uma vista sobre a outra. Na imagem b podese ver um usuário em um sistema de RV em uma CAVE, percebe- se o campo de visão quando o usuário está de frente para a tela, onde o campo de visão é máximo, pois a tela é tão grande e envolvente que o usuário enxerga somente as imagens provindas da tela. Em seguida quando o usuário está de lado, o campo de visão do usuário ultrapassa o limite da tela possibilitando que este veja o que se passa fora do ambiente. Existe ainda o campo de visão geométrico, ou Geometric Field of View (GFOV). Este seria o ângulo de visão representado na tela, e é independente do tamanho da tela em si e do FOV, citada anteriormente. O GFOV é medido a partir do ângulo formado pelo centro da projeção, ou do inglês Center of Projection (COP), e as bordas da viewport, seguindo até a tela onde está sendo projetada, representado na figura pelo Picture Plane. O GFOV é um parâmetro do modelo de câmera virtual utilizada para o rendering da cena. Podendo ter o GFOV Horizontal e o Vertical, assim como o FOV normal. Modificando o ponto de projeção, alterado a distância deste com relação à viewport, mostrado na figura pelo Station Point Distance, sem alterar o tamanho da tela tem-se o efeito de imagens ampliadas ou reduzidas, como se estivessem sido vistas a partir de lentes, como é mostrado na Figura 4 (Hendrix e Barfield, 1996a). Figura 4. Ilustração do funcionamento do GFOV (Hendrix e Barfield, 1996a).

30 17 A freqüência está relacionada com a quantidade de imagens que aparecem na tela por segundo, medida em Hertz. A freqüência tem pouca influência sobre o sentimento de presença. Quanto maior a freqüência, melhor o sentimento de presença (Snow, 1996:105). Filmadoras comuns capturam imagens na freqüência de 30 Hz, mas para capturar imagens realmente rápidas, como o bater de asa de um beija-flor, é necessário uma freqüência maior. Ao apresentar imagens em uma freqüência muito baixa, como 10 Hz por exemplo, o olho humano percebe a passagem de uma imagem por vez e não como se fosse algo animado ou seqüencial, pois o olho humano tem a capacidade de enxergar em uma freqüência de 15 a 20 Hz (Sherman e Craig, 2003) ESTEREOSCOPIA A estereoscopia visual acontece quando cada olho enxerga uma imagem de forma e angulação diferente. Ao receber os sinais dos dois olhos, o cérebro interpreta estes sinais possibilitando que se veja o volume dos objetos. Por isso apresentar uma imagem para cada olho através de um sistema visual estéreo, dá a impressão de profundidade e tridimensionalidade ao usuário (Lipton, 1982 apud Raposo et al, 2004). As imagens são normalmente geradas de forma mono, ou seja, a partir de uma única câmera virtual, assim ambos os olhos do usuário enxergam a mesma imagem, sendo esta plana. Estas são visualizadas por um monitor ou projetadas em um plano. A estereoscopia visual, ao contrário, é feita a partir da geração de duas imagens a partir das localizações das câmeras virtuais separadas por uma determinada distância. O efeito da estereoscopia é causado pelo fenômeno conhecido como paralaxe. A paralaxe é a distância entre os pontos correspondentes das imagens do olho direito e do esquerdo na imagem projetada na tela. Esta é similar a disparidade, a diferença é que disparidade é medida na retina, enquanto a paralaxe é medida na tela do computador. A paralaxe produz a disparidade que por sua vez produz o efeito estéreo (Siscouto et al, 2004).

31 18 Raposo e colegas (2004) demonstram em seu trabalho uma maneira simples de perceber a estereoscopia visual. Alinhe o seu polegar com algum objeto a sua frente e seu próprio nariz. Foque sua visão para o dedo. Você verá o objeto ao fundo como sendo dois, cada uma das imagens é vista por um de seus olhos, ao fechar um dos olhos, você poderá observar apenas uma imagem, provinda do olho que permaneceu aberto. Fazendo agora o contrário, foque sua visão no objeto. Você verá seu polegar como sendo dois. O experimento é ilustrado pela Figura 5 a seguir. Figura 5. Exemplo de comprovação da imagem distinta de cada um dos olhos (Raposo et al, 2004). As imagens mono necessitam de efeitos passivos para demonstrar profundidade e distância entre os objetos, enquanto as estéreos são consideradas um efeito ativo, pelo qual pode-se perceber a tridimensionalidade dos objetos, sem a necessidade da utilização de efeitos passivos (Raposo et al, 2004). Figura 6. Exemplo de formas para simular tridimensionalidade em imagens planas (Raposo et al, 2004).

32 19 A Figura 6, de Raposo e colegas (2004), demonstra alguns efeitos passivos utilizados na imagem para gerar noção de tridimensionalidade: A oclusão, por esconder parte de um objeto através da sobreposição de outro dá a idéia de que o objeto escondido está atrás do outro. A iluminação e sombra dão o efeito de tridimensionalidade na imagem. O gradiente de textura por ir diminuindo o tamanho dos quadrados, dá a noção de profundidade, como quanto menor o quadrado mais longe do observador ele está ESTÉREO PASSIVO Este tipo de estereoscopia segundo Silva, Raposo e Gattas (2004) pode ser conseguido de várias formas, onde as duas imagens são exibidas simultaneamente ao usuário utiliza conceitos de óptica, como polarização, para separar as imagens dos olhos direito e esquerdo. Este deve utilizar óculos passivos que atuam como filtros, ou no caso de estereogramas o usuário poderá ver o efeito a olho nu. Neste exemplo, tem-se duas imagens fundidas, e simplesmente cruzando os olhos, ou focando a vista além da imagem a pessoa consegue observar o efeito estéreo visual. Outro exemplo de esterescopia passiva é o anaglifo. Neste estéreo a filtragem é feita por cores, são utilizadas lentes vermelhas e ciano (azul + verde), sendo que as imagens sobrepostas são também destas cores, dessa forma cada olho enxerga a imagem com a respectiva cor da lente (Raposo et al, 2004). Um exemplo pode ser observado na Figura 7. Figura 7. Exemplo de anaglifo (Siscouto et al, 2004).

33 20 Existe ainda o estéreo baseado em polarização linear. Neste caso são usados dois projetores para exibir as imagens e cada um contém uma lente polarizadora na frente. Estas lentes têm a propriedade de polarizar vertical ou horizontalmente a luz emitida pelo projetor. Da mesma forma, os óculos contém polarizadores verticais e horizontais, um em cada lente, fazendo com que um olho receba as imagens polarizadas verticalmente e o outro as horizontalmente (Raposo et al, 2004). Como pode ser observado na Figura 8, onde se tem os projetores e óculos polarizados para que as imagens dos olhos esquerdo e direito sejam distintas. Figura 8. Exemplo de polarização linear (Siscouto et al, 2004). Existe também o monitor autoestereoscópico, no qual as visões direita e esquerda são multiplexadas espacialmente, permitindo ao observador visualizar uma imagem tridimensional sem a necessidade de óculos especiais. Esta forma de estereoscopia não é individual, mais de uma pessoa pode ver Cada imagem do par estéreo é dividida em partes, como fatias, e reside sobre as colunas pares e ímpares do monitor. As fatias são direcionadas para o olho do observador por meio de uma película lenticular colocada na superfície do monitor, como pode ser observado na Figura 9, ou pelo cálculo de distância e posicionamento dos olhos do observador (Siscouto et al, 2004). Figura 9. Exemplo do funcionamento do monitor autoestereoscópico (Siscouto et al, 2004).

34 ESTÉREO ATIVO Neste outro tipo de estereoscopia, apresenta as imagens do olho esquerdo e direito alternadamente no monitor ou na tela de projeção e uma solução de óptica e eletrônica é responsável por direcionar a imagem correta para cada olho. São utilizados óculos que através de sincronizadores, ou emittes, são sincronizados com o projetor ou o monitor e compostos por duas lentes de cristais capazes de bloquear a visão dos olhos. Estes óculos são conhecidos como óculos obturadores, ou shutter glasses. Quando uma visão é bloqueada, a outra é aberta, isto é, quando é projetada a imagem destinada ao olho direito, o projetor emite um sinal de sincronização para o emissor infravermelho, que é repassado para os óculos. Os óculos por sua vez tornam a lente opaca, bloqueando a visão do olho esquerdo e mantendo aberta, ou transparente, a visão do olho direito. Da mesma forma para a visão destinada ao olho esquerdo, onde os óculos só permitem a visão para o olho esquerdo, bloqueando o direito. Levando em consideração que a freqüência mínima para exibição em computador é 60 Hertz e que existem duas imagens a serem projetadas, uma para cada olho, para termos um sistema estéreo ativo considerado bom, o projetor deve trabalhar em uma freqüência mínima de 120 Hertz (Siscouto et al, 2004). Tem-se os HMDs estéreo, que serão apresentados a seguir nos dispositivos de visualização. Estes possuem duas telas, as quais mostram duas imagens diferentes e apresentam diretamente para cada olho do usuário. Esta tecnologia é mais cara, e permite ao usuário uma liberdade de 360º de imersão, pois para qualquer lado que o participante olhar a tela o acompanhará. Mas, para isso, é necessário que seja acoplado um rastreador ao sistema DISPOSITIVOS A seguir serão apresentados alguns dispositivos ópticos que contém os sistemas de visualização citados. Pode-se classificar os dispositivos de visualização em: (Silva, Raposo e Gattas, 2004)

35 22 Não imersivos, os quais o usuário ainda pode ver o mundo real; Semi imersivos, os quais existe a sobreposição do virtual com o real; Imersivos, nos quais o usuário não enxerga nada do mundo real, a única visão que ele tem é a do ambiente virtual. Os dispositivos não imersivos são representados pelos Desktop, mesas, paredes, entre outros. Um único usuário é rastreado através um sensor de posição preso à sua cabeça e vários dispositivos de entrada podem ser utilizados. A visão gerada pode ser monoscópica ou estereoscópica, seja via óculos 3-D, seja com um monitor auto-estéreo. Estes têm como vantagem poderem utilizar de uma interface comum ao usuário, como teclado, mouse, joystick, já que o usuário não perde contado com o mundo real, é relativamente barato e mais de um usuário pode participar do ambiente. Como desvantagens podem ser citadas a falta de profundidade, pois quando os objetos cruzam a borda da tela, pode-se perder a noção de profundidade (Silva, Raposo e Gattas, 2004). Os Desktops são baseados em PCs e tem baixo custo, onde o usuário pode visualizar ambientes virtuais através do monitor. Estes são pouco imersivos, pois não permitem observar os objetos em tamanho natural, pequena tela de visualização, além da restrição dos movimentos do usuário (Silva, Raposo e Gattas, 2004). O Window VR é composto de um display de 15, 17 ou 21, freqüência de até 75Hz, rastreadores de posição de 6 DOF (degrees of freedom, graus de liberdade, referente a liberdade de movimento em um espaço cartesiano) e de orientação de 3 DOF, e um conjunto de controles de navegação acoplado além de tela sensível ao toque. Este sistema foi planejado para que o usuário possa interagir de forma natural e intuitivamente sem qualquer tipo de instrução prévia e sem perda de tempo com ajustes de botões (VRLogic, 2009). As mesas, ou workbenches, são telas grandes de 67 x 50, no caso da ImmersaDesk que produz um campo visual de aproximadamente 110º horizontalmente. O ângulo de inclinação de 45º da tela permite ao usuário olhála com conforto tanto para frente quanto para baixo (Sherman e Craig, 2003). Existe a Visio Station que dispõe de uma tela de visualização hemisférica de 1,7 metros de diâmetro e 180º de FOV, e resolução de

36 x768, pesa 68,04 Kg e serve apenas para um único usuário. Este dispositivo de visualização combina algoritmos tridimensionais com um projeto proprietário de lentes ópticas a fim de projetar na tela, imagens tridimensionais geradas por computador e sem distorções (Tysson, 2001). E por último as paredes, conhecidas como walls, são imagens projetadas em uma parede o que atribui uma dimensão à imagem maior que as provenientes dos dispositivos anteriormente apresentados. Pode ser utilizada por mais de um usuário. É estruturada a partir de vários segmentos, onde cada um destes é projetado por um ou dois canais gráficos que são alinhados em um ou dois projetores. As bordas das telas são perfeitamente encaixadas para criar uma imagem sem emendas e de alta resolução (Mechdyne, 2008). Segue a Figura 10, com alguns exemplos de dispositivos visuais não imersivos, onde em a, percebe-se os desktops, em b, a mesa e em c, a parede. Figura 10. Exemplos de dispositivos visuais não imersivos. Dentre os dispositivos semi imersivos encontramos o Retinal Display, o monitor pessoal, entre outros. Com estes o usuário começa a sair do mundo real e entrar no mundo virtual. As vantagens deste sobre os não imersivos, é que possuem um maior campo de visão e permitem um maior número de usuários, com relação aos imersivos esses tem a vantagem de não serem tão invasivos, causando menos desconforto, permitindo ao usuário um maior tempo de utilização. Mas estes tem o mesmo problema da falta de profundidade que os não imersivos, nestes quando o usuário passar a mão entre a imagem e seu olho, ao invés da imagem sobrepor a mão, o contrário

37 24 acontece, violando a sensação de profundidade (Silva, Raposo e Gattas, 2004). O Retinal Display é um dispositivo o qual dispõe de lasers para exibir as imagens diretamente na retina da pessoa. Este sistema não requer equipamentos pesados, atualmente gera apenas imagens em preto e branco, mas poderá gerar imagens coloridas de alta resolução e é capaz até mesmo de perceber a movimentação dos olhos do usuário. Possui boa qualidade estereoscópica, mas por ser uma tecnologia nova ainda gera muitas dúvidas sobre os riscos que poderá causar (Kollin, 1993). Tem-se ainda o monitor invertido, que é a projeção de uma imagem a partir do reflexo de um monitor posicionado com a tela pra baixo em um vidro localizado abaixo deste. Este dispositivo tem uma área de trabalho reduzida, entre 16x13x13cm à 19x27x38cm, só pode ser usado indiviualmente (Machado, 2003). O monitor pessoal, ou personal monitor, por sua vez, são monitores de LCD, presos a óculos comuns. Estes geram uma imagem monoscópica, através de sinais que recebe de alguma fonte externa, de projeção do tamanho de uma TV de 26 a dois metros de distância. Figura 11. Exemplos de dispositivos semi imersivos Na Figura 11 observa-se na imagem a o dispositivo de projeção na retina, enquanto na imagem b o monitor pessoal, mostrando o usuário portando os óculos com o monitor. Por último, têm-se os dispositivos imersivos, os quais envolvem completamente o usuário. Como exemplos podem ser citados o Head Mounted Displays (HMDs), o Binocular Omni-Oriented Monitor (BOOM), o CAVE, entre outros. Os dispositivos imersivos, são vantajosos por permitirem o usuário ver

38 25 apenas o ambiente virtual o qual ele está imerso, ou seja, são oclusivos e não a há violação da sensação de profundidade. Em compensação estes são invasivos, o que leva ao cansaço físico e desconforto do usuário e além disso só podem ser utilizados por uma pessoa cada vez (Silva, Raposo e Gattas, 2004). O BOOM é um dispositivo que consiste de um display montado sobre um braço mecânico com um contrapeso, fazendo com que o display pareça possua peso zero. Sensores ligados ao braço mecânico e sensores ligados próximos ao display permitem rastrear até seis DOF. Alguns modelos BOOM possuem a resolução de até 1800 x 1024, de 16 milhões de cores, mas por outro lado por serem presos a um suporte limitam o espaço de movimentação do usuário, tem alto custo e permite apenas um usuário por experimento (Bolas, 1994). O Visorama é um dispositivo semelhante a um binóculo, mas ao invés das lentes, este tem, para cada visor, um display CRT em miniatura. Embora este seja fixo, ele tem a possibilidade de girar em torno de dois eixos, o vertical e o horizontal, sendo que ao fazer isto as imagens das telas são modificadas correspondendo à rotação. Este dispositivo é estereoscópico por mostrar imagens diferentes para cada olho do observador. Pode ser acoplado um sistema de som estéreo quando as fontes de som estejam associadas a direções de visualização específicas. O visorama só pode ser usado por uma pessoa de cada vez e permite rastrear 3 DOF, sendo que além das rotações verticais e horizontais, é possível mudar a altura dos visores (Matos et al, 1997). O HMD é um dos dispositivos mais populares de interface para RV, segundo Silva, Raposo e Gattas (2004), por ser o dispositivo que mais isola o usuário do mundo real. Constitui-se de um par de visores de lentes especiais que cobrem os olhos dos usuários. Estas lentes ajudam a focalizar a imagem, que estão apenas a alguns milímetros dos olhos do usuário, e também, a ampliar o campo de visão do vídeo. Os I-glasses são um exemplo de HMD. Estes têm resolução de 800x600, FOV de 26º horizontal, sistema de 16 milhões de cores e possuem inclusive um sistema de som estéreo, mas não possuem um sistema de visão estéreo. Outros HMDs podem possuir sistemas

39 26 de visão estéreo, microfone e até mesmo rastreadores de movimento de três ou seis DOF, além de um modelo com câmeras que faz com que o usuário possa ver o mundo real através das imagens provindas destas. Este modelo, em específico, é utilizado em aplicações de Realidade Aumentada, a qual mistura RV com o mundo real, sendo que este HMD sobrepõe as imagens geradas pelo computador e as imagens das câmeras. Por último, a CAVE é sistema de RV de alta resolução que permite ao usuário interagir em um mundo tridimensional completamente simulado por computadores. Este sistema pode ter projeção frontal ou traseira, ou ambas. Este possui um sistema eletrônico interativo voltado à imersão total do usuário e uma sala na qual as paredes e chão são telas semitransparentes onde as imagens são projetadas. Permitem que mais de uma pessoa fiquem imersas ao mesmo tempo no ambiente. As imagens estereoscópicas são retroprojetadas por projetores de resolução de 2000 x 2500 localizados atrás das telas (Kirner e Tori, 2006). A seguir, na Figura 12 abaixo, vê-se os exemplos de um BOOM na imagem a, um HMD na imagem b e um CAVE na c. Figura 12. Exemplos de dispositivos imersivos SÍNTESE DO CAPÍTULO Teve-se neste capítulo a definição dos modos de saída visual que podem ser utilizados no sistema implementado. A Tabela 1 mostra de uma forma mais clara as características de cada um dos dispositivos visuais apresentados, onde se pode observar uma comparação entre as qualidades destes através da tabela contendo os dispositivos na primeira coluna e suas respectivas qualidades conforme cada um dos aspectos.

40 27 Tabela 1. Comparação dos dispositivos visuais. Dispositivos Visuais Resolução FOV Freqüência Estereoscopia Audiência Ergonomia Oclusão Dispositivos acoplados Custo Desktop Window VR Até 1600x 1200 Até 1600x 1200 Depende da distância Depende da distância Mesas 65 x º Visio Station 1024x º De 60 à 75 Hz De 60 à 75 Hz De 60 à 75 Hz De 60 à 75 Hz Possível 1 ou mais - 1 Possível Até 5 Ajuste na altura da tela Botões na lateral da tela 45º de inclinaçao para o conforto ao usar de pé - Sonoros, hápticos, etc... Baixo Luvas, joysticks, etc ,00 Paredes Retinal Display Monitor Invertido Monitor Pessoal Até 4000x2000 Depende da distância De 60 à 75 Hz Possível Várias pessoas 1000x1000 Até 80º - Boa qualidade 1 Depende da resolução do monitor 26 Depende da distância 26 a 2 metros BOOM 1800x Visorama - - HMD CAVE 800x x º horizntal Depende da distância De 60 à 75 Hz De 60 à 75 Hz De 60 à 75 Hz De 60 à 75 Hz 100 Hz Possível 1-1 Sim 1 Sim 1 Alguns modelos - Possível 1 1 ou mais - - É bem leve Maior conforto ao usuário Presos a óculos comuns Em pé, possui peso zero Rotação horizontal e vertical e ajuste de altura Ajusta-se na cabeça do usuário Podem abranger o campo visual todo - Rastreador de 6 DOF Hápticos e rastreadores Sim Sim Sim - - Rastreador de 6 DOF Áudio estéreo Áudio estéreo, rastreador, câmeras Áudio estéreo - U$ ,00 - De U$ 500,00 até U$ , 00 3 milhões Esclarecendo melhor alguns aspectos que possam ter gerado dúvidas com relação a tabela anterior, tem-se ergonomia representando o quanto o dispositivo pode se adaptar ao usuário; a oclusão indica que o aparelho cobre por completo o campo de visão do usuário, sendo que este não vê nada além do AV; os dispositivos acoplados seriam para estimular os outros sentidos,

41 28 além da visão, e também os rastreadores, que servem para perceber a posição atual do usuário ou para que direção este está olhando; por último o custo que é relacionado ao preço de mercado do dispositivo.

42 29 4. PRESENÇA Neste capítulo tratar-se-á a definição de presença. Presença é o ponto central de controvérsia da Realidade Virtual (Steuer, 1992). Como foi ressaltado no capítulo introdutório, existem trabalhos que misturam as definições de presença e imersão, ou usam estas de maneira pouco cuidadosa. McMahan (2003) afirma que presença é comumente utilizada como sinônimo de imersão. Já conforme Sherman e Craig (2003), divide-se imersão em mental e física. Imersão física é a entrada corporal em uma mídia; é o estímulo sintético dos sentidos corporais através da tecnologia; isto não significa que todos os sentidos ou o corpo inteiro estejam envoltos (Sherman e Craig, 2003:9). Imersão mental é um estado de estar profundamente engajado; é a suspensão da descrença; envolvimento. Sinônimo de senso de presença. Esta é provavelmente a meta de qualquer criador de algum tipo de mídia: fazer com que seu público consiga se sentir presente no mundo que ele tenha criado (Sherman e Craig, 2003:9). Quando os irmãos Lumière exibiram A Chegada do Trem à Estação, em 1895, para um público o qual o cinema era uma experiência inédita, a cena do trem se aproximando da estação fez com que muitos da platéia fugissem, por acharem que um trem estava realmente se aproximando. O filme era mudo, e a qualidade de imagem era baixa, com relação as que temos hoje, mas mesmo assim para aquele primeiro público aquele trem estava presente. A imagem do trem, mesmo eles sabendo que não havia um trem real ali, foi suficientemente amedrontadora para que se sentisse o impulso de sair correndo (Fernades, 2008). A primeira teoria com relação à presença em realidade virtual é datada de 1992 e exposta por Sheridan(1992), onde o autor define esta como a sensação de estar posicionado em um lugar físico diferente do que se realmente está; sentir-se em um espaço gerado pelos dispositivos visuais, auditivos e hápticos. Esta segunda parte da definição refere-se à imersão,

43 30 enquanto a primeira, à presença, quanto ao sentimento de estar lá, estar presente no ambiente. Ainda com relação ao uso de presença como sinônimo de imersão, Schloerb (1995) difere presença em física, objetiva e subjetiva. Sendo que, presença física é a existência de algo em uma região específica do espaço, utilizando o mesmo exemplo do autor, este texto esta fisicamente presente na sua frente exatamente agora. Uma nuance importante da presença objetiva é quando a tarefa especificada é para que a pessoa perceba que está fisicamente presente em um determinado ambiente (Schloerb, 1995:65). Um usuário está objetivamente presente em um AV se existe algum tipo de interação causal entre a pessoa e o ambiente, e não sugere nada sobre como a pessoa se sente. O mesmo se encontra subjetivamente presente se, e somente se, este percebe estar fisicamente presente no ambiente, para isso os seus sentidos terão que ser estimulados pelo ambiente, e dessa forma tem-se a imersão. Por exemplo, ao olhar e ver-se em uma sala, a pessoa está subjetivamente presente nesta sala, mesmo esta sendo um ambiente virtual (Shloerb, 1995). Mas, existe presença sem imersão? O sonho especialmente vívido pode ser uma forma de sentimento de presença. Fernandes (2008) cita um artigo de Cheyne (2001) sobre presença e outras alucinações, no qual discorre que acontece entre 30% dos jovens adultos a paralisia do sono, a qual ocorre quando se esta prestes a dormir ou acordar. Neste estado é comum que ocorram alucinações, as quais envolvem todos os sentidos, sem que tenha nenhuma evidência sensorial associada, ou seja, a pessoa se sente presente mesmo sem o auxílio de uma mídia para estimular os sentidos. Esta definição um tanto circular ( a sensação de presença é a sensação de se estar presente ) tem uma característica importante: ela nos diz que a sensação de presença que a realidade virtual busca é a de que o usuário está presente, de que a presença é uma presença do self ( um eu estou presente ), em oposição a uma sensação de presença daquilo que os dispositivos de saída apresentam ao usuário (um eu estou na presença de ) (Fernandes, 2008:4).

44 31 Sendo que uma presença não é realmente possível sem a outra, pois estas se constroem mutuamente. Para que fique claro o sentimento que se deseja medir, apresenta-se agora a definição de presença que é utilizada por este trabalho DEFINIÇÃO Presença é um estado de consciência, o sentimento psicológico de estar dentro do ambiente virtual (Slater, Usoh e Steed, 1995). O sentimento de presença é um fenômeno real, é a sensação de estar lá, dentro do ambiente, experimentando aquela RV (Youngblut, 2006: 1). Esta mesma definição é utilizada por vários outros autores, como por exemplo, Huang e Alessi (1999), Ijsselsteijn e colegas (2000), Schubert, Friedmann e Regenbrecht (2001), Mcahan (2003), sem contar todos os outros trabalhos dos mesmos autores (Slater, Usoh e Steed). Mas esta não é a única definição de presença encontrada na literatura. Witmer e Singer (1998), por exemplo, definem presença como sendo uma experiência subjetiva de estar em algum lugar ou em algum ambiente, mesmo quando um está situado dentro do outro; uma interação entre simuladores sensoriais, fatores ambientais que encorajem o envolvimento e possibilitem a imersão e, por último, tendências internas de se tornar envolvido. Afirmam ainda que, presença refere-se à experimentação do ambiente gerado por computador ao invés de um lugar físico. Esta definição de Witmer e Singer (1998) diferencia-se da definição de Slater, Usoh e Steed (1995) no aspecto de que a primeira trata de um envolvimento do usuário com o ambiente, o que o ambiente pode gerar de sensações ao participante. Enquanto que a de Slater, Usoh e Steed (1995) é um sentimento mais subjetivo de estar vivenciando aquela experiência, achar que tudo aquilo é real, ficar suspenso de descrenças de que aquilo não existe. Ainda, existe na literatura definições de outros tipos de presença: Telepresença, copresença, presença social e física são exemplos de outras definições utilizadas.

45 32 Telepresença é definida por Sherman e Craig (2003), como sendo a habilidade de interagir, geralmente por meio de um computador, com um ambiente remoto fisicamente real, a partir de um ponto de vista em primeira pessoa. Telepresença é formada pelo prefixo tele, que significa à distância, mais a palavra presença, ou seja, presença à distância. Pode ser usado como exemplo um robô, o qual possui uma câmera, pela qual o controlador pode ver as imagens do local onde o robô se encontra, e dessa forma operá-lo remotamente para que faça algo. Esta diferencia-se de teleoperação, pelo simples fato de que na teleoperaçao o objeto manipulado pelo controlador está no mesmo local onde este se encontra, os mesmos autores dão o exemplo de um aeromodelo no qual o controlador esta localizado no mesmo ambiente que o avião de controle. Copresença e presença social têm definições bem próximas segundo Nowak e Biocca (2003). Copresença como sendo o sentimento de estar na presença de alguém, se sentir acompanhado de outra pessoa, e ao mesmo tempo essa pessoa sinta a sua presença; já presença social, é percepção do usuário com relação à habilidade da mídia de promover a evidência de outra pessoa. Esta é diferente da primeira pois qualquer sistema de telecomunicação pode fazer a pessoa perceber que existe outra pessoa do outro lado da linha, por exemplo, mas copresença é sentir que aquela pessoa está lhe acompanhando, uma está com a outra. Ijsselsteijn e colegas (2000) definem presença de duas formas. Estas duas definições foram concebidas a partir das seis definições de presença apresentada por Lombard e Dditton (1997). A partir destas, criaram duas definições as quais generalizam as seis, presença física e presença social. Presença física refere-se ao sentimento de estar fisicamente presente em algum lugar, enquanto presença social refere-se ao sentimento de estar acompanhado de alguém. As definições de presença apresentadas por Lombard e Ditton (1997) que originaram as definições anteriores, foram resumidas e apresentadas em Shuemie e colegas (2001): Presença como riqueza social, onde define a importância com a qual a mídia trata a interação social;

46 33 Presença como realismo, é forma a qual as representações de objetos, eventos e pessoas são reproduzidos precisamente; Presença como transporte, no sentido de que a pessoa é transportada para dentro do ambiente, aquele ambiente é transportado até a pessoa, envolvendo-a, ou quando duas pessoas são transportadas juntas a um mesmo lugar; Presença como imersão, é o sentimento pelo qual os sentidos estão completamente envolvidos com a mídia; Presença como ator social entre mídias, corresponde ao fato pelo qual o usuário interage socialmente com a representação de outra pessoa; Presença como mídia sendo o ator social, no sentido de que a própria mídia é percebida como um ator social, com a qual o usuário irá interagir. No restante deste trabalho é adotada a definição de Slater, Usoh e Steed (1995) de presença onde se tem que esta é um sentimento de estar presente, fazendo parte, vivenciando aquele ambiente virtual como se tudo fizesse parte da realidade INFLUÊNCIAS Os fatores que influenciam no sentimento de presença têm sido bastante pesquisados. Muitos destes que podem potencialmente interferir neste sentimento são citados no trabalho de Ijsselsteijn e colegas (2000): A importância e a fidelidade das informações sensoriais. Isto está relacionado com a imersão, ou seja, com a quantidade de informações sensoriais fornecidas de maneira consistente e apropriada para os sentidos do usuário. Ijsselsteijn e colegas (2000) citam a noção de vivacidade, definida por Steuer (1995), que condiz com a capacidade da tecnologia de reproduzir um ambiente rico sensorialmente;

47 34 A combinação entre os sensores e o dispositivo de retorno, estes condizem com a forma de interação do usuário com o AV, refere-se a, por exemplo, uma reação do sistema quando o usuário mover a cabeça para o lado, a imagem gerada pela câmera do ambiente também deve girar no mesmo sentido, ou a forma com a qual ele se locomove no ambiente e os sons e as imagens modificam conforme ele se aproxima ou se afasta; O conteúdo do ambiente. Esta é uma categoria bastante abrangente que inclui todos os objetos, atores e eventos representados no ambiente. A habilidade de interagir com todo esse conteúdo do ambiente também influencia no sentimento de presença. Inclusive a representação do próprio usuário, na forma de um avatar, tem influência; As características do usuário. Estas são representadas pelas habilidades perceptivas, cognitivas e motoras do usuário, pelas suas experiências priores, suas expectativas com relação à experiência e seu poder de suspensão de descrença. Estas características pessoais tendem a mudar com relação à idade e ao gênero do participante. Além das condições de saúde mental do usuário, como depressão, ansiedade, que também afetam a senso de presença. Além destes fatores citados, o sentimento de presença, conforme Witmer e Singer (1998), ainda sofre influência da interação com o ambiente e das tarefas executadas no mesmo. Quanto mais controle a pessoa tiver sobre a sua interação com o ambiente e sobre a tarefa que deve realizar, maior sensação de presença esta terá. Com relação à imersão, os sistemas visuais, os quais serão analisados neste trabalho, possuem várias características que influem no sentimento de presença. Estas são: qualidade da imagem, tamanho da imagem e distância do observador, que determinam a proporção do campo visual do usuário; movimento e cor, que relacionam-se com a percepção de dimensionalidade; e a utilização de uma variedade de técnicas de câmera, como um close-up, por exemplo (Lombard e Ditton, 1997).

48 SENTIMENTO SUBJETIVO O que se espera do usuário ao se sentir presente? Quais deveriam ser suas reações com relação ao sentimento de presença? Em seu trabalho, Slater (1999) defende que o sentimento de presença tem três objetivos: Que o usuário se sinta realmente presente naquele ambiente, de forma que ele haja da mesma maneira que iria agir se aquilo estivesse acontecendo similarmente como acontece no mundo real. As respostas aos estímulos gerados ao usuário devem corresponder às reações e emoções como se fosse real. Por exemplo, se algum objeto for arremessado na direção do usuário, espera-se que ele abaixe-se ou desvie-se para não ser atingido, ou até mesmo alguém que seja claustrofóbico, ao entrar em uma sala no AV muito apertada sinta-se da mesma forma como se sente num espaço pequeno real; Que a realidade virtual se torne dominante sobre o mundo real. Que este se sinta vivenciando aquela experiência, como se tudo aquilo fosse verdade, e simplesmente se esqueça da existência de um mundo real fora daquilo onde ele está; Que a experiência no ambiente seja lembrada como um lugar visitado, não simplesmente como imagens geradas por um computador. Que ele se lembre do ambiente como se ele tivesse estado lá, assim como ele lembra onde esteve no dia anterior. Que a experiência não seja lembrada como um filme assistido, onde o participante não passa de um mero expectador, mas sim que ele se lembre daquela experiência como um fato, o qual ele esteve presente. Dessa forma, quanto maior for o sentimento de presença, melhor será a impressão do usuário de que tudo aquilo que se passa no ambiente é real. Como citam Slater e colegas (1996), no caso de um AV seja usado para o treinamento de bombeiros ou cirurgiões, a presença é crucial, pois se deseja que estes se comportem apropriadamente no ambiente e então transfiram esse aprendizado nos seus comportamentos em situações reais.

49 SÍNTESE DO CAPÍTULO Dessa forma, fica estipulada que a definição de presença e imersão utilizadas por este trabalho são as seguintes: Imersão é a tecnologia utilizada para substituir ou aumentar os estímulos do participante. Esta inclui a importância dos meios de saída do computador com relação ao usuário (Sherman e Craig, 2003) (Slater et al, 1996); Presença é sentimento de estar lá, dentro do ambiente. É um estado de consciência, o sentimento psicológico de estar vivenciando aquele momento e que tudo ao redor é real. (Slater, Usoh e Steed, 1995). Tendo-se a definição do sentimento que se quer medir, sabendo-se quais fatores influenciam na geração deste sentimento e conhecendo-se o que se espera desse sentimento, pode-se, agora, passar para a avaliação dos métodos e formas pelas quais é possível medir a presença em si, esta que é uma sensação tão subjetiva.

50 37 5. MEDIÇÃO DE PRESENÇA Este capítulo irá tratar das formas e métodos pelos quais é possível medir o sentimento de presença, irá explicar detalhadamente as formas existentes de medição (subjetiva e objetiva), os tipos de projetos experimentais. Pesquisas científicas com relação à presença estão ainda num estágio inicial de desenvolvimento. Muito ainda permanece desconhecido. Por estes motivos várias teorias são criadas e com isso novas formas de medição surgem (Youngblut, 2006) (Ijsselsteijn et al, 2000) MEDIDAS OBJETIVAS As medidas objetivas não necessitam que o usuário tenha o conhecimento sobre a definição de presença, enquanto que em medidas subjetivas, que serão explicados na seqüência, este entendimento, na opinião do autor, não é estritamente indispensável. Em compensação, é uma forma de medida não tão comumente usada (Ijsselsteijn et al, 2000). No trabalho de Youngblut (2006), percebe-se o uso de questionários juntamente com métodos de medidas objetivas, para confirmar o resultado de presença COMPORTAMENTAIS De acordo com Shuemie e colegas (2000) a medida objetiva examina a reação das pessoas de acordo com o estímulo que lhe é proporcionado, dessa forma tem-se uma medição do sentimento de presença. Assim como no exemplo da estréia do cinema com o filme A Chegada do Trem à Estação, em 1895, dado no capítulo anterior, onde as pessoas fugiram da sala de exibição com medo de que o trem pudesse sair da tela, ao se sentirem presentes e dessa forma acharem que o trem era real, tiveram a reação, ou o comportamento de fugir correndo. Sheridan (1996) propôs medir os reflexos dos participantes, através da tentativa destes de agarrar uma bola ou desviar de um objeto que esteja vindo em direção aos próprios. No trabalho de Slater, Usoh e Chrysanthou (1995), foi comprovado a influência de sombras no sentimento de presença, utilizando um

51 38 método de medida objetivo. Neste experimento um rádio real era mostrado aos participantes, após estes eram requisitados a usar um HMD que mostrava a imagem de um modelo de um rádio na mesma posição do real. Durante o experimento, o rádio real era movido de lugar e ligado, então pediam para que o usuário apontasse para o rádio. Um alto grau de presença levaria o participante a apontar para o rádio virtual, ao invés de apontar para a direção da qual o som se propagava. A proposta era gerar um conflito entre as informações real e virtual. Para medir o sentimento de presença nesse experimento foi utilizado, além do método objetivo de apontar para o rádio, um questionário de 6 perguntas. Ambos os resultados foram similares e as duas medidas significativamente correlatas. Descobriram que para pessoas com o sentido da visão dominante sobre os outros sentidos, o sentimento de presença aumentou com a exposição de sombras, enquanto que para as que têm o sentido da audição dominante isto não ocorreu FISIOLÓGICAS Esta forma de medição de presença é feita com base em batimentos cardíacos, temperatura da pele, condutibilidade da pele, sudorese, ou de qualquer outra forma fisiológica. Esta é mais cara, pois necessitam de uma tecnologia específica para as formas de medição. Mikropoulos, Tzimas e Dimou (2004) medem presença em seu trabalho através de atividade elétrica cerebral. Wiederhold, Gervirtz e Weiderhold (1998) comprovaram a relação de condutibilidade da pele e presença, num experimento onde os usuários com e sem medo de voar de avião eram colocados em um ambiente simulador de vôo. Percebeu-se que quanto maior a condutibilidade da pele, maior a presença. Segundo Rodrigues e colegas (2007), a condutibilidade da pele é fruto do aumento da sudorese promovido pelas glândulas sudoríparas em reação a alguma situação de tensão. No caso do experimento, por terem medo de avião, os usuários ao se verem numa situação de tensão, a simulação de um vôo, começaram a suar acreditando que aquilo fosse real, aumentando a excitação e comprovando o sentimento de presença.

52 MEDIDAS SUBJETIVAS Sendo a presença uma forma de sentimento tão subjetiva, tem-se discutido que uma forma de medida subjetiva seria a mais sensata para a função (Ijsselsteijn, 2000:3). O método de medida subjetiva mais utilizado, que se pode perceber na literatura, é o questionário, como pode-se observar pela quantidade de 156 trabalhos que o utilizam citados por Youngblut (2006). Mas este não é o único método subjetivo existente OUTRAS FORMAS DE MEDIDA SUBJETIVA Além dos questionários, existem ainda outras maneiras de se medir presença de forma subjetiva, uma delas é a apresentada por Ijsselsteijn e colegas (2000). Esta seria uma forma de medição contínua, ou seja, os autores propõem medir a presença durante a experiência no ambiente, para poder avaliar a variação temporal do sentimento de presença, de maneira que a todo instante o usuário deve indicar seu sentimento de presença através de um dispositivo manual simples, o qual, apontando para frente significa maior sentimento de presença e no sentido oposto, menor sentimento. Apesar disto, o usuário estará a todo momento tendo que indicar, através de um dispositivo manual, o quanto ele está se sentindo presente no momento, e isso fará com que ele divida a atenção do ambiente com o dispositivo, lembrando-o do mundo real fora daquele ambiente. Esta forma de medição é mostrada na Figura 13. Figura 13. Ilustração da forma de medida contínua (Ijsselsteijn et al, 2000).

53 40 Outra forma de medição é apresentada por Slater e Steed (2000). Baseados na própria teoria de que num dado instante, o usuário, ou está completamente presente no AV, ou está presente no mundo real, eles propuseram um contador de presença que mede o número de transições entre a presença no ambiente ou na realidade. Foi requisitado aos usuários que avisassem todas as vezes que ocorrer uma ruptura no sentimento de presença, e somente neste caso. O sentimento de presença encontrado por este método foi correlato com o encontrado através da medição de presença com a utilização de um questionário, em um trabalho anterior QUESTIONÁRIOS Conforme Witmer e Singer (1998), os questionários de medição de presença devem ser confiáveis e válidos. Sendo que isto significa que o questionário deve medir o que propõe e fazer isso de forma correta, além de depender somente das características que estão sendo consideradas. Uma das vantagens dos questionários é que estes são simplesmente o método de medição de presença mais utilizado pelos artigos encontrados na literatura. Estes podem medir não somente sensações subjetivas com relação à experiência no AV, mas também os sujeitos da pesquisa podem ainda ser requisitados a relatar suas próprias observações fisiológicas e comportamentais da experiência (Shuemie et al 2001). Apesar destas informações serem opiniões pessoais de cada usuário, tornando-as difíceis de serem interpretadas (Shuemie et al 2001). Mas também existe outra desvantagem, pois o teste por ser feito depois, não pode fornecer nenhuma medida da variação temporal da presença (Ijsselsteijn et al, 2000). Conforme Youngblut (2006), para entender e interpretar os resultados das experiências é necessário conhecer sobre os questionários utilizados para medir o sentimento de presença. Existem vários tipos de questionários, alguns contendo apenas 1 (uma) questão, enquanto outros chegam a ter 150. Dos questionários, o mais utilizado é o desenvolvido por Slater, Usoh e Steed, conhecido como SUS Questionnarie. Em segundo, o questionário criado por Witmer e Singer, comumente referenciado como Presence Questionnarie (PQ).

54 41 O questionário SUS foi desenvolvido a partir de várias pesquisas e estudos feitos por Slater e colegas na University College London. Este é baseado em 6 perguntas com relação a um dentre três temas: a sensação de estar dentro do ambiente virtual; a importância de que realidade virtual tenha se tornado dominante sobre o real, e por último; que a experiência seja lembrada como um lugar visitado pelo usuário. As perguntas são feitas e dá-se uma escala de um a sete para que o usuário identifique o quanto estão se sentindo presentes, sendo que quanto mais alto o valor, maior o sentimento de presença. A pontuação total, para saber se o usuário se sentiu ou não presente, é obtida através da soma das questões de valores acima de seis, dividido pelo número total de questões (Usoh et al, 2000:4). Por outro lado o PQ, desenvolvido na U.S. Army Research Institute for the Behavioral and Social Sciences, com a intenção de resolver problemas relacionados ao envolvimento do usuário e à imersão providenciada pela interface do mundo virtual, contém 32 (trinta e duas) questões classificadas em seis subgrupos: envolvimento, naturalidade, qualidade da interface, dispositivos sonoros, dispositivos táteis e resolução. Cada uma delas com uma escala de um a sete, sendo o valor mais alto equivalente a um maior sentimento de presença. A pontuação final de presença é adquirida ao somar todos os valores de todas as questões (Youngblut, 2006) (Usoh et al, 2000). Ambos estes questionários estão anexados ao fim deste trabalho. Estando o SUS original no Apêndice A, a versão traduzida e utilizada nos experimentos no Apêndice B e o PQ original no Apêndice C e a tradução no Apêndice D. Existem pesquisas que utilizam somente o questionário SUS, ou somente o PQ, ou selecionam questões de ambos, mas há também aquelas que criam seus próprios questionários, como é o caso de Hendrix e Barfield (1996). Os focos dos questionários SUS e PQ podem ser observados na Figura 14, sendo que o SUS e o PQ estão nas duas extremidades e os outros são os questionários baseados nestes dois principais. Ainda com relação à Figura 14, as duas extremidades são determinadas pela presença física no mundo virtual (physical presence in virtual world), à direita, e fatores que influenciam envolvimento e imersão (factors influencing involvement and immersion), à

55 42 esquerda, estas condizem com o foco dos dois principais questionários existentes. Quanto mais próximos destes os outros questionários estiverem, mais relação com estes terão (Youngblut, 2006). Figura 14. Gráfico dos questionários (Youngblut, 2006) SÍNTESE DO CAPÍTULO Tendo todas as informações necessárias para a definição do método de medição que é utilizado para medir o sentimento de presença, passa-se para um relatório dos trabalhos correlacionados, para que após no capítulo sobre o projeto seja apresentado o método escolhido. Os trabalhos relacionados compravam que os sistemas de visualização têm influência no sentimento de presença e fazem parte da justificativa deste trabalho que visa comparar dois sistemas de visualização com relação à geração de presença, em um mesmo sistema de RV.

56 43 6. TRABALHOS RELACIONADOS Os trabalhos relacionados, citados nos artigos de Youngblut (2006) e Shuemie e colegas (2001), além daqueles comentados pelos próprios autores, deram a este trabalho comprovação de que os sistemas de visualização realmente influenciam no sentimento de presença. E através dos mesmos artigos, teve-se a comprovação de que os trabalhos citados, nenhum compara quais dos sistemas visuais geram maior sensação de presença. Antes de explicar detalhes sobre estes, de como foram realizados, serão definidas as importâncias da estratégia da experimentação e dos participantes no experimento ESTRATÉGIAS DE EXPERIMENTAÇÃO Os participantes do experimento são separados conforme suas idades, gênero e área de atuação ou conhecimento, pois todas essas informações, de uma forma indireta, podem influenciar no sentimento de presença dos mesmos, como comprovou Ijsselsteijn e colegas (2000). Todos estes aspectos modificam as habilidades perceptivas, cognitivas e motoras do usuário. Deve-se especificar os tipos de usuários, para que sejam identificadas as pessoas que se sujeitarão a participar da medição do sentimento de presença (Ijsselsteijn et al 2000). Após o cadastro das pessoas que farão parte do experimento, uma entre duas estratégias de experimentação existentes é aplicada: intra sujeitos e entre sujeitos (MacKenzie, 2008) INTRA SUJEITOS Esta estratégia também é conhecida em inglês como within-subjects. Esta visa que um grupo de pessoas avalie dois, ou mais, diferentes sistemas, dessa forma obtendo uma comparação direta de qual destes é o melhor, ou seja, os sujeitos da pesquisa participam duas ou mais vezes dos experimentos. O tamanho do grupo de participantes não tem a necessidade de ser tão grande

57 44 como na segunda estratégia. Além de poder-se obter clareza em quais partes um sistema é melhor que o outro, dependendo das perguntas feitas (MacKenzie, 2008). Mas nessa estratégia a seqüência dos testes pode influenciar no resultado final, justamente no caso do usuário aprender com o experimento, na avaliação do segundo sistema ele terá um embasamento melhor do que tinha quando avaliou o primeiro. A duração de um experimento feito dessa forma é maior, já que os participantes devem avaliar vários ao invés de somente um sistema, podendo gerar fadiga devido à repetição. Este tipo de estratégia de experimentação deve ser utilizado quando o objetivo é saber qual dos dois é melhor, identificar diferenças entre os sistemas (MacKenzie, 2008) ENTRE SUJEITOS Do inglês between-subjects, esta estratégia da experimentação tem como intuito separar dois grupos de pessoas e cada um avalia um sistema distinto. O experimento que utiliza esta estratégia possui vantagens de ser mais rápido que o que utiliza a estratégia anterior, pois o experimento individual demora menos tempo. Cada indivíduo avalia apenas um sistema, sendo que um não é influenciado pela prévia avaliação do outro. Utilizando esta estratégia, pode-se chegar ao resultado de que ambos os sistemas serem bons. Por outro lado, a comparação feita entre os sistemas é indireta, a avaliação ótima de um pode ocorrer pela ignorância de quão bom é o outro. O perfil dos grupos de sujeitos que avaliam o sistema devem permanecer parecido (não pode haver uma desigualdade muito grande entre os perfis dos participantes). Esta estratégia requer um número maior de participantes, para que os dois grupos tenham um tamanho aceitável (MacKenzie, 2008) TRABALHOS A seguir são apresentados alguns trabalhos encontrados em artigos como o de Shuemie e colegas (2001) e Youngblut (2006), onde foram

58 45 comprovadas a relação do sentimento de presença com os sistemas de visualização definidos anteriormente no Capítulo 3, seguindo a mesma ordem a qual as características foram apresentadas. Cada um dos trabalhos traz a comprovação do efeito positivo de pelo menos um sistema visual sobre a presença RESOLUÇÃO, FOV E FREQUÊNCIA NO SENTIMENTO DE PRESENÇA No trabalho de Snow (1996), dentre 3 experimentos, o primeiro utilizou um HMD com rastreador dos movimentos da cabeça, e encontrou uma significativa relação entre sentimento de presença e três sistemas visuais. Snow fez alterações em resolução, freqüência e FOV, para provar o aumento de sentimento de presença com cada um destes. Foi utilizado como software de modelagem de colisão SuperscapeVRT. Como dispositivo óptico utilizou um VR4 HMD monoscópico com variação de resolução durante o experimento. Para interação utilizou um rastreador do movimento da cabeça do participante, um Flock of Birds, para navegação, um Logitech Magellan com seis DOF, sendo que três DOF estavam desabilitados, e por último, para manipular objetos utilizou um mouse comum. O AV era formado por modelos de várias salas, ligadas por corredores e um elevador. Antes do experimento em si, os participantes tiveram a chance de testar, uma única vez, cada uma das tarefas que seria dada na experiência. Os participantes tiveram que passar por cinco tarefas, dentre elas: indicar quando a imagem de uma pessoa, movendo-se em direção ao usuário de uma distância inicial 12,2 m (40 pés), fosse de 6,1 m, 3 m, 1,5 m e 0,75 m de distância; mover uma bola de dentro de uma caixa para outra caixa específica; mover-se pelos corredores sendo necessário alternar entre viradas a direita e a esquerda; detectar um determinado objeto se movendo pelas paredes, chão e teto de uma sala; indicar em qual das quatro caixas um X havia aparecido. Os participantes levaram em média 2 horas e meia. Foi utilizada uma estratégia de experimento intra sujeitos. Snow, em seu experimento, variou a resolução em 320 x 200 e 640 x 480; a freqüência de imagens entre 8, 12 e 16 Hz; e ainda, variou o FOV em 48º H(horizontal) e 36º V(vertical), 36º H e 27º V, e por último, 24º H e 18º V. O

59 46 autor contou com a participação de 12 usuários, sendo de idades entre 16 e 42 anos (média de 22 anos), nos quais foi aplicado um teste de medição de presença a partir de uma escala de estimativa de sentimento de presença. Encontrou-se um incremento no sentimento de presença conforme aumentava a resolução, a freqüência e o FOV FOV E A PRESENÇA O trabalho de Shim e Kim (2003) que comprova o efeito positivo causado pelo FOV sobre o sentimento de presença. Em seu trabalho ele utilizou o nível de detalhe da cena, sendo este alto ou baixo, e o FOV variando entre 180º, 150º e 120º. Os autores utilizaram como acelerador gráfico a placa NvidiaQuadro-based, e softwares como Sense8 Corp e WorldToolKit. Com relação aos dispositivos visuais, foram utilizados três monitores, e os usuários deviam manter uma distância fixa de um metro. Com relação aos outros dispositivos sensoriais, nenhum outro foi utilizado, inclusive nenhuma forma de interação foi utilizada. O experimento era simplesmente observar um tanque de peixes, contendo 30 peixes com comportamentos diferenciados, durante 90 segundos para cada uma das seis combinações visuais, as três angulações, cada uma com baixo ou alto nível de detalhe. Participaram deste experimento 23 (vinte e três) estudantes não graduados, de faixa etária entre 19 e 27 anos, sendo vinte deles do sexo masculino e três do sexo feminino. Foram aplicadas oito questões do PQ. Para este experimento, foi utilizada uma estratégia de experimentação intra sujeitos, os quais deveriam observar todas as seis combinações visuais. Chegou-se a conclusão de que tanto o nível de detalhe quanto o FOV têm efeitos significantes sobre o sentimento de presença, sendo que quanto maior a qualidade de detalhes e maior angulação do FOV, maior será o sentimento de presença GFOV E A PRESENÇA Hendrix e Barfield (1996) fizeram um experimento que tratava a relação entre GFOV e sentimento de presença.

60 47 Neste experimento, utilizaram uma tela de projeção de tamanho fixo (6 X 8 ft.), imagens com resolução de 1280 x 512 pixels, e avaliaram três níveis de GFOV (10º, 50º e 90º) com o tamanho da imagem invariante, a câmera se localizava a 1,10 metros do solo, correspondente a altura média de uma pessoa sentada em uma cadeira de tamanho médio. Os AVs eram salas de dimensões 10 x 10 m, com chão quadriculado e objetos comuns (cadeiras, mesas, estantes de livros, etc...), como pode ser visto na Figura 15. Figura 15. Imagem do AV (Hendrix e Barfield, 1996). Três mundos virtuais distintos foram modelados, cada qual com um GFOV diferente. A tarefa a ser cumprida pelos participantes era que se familiarizassem com o ambiente e posteriormente respondessem a um questionário para cada ambiente, sem limite de tempo. Os questionários utilizados possuíam seis perguntas idênticas para avaliação dos três ambientes, sendo estas: 1. Se o seu sentimento de presença no mundo real é de 100, e seu nível de presença é 1 se você não tem presença (inconsciente), classifique seu nível de presença neste ambiente entre 1 e 100; 2. Quão forte estava seu senso de presença, estar lá, no ambiente virtual? Em uma escala de 1 a 5; 3. Quão realista o mundo virtual pareceu pra você?

61 48 4. Os objetos pareciam estar esmagados ou aumentados comparandoos com objetos do mundo real? 5. A sua vista do mundo virtual parecia estreita ou larga comparada com o mundo real? 6. Você sentiu como se os objetos no mundo virtual pareciam proporcionalmente corretos, isto é, eles tinham o tamanho certo e a distância em relação a você e outros objetos certa? O usuário poderia alterar entre ambientes antes do preenchimento do questionário. Cada um dos participantes avaliava os três ambientes com GFOVs diferentes e depois foi feita a comparação, sendo assim a estratégia utilizada foi a entre sujeitos. Os autores concluíram que as mudanças no GFOV afetam no sentimento de presença. Perceberam uma diferença significativa entre o sentimento de presença quando o GFOV estava em 10º e as outras duas angulações (50º E 90º), no caso estas apresentaram uma maior relação com o sentimento de presença. Entre estas duas não foi encontrada diferença na influência do sentimento ESTEREOSCOPIA E O SENTIMENTO DE PRESENÇA Para comprovar a relação entre estereoscopia e o sentimento de presença, Cho e colegas (2003) fizeram um experimento utilizando uma tela de 50 polegadas, sem nenhum dispositivo auditivo nem tátil. Com nenhum tipo de interação. O mundo virtual era um mundo submarino simples, com peixes e rochas. Este era formado de 32 tarefas, as quais eram simplesmente ver cada uma das combinações possíveis entre os elementos avaliados, durante 90 segundos cada. Foram utilizadas para a medição do sentimento de presença quatro questões sobre realismo e presença. Este trabalho concluiu que estereoscopia tem um efeito significante sobre o sentimento de presença. O trabalho de Freeman e colegas (2000) também comprova a relação positiva entre estereoscopia e o sentimento de presença, e também da paralaxe da imagem com o mesmo sentimento. Isto foi comprovado pelo experimento feito com participantes que assistiram a um vídeo estereoscópico.

62 49 Neste experimento foram apresentadas 3 seqüências de vídeo distintas, uma com movimentação da câmera, outra com movimentação dos atores e uma sem movimentação da câmera e um simples gesto dos atores, praticamente estático. A distância da câmera entre os atores em todos os 3 vídeos foi mantida entre 2 e 10 metros. Para a apresentação estereoscópica foram mostradas cenas com pequena variação, uma o olho esquerdo e outra para o direito. Já para a monoscópica ambos os olhos receberam a imagem destinada ao olho esquerdo. Participaram do experimento 12 universitários, sendo seis homens e seis mulheres de idade média de 22 anos. Estes assistiram aos filmes em um display AEATechnology20 estereoscopic contendo 2 monitores coloridos BARCOCPM2053, com filtros polarizadores na frente de cada um destes. Um participante por vez fez parte do experimento, este recebia as instruções sobre o que deveria fazer. Foi requisitado que os participantes lessem em voz alta a definição de presença, como um sentimento de estar lá. As luzes eram apagadas quando o participante declarava que tinha total entendimento sobre a tarefa. Foi utilizada uma estratégia de experimentação intra sujeitos, pois todos os participantes observaram tanto as cenas monoscópicas quanto as estereoscópicas, alterando a ordem entre uma e outra, de acordo com o participante. Os autores perceberam que independente da movimentação da cena (movimentação do observador, do ator, ou pouca movimentação), o sentimento de presença foi maior nas cenas vistas estereoscopicamente DISPOSITIVOS VISUAIS E A PRESENÇA Slater e colegas (1996), comprovaram a diferença do sentimento de presença entre dispositivos imersivos e não imersivos. Implementaram um modelo de jogo de xadrez tridimensional, como o que ficou conhecido na série Jornada nas Estrelas. A maior diferença deste com o xadrez comum é que este o tabuleiro tem vários níveis com alturas diferenciadas. As peças são as mesmas e são capazes dos mesmos movimentos que no xadrez comum, além

63 50 de poderem mudar de níveis do tabuleiro. Este jogo foi escolhido por ter uma geometria complexa, adequada para o estudo que queriam fazer. Participaram do experimento 24 pessoas. Metade delas foram imersas no ambiente através de dispositivos imersivos, ou egocêntricos como os autores chamaram. Os outros 12 através de dispositivos não imersivos, exocêntricos. Os dispositivos imersivos eram formados por um Division ProVision100, com um Virtual Research Flight Helmet e um Division 3D Mouse. Sensores Polhemus Fastrak foram utilizados para rastrear o movimento da cabeça do participante e do mouse. As imagens geradas tinham resolução de 780 x 480 relacionadas a 2 telas de LCD coloridas com 360 x 240 de resolução cada. O HMD possuía um FOV horizontal de 75º e vertical de 40º. Já os não imersivos tinham exatamente os mesmos elementos, a não ser que ao invés do HMD eles viam o mundo virtual a partir de uma TV de 28 polegadas. O HMD era colocado no ombro destes participantes para que eles pudessem mudar o ponto de vista apontando para cima ou para baixo com seu braço. Outro ponto importante é que 6 dos participantes, de cada um dos grupos (imersivo e não imersivo) experimentaram um ambiente onde o tabuleiro de xadrez estava sobre uma mesa, existia uma cadeira e algumas plantas, sendo o céu representado por cone esférico. A outra metade teve simplesmente o tabuleiro de xadrez no vazio, nada além disso. As tarefas que estes tiveram que realizar foi bem simples. Existia um botão vermelho próximo ao tabuleiro virtual, o qual deveria ser apertado por uma mão virtual controlada pelo participante através do mouse. Ao apertar o botão uma das peças do tabuleiro mudava de cor, para um vermelho, e alterava sua posição automaticamente. Após esta chegar na nova posição, outra peça ficava vermelha e o usuário deveria tocá-la para que essa se movesse também, e assim por diante, durante 7 ou 9 rodadas. Quando o participante não conseguisse encontrar nenhuma outra peça vermelha, ele deveria sair do ambiente, lembrar dos movimentos e reproduzir a posição final das peças em um tabuleiro de xadrez tridimensional real. Aos participantes, era aplicado um pré-questionário para saber suas experiências com relação ao xadrez, xadrez tridimensional, computadores e RV. A eles era feita a mesma explicação sobre o jogo, e após requisitaram que repetissem o movimento de um instrutor no tabuleiro real. Passavam por um

64 51 ambiente virtual de uma cozinha, para se ambientarem com a tecnologia de RV. Após, participavam do experimento com o modelo do xadrez tridimensional e por último deveriam responder a um questionário, contendo 3 das 6 perguntas do SUS, avaliando em uma escala de 1 a 7: 1. O sentimento de estar lá naquele ambiente; 2. Houve momentos em que o ambiente virtual pareceu mais real que o próprio mundo real; 3. O sentimento de ter visitado um lugar ao invés de simplesmente visto imagens. Novamente, foram selecionadas apenas as questões com respostas acima de 6 para medição de presença. Os autores, após interpretarem os resultados, chegaram à conclusão de que neste experimento em particular a forma de imersão egocêntrica é positivamente associada com a performance do usuário SÍNTESE DO CAPÍTULO Tendo a comprovação a partir de todos estes trabalhos citados de que os sistemas visuais e até mesmo os dispositivos visuais influenciam no sentimento de presença, segue a Tabela 2 para mostrar as características de cada trabalho, para poder melhor compará-los. Observa-se que nenhum trabalho fez comparações entre qual dos sistemas de visualização influencia mais no sentimento de presença, sendo este o foco do presente trabalho. A média de idade dos participantes se manteve baixa em todos os trabalhos citados, estando entre os 20 e 30, isso porque esses estudos são feitos na grande maioria com alunos de universidades, os quais possuem um bom conhecimento em computação. Além de que todos os trabalhos citados possuem objetivos para os seus experimentos, sendo que o usuário necessita executar alguma tarefa naquele ambiente, para que dessa forma preste atenção no ambiente. Por fim, pode-se observar que os ambientes são reproduções do mundo real, sendo que os usuários têm como compará-los com algo que já tenham visto ou vivenciado.

65 Trabalhos Relacionados Fatores avaliados Dispositivos visuais Ambiente Tarefas Número de participantes Faixa etária Medição Estratégia Conclusões Snow(1996) Resolução, FOV e freqüência HMD com rastreador de cabeça Salas ligadas por corredores 5 tarefas distintas à 42 anos (média de 22) Escala de estimativa de presença Intra sujeitos Os fatores influem positivamente a presença Shim e Kim (2003) FOV 3 monitores Tanque de peixes Observar o tanque de peixes à 27 Oito questões do PQ Entre sujeitos Quanto maior o FOV, maior a presença Hendrix e Barfield (1996) GFOV Tela de projeção Salas contendo objetos variados Familiarizar com o ambiente 12 Média de idade de 27 anos Questionário próprio contendo 6 questões Intra sujeitos GFOV de 50º e 90º influenciam, 10º não Cho e colegas (2003) Estereoscopia Tela de 50 polegadas Mundo submarino com peixes e rochas Observar o ambiente de formas diversas Não consta Não consta Questões sobre realismo e presença Não consta Fator tem efeito significante sobre presença Freeman e colegas (2000) Estereoscopia Display AEATechnology2 0 estereoscopic 3 vídeos distintos Assistir aos 3 vídeos 12 Média de 22 anos Avaliar presença com escala analógica Intra sujeitos Estereoscopia influencia na presença Slater e colegas (1996) Dispositivos visuais HMD e monitor Tabuleiro de xadrez tridimensional Repetir as jogadas em um tabuleiro real 24 Não consta Questionário SUS Não consta Dispositivos imersivos influenciam mais 52 Tabela 2. Comparação dos trabalhos relacionados.

66 53 Comparando os trabalhos apresentados na Tabela 2 com o experimento que foi aplicado neste trabalho percebe-se que muitas características são parecidas. A média de idade dos participantes também ficou entre os 22 e 23 anos, os participantes também tiveram uma tarefa a executar durante o experimento, e também foi comprovado a influência positiva dos dois sistemas visuais avaliados, estereoscopia e FOV. Além disso, o número de participantes foi maior do que todos os apresentados na Tabela 2, abrangendo um maior número de pessoas e possibilitando uma melhor análise dos resultados. Outro fator interessante foi a utilização da estratégia de experimento intra sujeitos, a qual foi utilizada na maioria dos trabalhos para obter a medida da influência do sentimento de presença. Para maiores detalhes o Capitulo 8 apresenta toda a descrição do experimento realizado.

67 54 7. PROJETO O experimento foi feito a partir de uma análise comparativa entre dois dos sistemas de visualização comprovados como influentes no sentimento de presença, onde tem-se um ambiente virtual com características A do sistema, e outros dois, B e C, em cada qual será modificada apenas a característica de um dos sistemas visuais EXPERIMENTOS A, B e C Dentre os dispositivos que se têm disponível (um monitor 17, um monitor 22, um projetor de até 46, sendo esta variável, um HMD monoscópico e um HMD estereoscópico) criou-se três opções para realização dos experimentos. Estas são as seguintes: Monitor de 17, visão monoscópica, resolução de 800x600 para o experimento A ; tela de projeção com tamanho variável, visão monoscópica, resolução de 800x600 para o experimento B ; e monitor 17, visão estereoscópica, resolução de 800x600 para o experimento C. Onde tem-se a variação de estereoscopia e FOV, ou; Monitor de 17, visão monoscópica, resolução de 800x600, não oclusivo para o experimento A ; tela de projeção com tamanho variável, visão monoscópica, resolução de 800x600, não oclusivo para o experimento B ; e HMD monoscópico, oclusivo, resolução de 800x600, com tela de 70 a uma distância de 4 metros, gerando um FOV de 26º para o experimento C. Onde tem-se a variação de oclusivo ou não e FOV, ou ainda; Monitor de 17, visão estereoscópica, resolução de 800x600, não oclusivo para o experimento A ; tela de projeção com tamanho variável, visão estereoscópica, resolução de 800x600, não oclusivo para o experimento B ; e HMD estereoscópico, oclusivo, resolução de 800x600, com tela de 70 a uma distância de 4 metros, gerando um FOV de 26º para o experimento C. Onde tem-se a variação de oclusivo ou não e FOV.

68 55 Dentre estas optou-se pela primeira opção onde o experimento A será caracterizado pela experiência em um ambiente com visão monoscópica, ou seja, a estereoscopia estará ausente. Este tem um FOV que aumenta no experimento C simplesmente por modificar o tamanho da tela, sendo que a distância entre o usuário e a tela não irá variar, e a resolução de 800x600. A partir destas qualidades definidas como padrão, os outros dois experimentos terão as características de apenas um dos dois sistemas visuais em pauta modificada. O experimento B será caracterizado por um ambiente o qual terá uma visão estereoscópica da cena, em um monitor de 17, o usuário ficará a mesma distância da tela para não variar o FOV, e a resolução permanecerá de 800x600. Por último, o experimento C será representado pela experiência em um ambiente onde o FOV sofrerá mudança pelo fato de que este será projetado em uma tela de 46 e o usuário será mantido na mesma posição. Tendo a resolução padrão e a estereoscopia ausente. Um esquema deste experimento pode ser visto na Figura 16. Figura 16. Esquema do experimento. Perante os outros trabalhos encontrados na literatura, este trará uma comparação entre sentimento de presença gerado por cada um dos dois sistemas de visualização analisados, sabendo-se ao término deste, qual dos dois sistemas influi mais no sentimento de presença. Os trabalhos citados no capítulo anterior como o de Snow (1996a), Shim e Kim (2003), Freeman e colegas (2000), todos comprovam o efeito dos sistemas visuais sobre a

69 presença, mas não se achou uma comparação com relação a qual proporciona um maior sentimento ASPECTOS DO EXPERIMENTO Primeiramente deve-se ressaltar que para este experimento foi utilizado como dispositivo visual um monitor de 17 polegadas, com óculos anaglífico para permitir a visão estereoscópica. Com relação aos softwares, o modelo do campus Centro de Ciências Tecnológicas da UDESC foi convertido, a partir do trabalho de conclusão de curso do Ribeiro Junior (2004), de VRML para X3D, uma linguagem baseada em XML para modelagem, por ser mais atual e portátil, bastando a instalação de um plug-in para o respectivo Browser (Kijonka, 2009). Além disso, através do comando GLrenderStereo da biblioteca OpenStereo do OpenGL são geradas as cenas estereoscópicas (Leite 2006). Para o novo Campus Virtual, em relação ao antigo modelado em VRML, três prédios foram acrescentados, estes feitos pelos alunos da disciplina de modelagem geométrica da UDESC. Estes novos prédios são a atualização do prédio da elétrica da UDESC, a biblioteca da UNIVILLE e o prédio de design da UNIVILLE. Os dois últimos prédios foram modelados por poderem ser vistos do campus da UDESC. Com relação ao nível de interação, o ambiente é puramente navegacional, para que o sentimento de presença seja focado no sentido da visão, minimizando a influência de outros fatores, por isso o mínimo de interação possível. A única forma de interação do usuário com o sistema será apertar um botão de Iniciar no ambiente através de um mouse, a partir daí, o usuário é guiado por um passeio pelo ambiente. À todos os usuários do sistema, foi apresentada uma mesma explicação sobre o que será medido com o experimento, no caso o sentimento de presença, além de uma breve explanação dizendo que presença é o sentimento de estarem dentro do ambiente, vivenciando aquela experiência. Dessa forma, assume-se que todos terão o mesmo conhecimento sobre o assunto. Após o usuário terá que assinar um Termo de Consentimento Esclarecido e preencher um breve questionário demográfico para sabermos o

70 57 sexo, idade, nível escolar, naturalidade, nível de conhecimento em informática, alguma experiência prévia com RV e se conhece o campus da UDESC, para que assim saibamos se este atende aos quesitos de participação do experimento. A forma de navegação e o funcionamento do sistema também foram explicados a todos os participantes da mesma forma. À eles foram disponibilizados 2,5 minutos para que possam fazer um reconhecimento prévio do ambiente, ou um a navegação teste como foi chamada. No experimento o usuário teve a tarefa de encontrar e contar as latas de lixo localizadas pelo ambiente, estas terão dois tipos: as latas de lixo reciclável e latões redondos de lixo. No caso das latas de lixo reciclável, geralmente se encontram juntas, mas cada uma deve ser contabilizada separadamente. Isto serviu simplesmente como um incentivo ao participante a continuar navegando pelo ambiente, não sendo relevante o maior ou menor número de larvas encontradas. O início do tempo foi contado a partir do momento que o usuário aperta o botão iniciar, observou-se o uso do sistema pelo usuário para o caso de acontecer algum erro ou o próprio participante fazer algo que não deveria. Após se passarem 10 minutos o usuário foi requisitado a responder um questionário sobre o sentimento de presença, este será recolhido para que após possa ser comparado com o outro questionário proveniente do experimento B ou C. Após responder ao questionário o usuário participou do outro experimento, escolhido de forma aleatória se seria o B ou o C, desde que ambos fossem testados pelo mesmo número de usuários. Passados outros 10 minutos para que o usuário cumpra a mesma tarefa neste novo ambiente ele teve que responder mais uma vez ao questionário de presença. O questionário foi comparado com o anterior, do experimento A, e após com os demais questionários. Pelo fato do usuário participar de um experimento A e depois de outro experimento, seja esse B ou C, a estratégia de experimento utilizada é primeiramente definida como intra sujeitos, e após entre sujeitos, pois primeiramente são avaliados os questionários respondidos pelos usuários tendo experimentado os dois sitemas distintos, sendo estes A e B ou A e C, e somente depois de perceber-se o aumento de presença entre estes, foi possível comparar os experimentos B com C, para chegar ao resultado

71 58 desejado de qual dentre os dois sistemas se sobressai com relação à geração do sentimento de presença. Os participantes serão em número mínimo de 24 participantes, para que pelo menos 12 pessoas avaliem cada um dos dois sistemas gerados, no caso B e C MEDIÇÃO O método de medição escolhido para avaliar o experimento deste trabalho medirá a presença gerada através dos estímulos visuais. Dessa forma, com o resultado obtido por esse método, torna-se possível uma comparação entre os dois sistemas de visualização que influenciam no sentimento de presença. Entre os métodos subjetivos de medição de presença, os questionários são os mais comuns e os que possibilitam acrescentar perguntas que solicitem ao usuário descrever a sua experiência no AV, possuindo assim, informações além das sensações deste. Com relação aos questionários, as alternativas principais estão entre os dois mais utilizados, o questionário SUS e o PQ. Avaliando as questões de ambos os questionários, percebeu-se que o PQ, tem muitas questões relacionadas à forma de interação do usuário com o ambiente, se o mundo externo distrai a atenção do participante, entre outras que não tem relação nenhuma com o que se quer medir com esse trabalho. Existem perguntas voltadas ao sentido da visão que são bastante interessantes nesse caso, mas estas relacionam-se mais com o sentimento de imersão utilizado por este trabalho. A não ser que, somente as questões relacionadas à visão sejam utilizadas, nenhuma outra questão refere-se ao sentimento de presença na forma que este foi definido por este trabalho. Já o SUS avalia presença de uma forma mais próxima a definição utilizada por este trabalho. As perguntas remetem o participante a pensar o quanto se sentiu presente no ambiente, vivenciando aquela experiência. O SUS mede sentimento de presença, independente da forma que este foi gerado, sendo adequada sua utilização para medir presença neste trabalho.

72 59 Pois ao sabermos que o usuário se sente presente, poderemos garantir que foi através dos sistemas de visualização já que estes foram a principal maneira de saída de informação do sistema com o usuário. Por estes motivos apresentados, foi escolhido o questionário do SUS na íntegra. O questionário usado tem uma escala de 1 a 7, Dessa forma o sentimento de presença torna-se algo mensurável e comparável. Considera-se a soma das questões que obtiveram valores acima de 6 para identificar o quão presente o usuário se sentiu. Este apresenta as seguintes questões traduzidas de Usoh e colegas (2000). As questões originais são apresentadas no Apêndice A e a tradução das mesmas no Apêndice B, esta se encontra na mesma forma na qual foi utilizada neste experimento, inclusive com o termo de consentimento e o questionário demográfico.

73 60 8. IMPLEMENTAÇÃO E PROJETO DO TESTE Este capítulo trata sobre as implementações necessárias para tornar o experimento possível e o projeto do teste, o qual modificou o projeto original apresentado no Capítulo 7, por causa de algumas falhas e erros encontrados. Dentre os feitos têm-se: A implementação do ambiente, sendo que este foi traduzido de VRML para X3D; A modelagem das lixeiras, utilizadas como forma de manter a atenção do usuário no ambiente; A navegação neste ambiente, para que o usuário não tivesse nenhum tipo de interação com o mesmo; Os testes piloto, para saber se estava tudo como esperava-se para o experimento; Por fim o experimento e sua aplicação, a qual avaliou 63 pessoas com relação aos seus sentimentos de presença em RV IMPLEMENTAÇÃO DO AMBIENTE Com relação aos softwares, o modelo do campus do Centro de Ciências Tecnológicas da UDESC foi convertido, a partir do trabalho de conclusão de curso do Ribeiro Junior (2004), como já foi citado, de VRML para X3D, utilizando uma aplicação em java para traduzir o modelo, desenvolvida pelo Institute for Information Processing and Computer Supported New Media (IICM), da Graz University of Technology, na Áustria e disponível em: (Wang, 2004). Algumas alterações foram feitas manualmente, como a posição dos novos prédios adicionados. Estes, a biblioteca e o prédio de design da Univille, foram também escalonados e rotacionados. Fora isso, os caminhos para figuras e arquivos serem chamados dentro de outros arquivos estavam errados, e tiveram que ser modificados um a um para endereçarem o local correto.

74 61 Para a visualização deste ambiente foi utilizado um visualizador X3d, conhecido como BS Contact, que possibilita a visualização de modelos 2D e 3D. Foi baixada a versão , que é gratuita, está disponível no site da empresa Bitmanagement ( que desenvolve o software, e além disso, permite a transformação do modelo em um anaglifo para gerar uma visualização estereoscópica, a qual foi utilizada ao invés da proposta de gerar os anaglifos através de um comando em OpenGL como citado no Capítulo 7 (Bitmanagement, 2009) MODELAGEM DAS LIXEIRAS As lixeiras têm o intuito de manter a atenção do usuário voltada para o ambiente. Escolheu-se este objeto por existirem vários deles espalhados por todo o campus real. Estas foram modeladas utilizando o software de modelagem Blender na versão 2.49b (Blender, 2009). As lixeiras modeladas são de variadas formas e cores, como podem ser vistas na Figura 17. Figura 17. Modelos de lixeiras presente no ambiente virtual. Tem-se as quatro cores das lixeiras recicláveis (amarelo para metal, azul para papel, vermelho para plástico e verde para vidro), uma lixeira branca e uma lixeira redonda de metal. Essas foram baseadas nas lixeiras reais presentes no campus. As cinco primeiras lixeiras foram modeladas a partir da forma primitiva de um cubo, diminui-se sua base e no topo foi feita uma extrusão e diminui-se o topo. Para a parte mais escura foi feito outra extrusão, também conhecida como varredura translacional, para deixar a área da tampa um pouco mais saliente e por fim foram aplicadas texturas com as cores respectivas para cada um dos materiais. A lixeira redonda foi modelada a partir de um cone, o qual expandiu-se o topo e como este era formado por 32 faces laterais, 16 delas foram selecionadas e excluídas para dar um aspecto de

75 62 vazado, fora isso aplicou-se uma textura com uma cor mais escura na parte interna para melhorar a idéia de profundidade. Uma parte do código, o qual demostra como as lixeiras foram colocadas nas devidas posições no campus virtual podem ser vistos no Quadro 1. <!-- Lixeiras Teste Inicial --> <Transform translation=" " scale=" " > <Inline DEF="LIXEIRAREDONDA" url='"lixeiraredonda31.x3d"'/> </Transform> <Transform translation=" " scale=" " rotation=" "> <Inline DEF="LIXEIRAPLASTICO" url='"lixeiracoloridaplastico.x3d"'/> </Transform> <Transform translation=" " scale=" " rotation=" "> <Inline DEF="LIXEIRAMETAL" url='"lixeiracoloridametal.x3d"'/> </Transform> <Transform translation=" " scale=" " rotation=" "> <Inline DEF="LIXEIRAVIDRO" url='"lixeiracoloridavidro.x3d"'/> </Transform> <Transform translation=" " scale=" " rotation=" "> <Inline DEF="LIXEIRAPAPEL" url='"lixeiracoloridapapel.x3d"'/> </Transform> <Transform translation=" " scale=" " > </Transform> <Inline USE="LIXEIRAREDONDA"/> <Transform translation=" " scale=" " rotation=" " > </Transform> <Inline USE="LIXEIRAPLASTICO"/> <Transform translation=" " scale=" " rotation=" " > </Transform> <Inline USE="LIXEIRAMETAL"/> <Transform translation=" " scale=" " rotation=" " > </Transform> <Inline USE="LIXEIRAVIDRO"/> <Transform translation=" " scale=" " rotation=" " > <Inline USE="LIXEIRAPAPEL"/> </Transform> Quadro 1. Código em X3D do posicionamento das lixeiras. No código apresentado, através da tag transform pôde-se transladar, rotacionar e escalonar a lixeira, para deixá-la exatamente no local, do tamanho e virada para onde se deseja. Outra tag utilizada é a Inline, na qual se define o tipo de lixeira e chama-se o arquivo da lixeira desejada. Pode-se observar o uso do comando DEF, o qual define um nome para a tag na qual está sendo usado, facilitando para que na próxima vez que for usar a mesma tag, não

76 63 precisar chamar o arquivo novamente, basta utilizar o comando USE e este faz o uso da mesma tag definida anteriormente. As lixeiras foram posicionadas na mesma posição onde se encontravam as lixeiras reais no dia que foi coletado os dados (02/04/2010) para a modelagem e posicionamento das mesmas. A posição das lixeiras no modelo, podem ser vistas nas Figuras 18, 19 e 20. Figura 18. Mapa do Campus do CCT da UDESC.

77 64 Figura 19. Mapa do Bloco F. Figura 20. Mapa do caminho para a cantina. Os pequenos quadrados presentes nas figuras anteriores representam as lixeiras em suas posições. A Figura 18 representa a navegação de ambientação, a qual não fez parte do experimento como é explicado a seguir.

78 Já as Figuras 19 e 20, estas sim, representam o mapa por onde se passou o experimento contento as 24 lixeiras espalhadas pelo campus virtual NAVEGAÇÃO PELO AMBIENTE A rota feita através da navegação pelo ambiente pode ser percebida olhando novamente as Figuras 18, 19 e 20. O caminho percorrido é representado pelas linhas tracejadas. Primeiramente tem-se um caminnho desde a guarita, passando pela secretaria, pelos blocos B, D, E e K, até chegar a metade do morro na entrada para o bloco F. Este seria uma caminho teste para o usuário se adaptar ao ambiente, mas foi tirado. O segundo caminho, que faz parte do experimento de fato, o usuário começa na frente das lixeiras recicláveis que estão bem na entrada do bloco F, próximas ao Xerox, seguindo em direção ao hall. Chegando lá, este continua em direção à rampa para subir ao segundo andar. No segundo andar o usuário é levado até a sacada para dar uma olhada em direção ao campus, volta para rampa e sobe ao terceiro andar. No terceiro andar este anda até o corredor e olha para os dois lados, após volta e desce a rampa em direção ao segundo andar. Dessa vez o usuário é levado em direção à cantina, passando por ela e entrando no bloco da Engenharia Civil onde o percurso termina. Para que a interação não intervisse no sentimento de presença, o usuário foi obrigado a assistir a navegação previamente definida, descrita anteriormente. A câmera do ambiente se move pelo ambiente automaticamente para que o usuário não tenha que fazer nada, apenas assistir. Toda essa animação foi feita em X3D, utilizando o comando OrientationInterpolator, que serve para modificar a orientação de objetos da cena, nesse caso foi usado para apontar a direção para onde a câmera estava olhando. Além disso foi utilizado outro comando, o PositionInterpolator, que servia para movimentar a câmera pelo campus virtual. Para controlar o intervalo de tempo em que a câmera deveria estar em determinada posição e olhando em determinada direção foi necessário um TimeSensor e ainda um TouchSensor, o qual recebia o clique do mouse para disparar o TimSensor e iniciar a navegação. Isto pode ser observado no trecho de código a seguir.

79 66 <TouchSensor DEF='Toucher1'/> <TimeSensor DEF='Time1' enabled='true' cycleinterval='75' loop='false' starttime='0' pausetime='0' ispaused='true' resumetime='0' fraction_changed=''/> <OrientationInterpolator DEF='OrientationInterpolatorY1' key=' ' keyvalue=' , , , , , , , , , , , , , , , , , , '/> <PositionInterpolator DEF='PositionInterpolator1' key=' ' keyvalue=' , , , , , , , , , , , ,'/> <ROUTE fromnode='toucher1' fromfield='isactive' tonode='time1' tofield='loop'/> <ROUTE fromnode='toucher1' fromfield='touchtime' tonode='time1' tofield='starttime'/> <ROUTE fromnode='time1' fromfield='fraction_changed' tonode='orientationinterpolatory1' tofield='set_fraction'/> <ROUTE fromnode='orientationinterpolatory1' fromfield='value_changed' tonode='testeinicial' tofield='orientation'/> <ROUTE fromnode='time1' fromfield='fraction_changed' tonode='orientationinterpolatorx1' tofield='set_fraction'/> <ROUTE fromnode='orientationinterpolatorx1' fromfield='value_changed' tonode='testeinicial' tofield='orientation'/> <ROUTE fromnode='time1' fromfield='fraction_changed' tonode='positioninterpolator1' tofield='set_fraction'/> <ROUTE fromnode='positioninterpolator1' fromfield='value_changed' tonode='testeinicial' tofield='position'/> Quadro 2. Código em X3D do deslocamento automático da câmera. Pode-se perceber que o método loop do TimeSensor é setado como false, isso permite a navegação começar apenas quando o mouse for clicado. Vê-se também o cycleinterval setado como 75, este representa o tempo em segundos que a câmera leva para percorrer todo o caminho. Tanto no

80 67 OrientationInterpolator quanto no PositionInterpolator tem-se os valores do key que representam o momento em segundos que a câmera estará na posição ou olhando para uma determinada direção representada pelo keyvalue correspondente. Por último, o ROUTE define que valor de qual tag será mandado para outra, permitindo que ao clique do mouse loop do TimeSensor receba true, fazendo a navegação começar, por exemplo TESTES PILOTO Após o ambiente estar pronto, com as lixeiras incluídas e a navegação automatizada, foram feitos três testes com usuários para corrigir qualquer erro que ainda tivesse ou acrescentar qualquer detalhe que estivesse faltando, antes de aplicar o experimento em si. Tinha-se previamente uma navegação inicial da entrada do campus do CCT até a entrada do bloco F. Este tinha o propósito de ambientar o usuário no campus virtual. Somente após este treino, tinha-se a navegação pelo bloco F. Percebeu-se que o tempo do experimento estava muito longo, pois chegava à aproximadamente vinte minutos. Por esse motivo a navegação inicial foi retirada, manteve-se apenas o percurso pelo bloco F, no qual seria aplicada a avaliação do sentimento de presença. Dessa forma, o experimento ficou com uma média de quinze minutos, pela cronometragem feita com os três participantes. Os testes iniciais levaram a algumas mudanças no questionário, no qual foi acrescentado a pergunta de sentimento de algum tipo de desconforto e abriu-se um espaço para que o usuário pudesse acrescentar qualquer comentário que gostaria de fazer sobre o experimento. Além disso, com estes testes iniciais, pôde-se melhorar algumas das formas das quais o experimento seria apresentado para o usuário, por exemplo, a frase que seria lida sobre a explicação do sentimento de presença e a definição do objetivo para que o usuário soubesse que ele deveria apenas contar lixeiras, sem ter que fazer nada, somente observar. Por último, foi nos testes que se percebeu que o usuário não deveria ter nenhuma forma de interação com o ambiente. Anteriormente este iria clicar no mouse quando se sentisse apto para começar a animação, mas percebeu-se

81 68 que dois usuários, dentre os três que participaram dos testes, tentaram utilizar o teclado para se movimentar pelo ambiente, por conhecerem o software BS Contact e uma de suas formas de navegação. Por este motivo foi retirado teclado e mouse de perto do usuário. Quem aplicasse o experimento passou a ser responsável por perguntar ao usuário se ele estava confortável e se poderia começar a navegação. Somente quando o usuário respondesse afirmativamente o responsável clicava no mouse para iniciar a animação EXPERIMENTO Como mencionado, algumas das características citadas no Capítulo 7 sobre o projeto sofreram modificações. A seguir tem-se a descrição dos equipamentos utilizados e a aplicação do experimento ASPECTOS DO EXPERIMENTO Dentre os dispositivos disponíveis que existiam para aplicar-se o experimento os que foram utilizados estão descritos a seguir: Monitor Samsung SyncMaster 943SW PLUS de 18,5 ou 47cm, resolução de 1360x768, brilho de 250 cd/m², contraste dinâmico de 50000:1, proporção de 16:9, tempo de resposta de 5ms, monitor móvel para visão horizontal e vertical, altura regulável, base giratória, preços entre R$250,00 à R$350,00, FOV de 18º (o usuário estava localizado à 1,10 m do monitor) e visão monoscópica; para o experimento A ; O mesmo monitor do item anterior, com as mesmas qualidades, mesmo FOV, mudando apenas a visão para estereoscópica, utilizando óculos especiais para obter o efeito tridimensional, o efeito de tridimensionalidade foi conseguido através da utilização do software BS Contact, que na sua versão gratuita permite gerar imagens anaglifícas (a versão paga e completa deste software está a venda no site da empresa Bitmanagement por 1.500,00); para o experimento B (Bitmanagement, 2009); Projetor de resolução de 1024x768, tecnologia de projeção DLP, contraste de 20000:1, taxa de luminosidade de ANSI Lumens,

82 69 proporção de 16:9, preço entre R$1.150,00 à R$1.200,00, FOV de 50º (o usuário manteve a distância de 1,10m da imagem) e visão monoscópica; para o experimento C ;. Todos os três experimentos dispuseram de um poder de processamento Quad Core. As mudanças ocorridas podem se observadas no novo esquema deste experimento na Figura 21. Figura 21. Esquema do experimento pós teste. Como se percebe a tela aumentou de tamanho, de 17 para 18,5 polegadas, a resolução aumentou de 800x600 para 1360x768, ou 1024x768 no caso do projetor, e o FOV foi calculado em 18º para os experimentos A e B, e em 50º para o experimento C. Os óculos especiais que foram utilizados eram óculos anaglíficos com lentes vermelha para o olho esquerdo e ciano para o direito. Este serviu para permitir a visão estereoscópica. Os óculos são um produto da empresa americana American Paper Optics 1. Os anaglifos foram gerados a partir de uma opção disponível no visualizador do ambiente em X3D. Tanto no experimento padrão quanto no estereoscópico, as distâncias as quais o monitor se encontrava podem ser vistas na Figura 22. Figura 22. Distâncias do monitor. 1

83 70 Para o FOV, um projetor gerou uma imagem com dimensões de 105,5 cm na sua parte superior, 110 cm na sua parte inferior e 81,5 cm de altura. Formando um retângulo com a medida da parte superior com a altura tem-se uma diagonal de 133,31 cm o equivalente a aproximadas 52 polegadas, como podem ser observadas na Figura 23. Figura 23. Distâncias do projetor. Para obter-se o valor do campo de visão formado pela imagem projetada, aplicou-se trigonometria para calcular a tangente do ângulo do triângulo formado pelos dois catetos (distância do usuário até a tela e metade da largura da tela, esta sendo considerada a medida da parte superior, ou seja 1,055m), dessa forma obteve-se a tangente de um ângulo x igual à 0,479, que é a aproximadamente 25, dobrando este valor por causa da outra metade da tela tem-se os 50 de FOV horizontal para a imagem projetada. Repetindo os mesmos cálculos para a altura da tela, obteve-se o valor da tangente de 0,370, que é próximo ao valor de 20, gerando dessa forma um FOV vertical de 40. O FOV do monitor foi calculado da mesma forma, sendo que o valor alcançado para a tangente do ângulo y era igual à 0,186, ou seja, aproximadamente 10, dobrando este valor tem-se 20 de FOV horizontal, e calculando novamente para a altura do monitor obteve-se uma tangente de 0,104, que representa aproximadamente o ângulo de 6, que com o dobro obtém-se o valor de 12 de FOV vertical para o monitor. Com relação ao nível de interação, o ambiente é puramente navegacional, para que o sentimento de presença seja focado no sentido da visão, minimizando a influência de outros fatores, por isso o usuário não terá nenhuma forma de interação com o ambiente, a pessoa responsável pelo

84 71 experimento fica encarregada de clicar no mouse para iniciar a navegação automática pelo ambiente, a partir daí, o usuário será guiado por um passeio pelo campus virtual. Alunos e professores do Centro de Ciência Tecnológica (CCT) da UDESC foram os participantes do experimento, por conhecerem o ambiente pelo qual se passará o experimento, pois Steuer (1992 apud Usoh et al, 2000) sugerem que conhecendo o ambiente real os usuários conhecem o valor máximo de presença, dessa forma podem comparar com o sentimento que tiverem no ambiente virtual. Os participantes devem ter preferencialmente entre 17 e 25 anos de idade, pois esta é a faixa etária das pessoas que possuem pelo menos um conhecimento básico em computação, por terem acesso a esta tecnologia desde cedo, ou então terem um conhecimento aprofundado na área de computação, como por exemplo, professores do departamento de computação APLICAÇÃO O experimento foi aplicado num total de 63 participantes. Dentre estes 30 experimentaram a mudança de FOV e os outros 33 a ausência e a presença de estereoscopia, dentre as quais, quarenta e nove bacharelandos em Ciência da Computação, dois bacharelandos em Engenharia Elétrica, quatro mestrandos em Engenharia Elétrica, um aluno de Engenharia Mecânica, uma aluno de Licenciatura em Física e cinco professores do departamento de computação do CCT da UDESC. Antes do começo do experimento foi necessária a preparação do local onde este ocorreria, limpou-se a estante para que não houvesse nenhum objeto que pudesse tirar a atenção do usuário do ambiente; foi necessário instalar o BS Contact , caso ainda não estivesse instalado, colocou-se a cadeira a 1,10m de distância da tela; colocou-se o mouse e o teclado de lado para que o usuário não os alcançasse; copiou-se os arquivos para o diretório de trabalho; e por último, abriu-se o diretório de trabalho. À todos os usuários do sistema, foi perguntado se conheciam o campus da UDESC, mais especificamente o bloco F e o caminho até a cantina e o bloco da Engenharia Civil, pois este seria o caminho percorrido no ambiente

85 72 virtual, para assim saber se este atende aos quesitos de participação do experimento. Após o usuário teve que assinar um Termo de Consentimento Esclarecido e preencher um breve questionário demográfico para sabermos o gênero, idade, curso, fase atual, nível de conhecimento em informática, se teve alguma experiência prévia com RV, se está habituado com sistemas CAD, se está habituado com jogos3d. Além disso, foi apresentada uma mesma explicação sobre o que será medido com o experimento, no caso o sentimento de presença, além de uma breve explanação dizendo que presença é o sentimento de estarem dentro do ambiente, vivenciando aquela experiência; e também, explicou-se que como objetivo, o usuário deveria contar as lixeiras que ele enxergasse e que não teria que fazer nada, apenas assistir. Dessa forma, assume-se que todos terão o mesmo conhecimento sobre o assunto. Com relação à tarefa de encontrar e contar as latas de lixo localizadas pelo ambiente, estas terão dois tipos: as latas de lixo reciclável e latões redondos de lixo. No caso das latas de lixo reciclável, geralmente se encontram juntas, mas cada uma deve ser contabilizada separadamente. Isto serviu simplesmente para manter a atenção do usuário no ambiente, ou seja, para que ele não perdesse o foco do experimento, não sendo relevante o maior ou menor número de latas encontradas. Tem-se o inicio da animação. Esta tem a duração de dois minutos e meio (2,5 ). Após a navegação o usuário é requisitado a responder um questionário sobre o sentimento de presença. Quando terminou de responder ao questionário o usuário participou do outro experimento, escolhido de forma aleatória se seria o B ou o C. Ao término da navegação ele teve que responder mais uma vez ao questionário de presença, às questões sobre desconforto e acrescentar algum comentário (caso desejasse), antes de ser liberado. Os comentários feitos podem ser encontrados no Apêndice E ao fim deste trabalho, assim como o protocolo seguido para execução do experimento, no Apêndice F.

86 73 9. RESULTADOS E ANÁLISES Este capítulo relata resultados dos questionários dos experimentos aplicados aos 63 participantes. A partir destes foram feitas as análises que resultaram em qual, entre os dois sistemas visuais, gera o maior sentimento de presença PARTICIPANTES Analisando as respostas do questionário demográfico, pode-se perceber que os participantes de ambos os grupos do experimento, tanto o de FOV quanto o de estéreo, são parecidos. Nos dois, a ampla maioria dos participantes é do gênero masculino, estudante de computação, com bom conhecimento em computação, usam pouco sistemas de RV, nunca usaram CAD 3D e pouco uso de jogos 3D também. Estas informações são comprovadas como pode ser visto nas Figuras 24, 25, 26, 27, 28, 29 e 30. Gênero dos Usuários 12% 3% FOV masculino feminino Estéreo 97% 88% Figura 24. Gráfico dos gêneros dos participantes. Cursos dos Usuários 15% 7% FOV Computação Outros Estéreo 93% 85% Figura 25. Gráfico dos cursos dos participantes.

87 Número de pessoas Fase dos Usuários 1ª 2ª 3ª 4ª 5ª 6ª 7ª 8ª Graduados Fase Figura 26. Gráfico das fases dos participantes. Estéreo FOV Conhecimento em Computação Estéreo 18% 23% 0% 0% 23% 26% FOV 54% 56% ótimo bom regular ruim Figura 27. Gráfico do conhecimento em computação. Estéreo Uso de RVs 12% 30% 3% 27% FOV 70% 58% muito pouco nunca Figura 28. Gráfico do uso de RVs. Uso de CAD 3D 9% 0% 47% FOV 53% 33% 58% muito pouco nunca Estéreo Figura 29. Gráfico do uso de CAD 3D. Conhecimento em Jogos 3D Estéreo 12% 3% 30% 37% FOV 60% 58% Figura 30. Gráfico do uso de Jogos 3D. muito pouco nunca