Mark Stroetzel Glasberg. ActivePresentation Um Sistema para Apresentações Distribuídas em Ambientes de DISSERTAÇÃO DE MESTRADO

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1 Mark Stroetzel Glasberg ActivePresentation Um Sistema para Apresentações Distribuídas em Ambientes de Computação Ubíqua DISSERTAÇÃO DE MESTRADO DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA Programa de Pós graduação em Ciência da Computação Rio de Janeiro Novembro de 2005

2 Mark Stroetzel Glasberg ActivePresentation Um Sistema para Apresentações Distribuídas em Ambientes de Computação Ubíqua Dissertação de Mestrado Dissertação apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre pelo Programa de Pós graduação em Ciência da Computação do Departamento de Informática da PUC Rio Orientador: Prof. Renato Cerqueira Rio de Janeiro Novembro de 2005

3 Mark Stroetzel Glasberg ActivePresentation Um Sistema para Apresentações Distribuídas em Ambientes de Computação Ubíqua Dissertação apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre pelo Programa de Pós graduação em Ciência da Computação do Departamento de Informática do Informática da PUC Rio.Aprovada pela Comissão Examinadora abaixo assinada. Prof. Renato Cerqueira Orientador Departamento de Informática PUC Rio Prof. Luiz Fernando Gomes Soares PUC-Rio Prof. Marcelo Gattass PUC-Rio Prof. Clarisse Sieckenius de Souza Coordenador Setorial do Informática PUC Rio Rio de Janeiro, 9 de Novembro de 2005

4 Todos os direitos reservados. É proibida a reprodução total ou parcial do trabalho sem autorização da universidade, do autor e do orientador. Mark Stroetzel Glasberg Em 1993 formou-se técnico em eletrônica em conjunto com o científico. Graduou-se em Engenharia de Computação na Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro em Atuou como analista de sistemas no Tecgraf, laboratório de computação gráfica da PUC- Rio, onde coordenou diversos projetos. Em 2003 iniciou o mestrado na PUC-Rio. Ainda no Tecgraf, com patrocínio da Petrobrás, desenvolveu um projeto de pesquisa relacionado com a sua dissertação. Lecionou disciplinas na PUC-Rio para o curso de graduação em Engenharia de Computação e Engenharia Elétrica. Finalmente, concluiu parte de seu mestrado na Universidade de Illinois em Urbana-Champaign com suporte do grupo de sistemas distribuídos, onde desenvolveu sistemas para a execução de apresentações multimídia distribuídas. Atualmente pesquisa e desenvolve sistemas de software para análise e automação de comércio eletrônico de alta freqüência atuando nos principais mercados de futuros dos Estados Unidos e da Europa. Glasberg, Mark Ficha Catalográfica ActivePresentation/ Mark Stroetzel Glasberg; orientador: Renato Cerqueira. Rio de Janeiro : PUC Rio, Departamento de Informática, v., 77 f: il. ; 29,7 cm 1. Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Departamento de Informática. Inclui referências bibliográficas. I. Cerqueira, Renato. II. Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro. Departamento de Informática. III. Título. CDD: 510

5 Agradecimentos Com grande admiração, agradeço ao meu orientador Professor Renato Cerqueira, com quem já venho trabalhando há muitos anos e com quem muito aprendi. Aos meus co-orientadores Marcelo Gattass, Luiz Fernando Gomes Soares e Roy Campbell pelos ensinamentos, apoio, simpatia e incentivo para a realização deste trabalho. À minha família, que sofreu minha ausência durante o tempo que passei fora do Brasil e, em memória, ao meu pai. Aos meus colegas da PUC-Rio e da Universidade de Illinois que me fizeram adorar ambos ambientes de trabalho. Ao Tecgraf/PUC-Rio e ao Departamento de Computação da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign que me ofereceram os recursos para o desenvolvimento deste trabalho. A CAPES e à PUC-Rio pelos auxílios concedidos, sem os quais este trabalho não poderia ter sido realizado. Finalmente, gostaria de agradecer a pessoas que auxiliaram e participaram do desenvolvimento deste trabalho: Klara Nahrstedt, Guy Garnett, Frederico Abraham, Pedro Ponce, Pablo Bioni, Rogério Ferreira Rodrigues, Carolina Alfaro, Jalal Al-Muhtadi, Dulcineia Carvalho, Vinicius Almendra, Henrique Pinheiro, Luiz Gustavo Nogara e Reinaldo Mello.

6 Resumo Glasberg, Mark; Cerqueira, Renato. ActivePresentation. Rio de Janeiro, p. Dissertação de Mestrado Departamento de Informática, Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro. A diminuição do custo e a diversificação dos dispositivos computacionais vêm criando ambientes de computação cada vez mais completos e sofisticados, mas que ainda carecem de softwares de integração que simplifiquem sua utilização e que melhor explorem seu potencial. Para responder a esta questão, vêm sendo desenvolvidos sistemas de computação ubíqua para criar mecanismos de controle remoto e unificado de aplicações e dispositivos. Além disso, grupos de pesquisa na área de multimídia abordam outras questões, como sincronização entre dispositivos, gerência de recursos e definição de padrões de documentos. Este trabalho visa unificar os esforços de ambas as áreas com o objetivo de realizar apresentações multimídia através do paradigma de computação ubíqua. Nele apresentamos a infra-estrutura de execução de apresentações ActivePresentation, desenvolvida e baseada em diferentes protótipos. Além disso, propomos um formato de documento multimídia chamado NCLua para orquestrar tais apresentações. Palavras chave Apresentações Multimídia Distribuídas; Espaços Ativos; Documentos Multimídia

7 Abstract Glasberg, Mark; Cerqueira, Renato. ActivePresentation: A System for Distributed Multimedia Presentations in Ubiquitous Computing Environments. Rio de Janeiro, p. MSc. Dissertation Departamento de Informática, Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro. The diminishing costs and the diversity of computational devices are creating increasingly complex and sophisticated computational environments. Nonetheless, such environments still lack integration software to simplify their use and to better explore their potential. In response to this issue, ubiquitous computing systems are being developed to create remote control mechanisms of applications and devices. At the same time, research groups in the area of multimedia deal with other issues, such as synchronization between devices, resource management and document standard definitions. The purpose of this work is to join the efforts of both areas in order to build presentations using the ubiquitous computing paradigm. In this work, we introduce the ActivePresentation infrastructure, based and developed through the study of different prototypes. In addition, we propose a multimedia document standard called NCLua to orchestrate such presentations. Keywords Distributed Multimedia Presentation; Active Spaces; Multimedia Documents

8 Conteúdo 1 Introdução Objetivos e Contribuições 13 2 Apresentações em Espaços Ativos 16 3 Protótipos Primeiro Protótipo Segundo Protótipo Terceiro Protótipo Quarto Protótipo Quinto Protótipo 25 4 A Infra-estrutura de Execução ActivePresentation Arquitetura Geral 28 5 Requisitos e Formatos de Documentos Multimídia Requisitos O Formato SMIL O Formato NCL 37 6 NCL em Ambientes de Computação Ubíqua Dispositivos de Execução O Tipo Replica Novas Aplicações Conexão Entre as Aplicações Limitações do NCLua Representações NCLua 48 7 Trabalhos Relacionados 63 8 Conclusões e Trabalhos Futuros 67 9 Apêndice Conector starts.xml Conector finishes.xml Conector meets-start.xml 71 Referências Bibliográficas 71

9 Lista de Figuras 3.1 Uma apresentação PowerPoint R sendo acompanhada em um emulador de aparelho celular Ambiente Virtual de visualização e controle de uma apresentação PowerPoint R real Arquitetura Geral do Sistema Nós de composição com ligações do tipo map e port Conector hipermídia interligando alguns participantes 40

10 The single biggest problem in communication is the illusion that it has taken place. George Bernard Shaw, , crítico literário irlandês, escritor e ensaísta, Prêmio Nobel de literatura em

11 1 Introdução Avanços computacionais evidentes, como maior poder de processamento e armazenamento, miniaturização, interconectividade, maior capacidade de baterias, redes sem fio e tecnologias de software, vêm tornando o computador cada vez mais integrado à vida cotidiana, e um modelo a que chamamos computação ubíqua 1 vem sendo vislumbrado há alguns anos [2, 3, 7, 13, 22, 23]. Cada vez mais freqüentemente salas de trabalho estão sendo dotadas de muitos e variados dispositivos computacionais que aumentam a percepção e a imersão do usuário com informações e processamento digital. Dispositivos computacionais disponíveis em grande quantidade oferecem novas funcionalidades, aumentam a produtividade dos usuários e facilitam as tarefas do cotidiano. Em casa, no trabalho e em áreas públicas, uma infra-estrutura computacional ubíqua é capaz de otimizar o ambiente do usuário para atender às necessidades de suas atividades de trabalho e recreativas. Os usuários podem ter acesso em qualquer lugar e a qualquer instante à rede e a recursos computacionais. Neste contexto, as aplicações devem fazer uso efetivo dos recursos disponíveis para dar suporte às atividades dos usuários. Entretanto, a heterogeneidade, a mobilidade e o grande número de dispositivos tornam o desenvolvimento de aplicações uma tarefa muito mais complexa. Com o intuito de facilitar esse desenvolvimento, foi definido o conceito de espaço ativo [22], que é um espaço físico estendido por uma série de dispositivos computacionais e uma infra-estrutura de software responsável por gerenciar os recursos disponíveis e coordenar as atividades que se desenvolvem nesse espaço. Essa infra-estrutura de software desempenha um papel similar ao de um sistema operacional em um computador convencional, definindo 1 O termo computação ubíqua vem do inglês ubiquitous computing e conota onipresença, mas já ganhou outros nomes como pervasive computing, referente à sua característica invasiva, e seamless computing, em tradução literal computação sem emendas, relativo ao seu aspecto de integração de sistemas.

12 ActivePresentation 11 um ambiente computacional genérico que converte um espaço físico e seus dispositivos em um sistema programável. Um exemplo de espaço físico que carece de tal infra-estrutura de software e que vem se tornando cada vez mais comum são as salas de trabalho multifuncionais, ambientes de trabalho que contam com uma série de recursos computacionais e de multimídia para dar apoio a atividades como reuniões, apresentações e sessões de trabalho colaborativo. Essas atividades podem se desenvolver com todos os participantes presentes no mesmo ambiente de trabalho, com alguns participantes remotos ou até mesmo com participantes distribuídos por salas em diferentes localidades. Diversos trabalhos [22, 23, 42] oferecem uma infra-estrutura genérica para o desenvolvimento de aplicações para espaços ativos. O projeto Gaia [22], desenvolvido pelo Departamento de Ciência da Computação da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign, é um meta-sistema operacional que objetiva a criação de um novo nível de abstração para a operação e o controle de múltiplos dispositivos e aplicações. Tal infra-estrutura de software visa solucionar diversas questões comuns ao uso de ambientes de computação ubíqua. Início e término remoto de aplicações, integração entre diferentes middlewares [6, 14], operações sobre o sistema de arquivos [24, 35], detecção de erros, segurança [25] e alocação de recursos são alguns dos serviços que se fazem necessários em tais ambientes. Além disso, o projeto Gaia [22] vem estudando a criação de novos tipos de aplicações para a realização de diferentes tarefas sobre tal infra-estrutura, como por exemplo trabalho colaborativo [8, 43, 42], antecipação e adaptação da execução de aplicações [36], obtenção e recuperação de contextualização de execução [44, 37], adaptação de execução de aplicações entre salas [52], integração de aplicações single-user para controle remoto [43] e a integração de diferentes redes de espaços ativos criando a noção de superspaces. Outra aplicação possível é a utilização de tais ambientes ricos em dispositivos para a execução coordenada de apresentações multimídia compostas por vídeo, som, imagens estáticas, páginas web ou até mesmo aplicações convencionais que não estejam diretamente ligadas a conteúdo multimídia. O uso de múltiplos dispositivos e aplicações para compor uma apresentação distribuída oferece diversos desafios, mas ao mesmo tempo grandes resultados. A combinação de diversas telas em uma apresentação normalmente causa um grande impacto na audiência. Mais ainda, dispositivos como os Ubisensors [53, 54, 15], câmeras que podem ser remotamente controladas, telefones celulares e PDAs podem incrementar uma apresentação. Finalmente, aplicações single-user já estabelecidas, como Microsoft PowerPoint,

13 ActivePresentation 12 Windows Media Player e Internet Explorer, facilitam ao usuário a criação de conteúdo para apresentações. A variedade de recursos disponíveis em salas multifuncionais permite que o mesmo conteúdo seja apresentado em diferentes dispositivos. De forma similar, tal conteúdo pode ser apresentado simultaneamente em dispositivos de outros espaços ativos, ou até mesmo no computador de um participante remoto. Esse contexto de trabalho naturalmente propicia o desenvolvimento de atividades colaborativas, nas quais vários usuários interagem simultaneamente com o ambiente, sejam esses usuários locais ou remotos. Desta forma, a distinção entre a realização de um trabalho colaborativo e de uma apresentação multimídia se torna bastante difícil. Como exemplo, considere um cenário de uma sala multifuncional com múltiplas telas, cada uma acoplada a um computador diferente. Uma apresentação multimídia foi construída de forma a utilizar duas telas para a reprodução de um vídeo de forma sincronizada. Isto permite ao espectador olhar para qualquer tela para acompanhar o vídeo, o que além de trazer maior conforto também cria um efeito de imersão na apresentação. Em um terceiro computador, slides PowerPoint R são apresentados fazendo referência ao conteúdo do vídeo. À medida que diferentes tópicos são abordados no vídeo, os slides avançam automaticamente. Em outro computador, é executado um navegador web que também é sincronizado com o vídeo de forma a mostrar páginas que contêm tópicos relativos ao conteúdo do vídeo. Em um segundo cenário, considere uma apresentação multimídia distribuída onde alunos assistem a uma aula através de seus espaços ativos. Em uma tela são apresentados slides PowerPoint R relativos ao conteúdo da aula. Uma segunda tela mostra uma aplicação que recebe mensagens instantâneas para onde é enviado um texto relativo ao conteúdo de cada slide. O texto enviado também é lido através de uma aplicação de TTS (Text To Speech). Cada vez que o aluno clica para receber uma mensagem a aula prossegue, avançando o slide PowerPoint. Além disso, em determinados pontos da apresentação vídeos que enfatizam o conteúdo que está sendo exposto podem ser iniciados e terminados em telas auxiliares. Em um diferente cenário desejamos controlar diversos dispositivos em uma peça teatral. Nesta situação, computadores controlam som, vídeo, iluminação, entre outros efeitos durante a peça. Além disso, dispositivos de rastreamento da posição dos atores [53, 54, 15] podem auxiliar a coordenar a performance, criando efeitos baseados em suas posições. Por exemplo, o controle do volume do som pode ser ligado à posição de um ator. Tal efeito poderia ser utilizado, por exemplo, para interromper uma música quando o

14 ActivePresentation 13 ator deixa o palco. Em outro exemplo, a posição dos atores pode guiar uma luz direcional para sua atual posição ou até mesmo iniciar a reprodução de um vídeo. O projeto CyberOpera que vem sendo desenvolvido pela Universidade de Illinois em Urbana-Champaign tem como objetivo a construção de uma peça teatral controlada por computadores. Este projeto piloto e seus resultados servirão para direcionar a criação de um novo modelo de teatro automatizado. O Krannert Center e o Departamento de Computação desta universidade vêm buscando patrocínio para a construção de um prédio com este objetivo. Finalmente, o trabalho de Camille Utterback [1] vem explorando novas tecnologias de computação para a criação de obras de arte através da geração de efeitos visuais e sonoros com base na movimentação de pessoas e objetos em um espaço físico. Galerias de arte, museus de ciência e museus para crianças vêm se interessando por este tipo de trabalho tanto como forma de arte quanto de entretenimento. Como exemplos dos efeitos criados através da posição de espectadores, temos diversas brincadeiras com linhas e cores, a variação da velocidade de reprodução de segmentos de um vídeo, uso de projeções no piso para a criação de efeitos, entre outros. 1.1 Objetivos e Contribuições Um dos objetivos deste trabalho é a definição dos requisitos necessários para a construção de um sistema que possa executar tais apresentações. Isso foi feito através da construção de diversos protótipos e cenários que apontam a necessidade de certos componentes de software e de determinados serviços. Nota-se contudo que, em um sistema de computação ubíqua, diversos componentes já estão disponíveis para utilização. Nas próximas seções é feito um levantamento de exatamente quais componentes de software são necessários e como a infra-estrutura ActivePresentation faz uso deles. Um segundo passo da construção do sistema é a representação das apresentações. Tais representações têm como objetivo tornar possível que um software coordene uma apresentação baseado em diretivas. Nosso objetivo é utilizar um documento multimídia que permita ao usuário descrever as aplicações a serem utilizadas, o conteúdo de cada aplicação (a mídia) e a ligação entre cada componente. Um dos benefícios dessa estratégia é o desacoplamento do desenvolvimento de duas partes independentes: a plataforma de execução e o sistema de autoria do documento. O segundo permiti-

15 ActivePresentation 14 ria auxiliar usuários menos experientes na construção de suas apresentações distribuídas. A inclusão de novas aplicações permite que novos tipos de mídia e conteúdo possam ser apresentados, oferecendo extensibilidade ao sistema. Mais ainda, a inclusão de novas aplicações provê ao sistema liberdade para a criação de apresentações com aplicações que não foram criadas para este fim, tal como uma aplicação de renderização tridimensional em tempo real. Além disso, diferentes aplicações oferecem uma variedade de mecanismos de entrada de dados e comandos, além da possibilidade de múltiplas interfaces de entrada como teclados, mice, voz e gestos. Da mesma forma, as aplicações podem ter à sua disposição uma série de dispositivos de saída, tais como monitores de vídeo, telas de PDAs, projetores, telões e altofalantes. Dispositivos e componentes de software também podem ser adicionados ou removidos do ambiente a qualquer instante, e assim as aplicações precisam ser capazes de se adaptar dinamicamente a novos ambientes de execução. Muitos aspectos do contexto físico, computacional e comportamental que circundam o usuário podem ter impacto no comportamento da apresentação, devido a requisitos de disponibilidade de recursos, segurança e privacidade. Através das aplicações é possível relacionar futuros requisitos, dispositivos e tecnologias à reprodução de uma apresentação. Para auxiliar na inclusão de novas aplicações, assim como ocorre em sistemas computacionais tradicionais, faz-se necessário o uso de infraestruturas de software (frameworks) especializadas. Através de um framework para construção e inclusão de aplicações em apresentações multimídia distribuídas é possível facilitar ainda mais o desenvolvimento de componentes de mídia neste ambiente. Além da infra-estrutura de execução, é necessário um sistema para guiar tais apresentações multimídias. Atualmente muitas aplicações usam formatos de documentos para descrever apresentações em uma máquina [16, 9, 17, 45, 46]. Apesar de alguns desses trabalhos servirem de base para a representação de um documento, nota-se uma diferença no objetivo final de cada formato bem como no uso das aplicações, como é descrito no Capítulo 7. Outro obstáculo na descrição do documento é como flexibilizá-lo para a inclusão de novas aplicações. Cada aplicação possui características e interface de acesso completamente diferentes. Além disso, a relação entre cada aplicação (e sua forma de controle) precisa também ser representada. Idealmente gostaríamos que não fosse necessário alterar o formato cada vez que uma nova aplicação precisa ser adicionada.

16 ActivePresentation 15 Outro objetivo do documento é a descrição da apresentação de forma a possibilitar uma adaptação automática entre diferentes salas multifuncionais. Para tanto, faz-se necessária a generalização dos dispositivos e das aplicações. Como principais contribuições deste trabalho podemos mencionar o levantamento de requisitos para um sistema de execução de apresentações multimídia distribuído, a utilização de resultados de sistemas de computação ubíqua (em particular do projeto Gaia [22]), a construção da infra-estrutura de software ActivePresentation para a construção de protótipos de diversas apresentações multimídia distribuídas e a definição de um modelo de documento para descrever tais apresentações chamado NCLua, baseado na linguagem NCL [10, 38]. Esta dissertação está organizada da seguinte forma: no Capítulo 2, analisamos algumas características e desafios para o desenvolvimento de aplicações para salas multifuncionais sob o ponto de vista de espaços ativos [22], comentando e comparando seus objetivos e soluções; o Capítulo 3 apresenta protótipos de aplicações construídas com esta infra-estrutura; descrevemos no Capítulo 4 a infra-estrutura de execução para a construção de apresentações multimídia distribuídas, apresentando algumas de nossas decisões de projeto e sua arquitetura; o Capítulo 5 apresenta SMIL, uma linguagem bastante utilizada para a representação de apresentações multimídia, e NCL, uma linguagem com maior poder de representação que por fim optamos por utilizar. Neste capítulo também propomos modificações à linguagem NCL para adequá-la a ambientes de computação ubíqua, e apresentamos exemplos de documentos. No Capítulo 7 apresentamos trabalhos relacionados. Finalmente o Capítulo 8 fecha esta dissertação com conclusões e trabalhos futuros.

17 2 Apresentações em Espaços Ativos A comunicação entre computadores e dispositivos através da Internet, Intranet, redes com e sem fio, Bluetooth, infra-vermelho e outras tecnologias os torna cada vez mais ligados, criando a noção de um sistema monolítico composto por diversos dispositivos especializados. Para explorar de forma plena o potencial desse paradigma é necessária uma estrutura de software que organize e coordene a comunicação e operação desses dispositivos. O projeto Gaia [22] define um conjunto de serviços e características que criam a base de software necessária para a utilização deste sistema monolítico. Esta base assume a forma de um sistema operacional sobre o qual é possível criar e executar aplicações. Este trabalho não visa a elucidação completa do funcionamento interno de um espaço ativo e também não objetiva explicar serviços relativos ao sistema Gaia. Apresentamos abaixo serviços comuns a espaços ativos e que consideramos úteis para a criação de uma aplicação multimídia distribuída. Descoberta utiliza eventos para rastrear componentes de software, pessoas e entidades físicas presentes no espaço. As informações são coletadas e armazenadas através dos seguintes serviços: Serviço de Localização provê informações sobre a localização espacial dentro de um ambiente através de diversas tecnologias, como Ubisensor [53], cartões de identificação, Bluetooth, entre outras. Banco de Dados Espaciais armazena informações relativas à organização física de um ambiente. Através do Banco de Dados Espacial o sistema pode relacionar objetos e pessoas, expandindo assim sua capacidade de contextualização. Serviço de Presença é responsável por manter informações capturadas sobre a disponibilidade dos recursos no ambiente. Os recursos se dividem entre digitais, como aplicações e serviços, e

18 ActivePresentation 17 físicos, como pessoas e mobílias (capturadas pelo Serviço de Localização). Através de um mecanismo de heartbeat é possível verificar constantemente se uma entidade ainda está disponível. Repositório do Espaço Ativo armazena e disponibiliza informações do Serviço de Presença. Este nível de indireção permite que as aplicações sejam descritas de forma genérica e independente do espaço ativo. Detecção Semântica cria uma abstração acima do nível do Repositório do Espaço Ativo para que a representação dos dispositivos e dos serviços seja feita através de um nível de descrição mais alto. Por exemplo, esse serviço pode responder a perguntas sobre a disponibilidade de som no espaço ativo sem precisar saber qual é a máquina que controla o som. O Repositório do Espaço Ativo conhece a máquina que controla o som enquanto o Serviço de Presença verifica se ela está disponível. Serviço de Naming armazena as referências dos serviços internos ao sistema. Repositório de Componentes é responsável por armazenar e fornecer informações a respeito dos componentes de software que podem ser executados em um determinado dispositivo. Eventos são mecanismos de troca de mensagens baseados no modelo de fornecedor/consumidor ou de canais. São particularmente úteis para notificações de grupo sem a antecipação dos receptores e para aumentar a confiabilidade do sistema devido ao desacoplamento da troca de mensagens. Sistema de Arquivos é uma peça fundamental para a troca de dados entre computadores e dispositivos, seja através da montagem de diretórios ou da transferência via sockets. Serviços mais sofisticados também podem ser empregados, por exemplo utilizando streaming e contexto [35]. Provedores de Contexto criam a possibilidade de adaptação de aplicações através da discretização e obtenção de contexto pelo sistema. Ontologias permitem que o sistema descreva recursos e capacidades em um nível de abstração mais alto. Através desse nível de abstração

19 ActivePresentation 18 as aplicações para espaços ativos podem se adaptar melhor entre diferentes espaços físicos. Identificação e Autenticação permite que sejam implementados mecanismos de segurança para a obtenção de informações e o controle de acesso aos dispositivos. A identificação garante que o sistema consiga identificar qual usuário realiza determinadas tarefas. A autenticação é considerada uma identificação mais forte, na qual a identidade do usuário é comprovada através de mecanismos mais seguros. Controle de Acesso automatiza a criação e aplicação de políticas de acesso dinamicamente com base em diferentes configurações do espaço ativo. O sistema é capaz de reconhecer os diferentes modos de cooperação entre usuários e a dependência entre aspectos físicos e virtuais de forma a adaptar as políticas de segurança. A grande quantidade e variedade de serviços necessários para a criação de um espaço ativo se deve à diversidade de dispositivos e aplicações e à heterogeneidade dos diferentes ambientes físicos. Os serviços apresentados visam solucionar questões como localização dos serviços básicos de um ambiente, aumento da capacidade de contextualização, adaptação de execução entre diferentes espaços físicos, novos paradigmas de utilização de recursos computacionais, comunicação entre dispositivos, aumento de captura e interpretação de informações, medidas de segurança para garantir a privacidade do usuário, entre outros. Um sistema de apresentação de conteúdo multimídia de forma distribuída pode fazer proveito de muitos dos serviços descritos. Em tal sistema, o Serviço de Naming pode ser utilizado para armazenar referências iniciais a serviços específicos de uma aplicação multimídia, como um gerente de grupo (descrito posteriormente no Capítulo 4). Além disso, pode ser utilizado para consultas a certas aplicações em execução no espaço ativo que fazem parte de uma apresentação multimídia. O Serviço de Localização fornece informações que podem ser utilizadas para a configuração de uma apresentação ou então podem ser capturadas de forma a modificar uma apresentação. O Serviço de Presença, através do mecanismo de heartbeat, pode adaptar uma apresentação a falhas e desconexões em tempo de execução. O Repositório do Espaço Ativo pode armazenar e disponibilizar informações do Serviço de Presença para que se possa relacionar e adaptar apresentações entre os diferentes espaços físicos. O Banco de Dados Espacial pode oferecer informações de localização ao serviço de

20 ActivePresentation 19 Detecção Semântica. Desta forma, pode-se relacionar componentes de uma apresentação a dispositivos através de alguma lógica de posicionamento entre os diferentes ambientes físicos. Isso pode auxiliar, por exemplo, na escolha autônoma dos dispositivos de saída. O Repositório de Componentes permite localizar os componentes de software para a execução de aplicações. A adaptação de uma apresentação também dependerá das informações contidas nesse serviço para que sejam escolhidos os dispositivos de execução mais apropriados. O mecanismo de Eventos permite que as aplicações troquem informações sobre sua execução através de comunicação entre dispositivos. Algumas informações relevantes são: fim da apresentação de um conteúdo, aplicação preparada para iniciar, chegada em um determinado estado de execução e interações do usuário. Além disso, a averiguação e adaptações devido a variações de qualidade de rede poderiam ser empregadas em uma apresentação para garantir sua execução [26]. A execução de aplicações, principalmente as de apresentação de conteúdo multimídia, requer o uso de arquivos de dados. Um Sistema de Arquivos se faz necessário para a transferência de arquivos entre dispositivos. Diferentes trabalhos tratam de variadas questões relativas à transmissão de dados em apresentações multimídia para ambientes de computação ubíqua. Por exemplo, a mobilidade de dispositivos pode causar problemas de desconectividade [47], a heterogeneidade dos dispositivos pode exigir a conversão do tipo de dado [55] e questões de streaming e QoS para a previsão de alocação e uso de recursos [27]. Serviços Provedores de Contexto criam a possibilidade de adaptação de execução do conteúdo multimídia para as diversas atividades desempenhadas pelos usuários. Por exemplo, quando o usuário deixa um ambiente, uma apresentação pode ser automaticamente pausada; ou um sistema de reprodução de vídeo sincronizado em múltiplas telas pode ser coordenado através do foco de visão de um determinado usuário, de modo que, quando o foco de visão está voltado para uma tela, o número de imagens por segundo do vídeo apresentado é máximo e para todos os outros vídeos este valor é menor. Desta forma, a utilização de recursos de tais ambientes pode ser controlada em uma apresentação [28]. O uso de Ontologias ajuda a descrever a capacidade computacional de ambientes ubíquos. Essa descrição auxilia na adaptação, no uso de recursos e na representação de uma apresentação. Através de uma linguagem de alto nível é possível descrever as necessidades e características requeridas para a execução de uma apresentação.

21 ActivePresentation 20 A Identificação e Autenticação dos usuários permite a criação de mecanismos automáticos para individualizar a configuração de uma apresentação. Por exemplo, um usuário pode preferir que o brilho de seu dispositivo seja mais intenso para a apresentação de um vídeo ou que o tom de vermelho seja mais forte. Além disso, é possível controlar o conteúdo de determinadas apresentações para que possam existir políticas de restrição entre diferentes usuários, adaptando o conteúdo para diferentes platéias. Finalmente, o Controle de Acesso permite, por exemplo, que a política de interação com a apresentação seja diferente para os diferentes usuários. Usuários não autenticados no sistema podem ser impedidos de retroceder a apresentação, porém podem ser autorizados a avançá-la.

22 3 Protótipos Desenvolvemos diversos protótipos para a realização de apresentações multimídia distribuídas. Os protótipos auxiliaram na construção da infraestrutura de execução apresentada no Capítulo 4 e também na definição dos objetivos da representação do documento multimídia distribuído apresentado no Capítulo 5. Neste capítulo apresentamos protótipos que integram aplicações como o Microsoft PowerPoint R e o Windows Media Player R, dois programas comerciais de código fechado que oferecem automação através de COM [5] e portanto nos permitem apenas o controle externo de execução. Uma adaptação da interface COM dessas aplicações nos permitiu distribuí-las através de CORBA [60]. Utilizamos para essa adaptação a linguagem de colagem LuaOrb [6, 14], que facilita a interoperabilidade entre diferentes middlewares, convertendo tipos de dados e oferecendo rápida prototipação. Além dessas aplicações comerciais, integramos o Navegador 3D, uma ferramenta de código aberto construída para permitir ao usuário a navegação em modelos tridimensionais. Utilizamos também um sensor chamado Ubisensor [53], capaz de captar a posição espacial de sensores através de tecnologia de banda de alta freqüência. 3.1 Primeiro Protótipo O Microsoft PowerPoint R, como componente de uma apresentação, se mostrou bastante atraente pela facilidade de composição de conteúdo. Esta característica, aliada à facilidade de uso pelos usuários, a torna uma ferramenta interessante tanto para o trabalho colaborativo quanto para a composição de apresentações multimídia. Nosso objetivo principal com este protótipo era experimentar a flexibilidade de controle da infra-estrutura. Para tanto, testamos controladores

23 ActivePresentation 22 Figura 3.1: Uma apresentação PowerPoint R sendo acompanhada em um emulador de aparelho celular de grupo variados, como aplicações stand-alone, páginas Web, reconhecedores de voz, aparelhos de celular e a própria interface com o usuário que o PowerPoint R oferece. A interface de automação do PowerPoint R nos permitiu obter bons resultados de integração com a infra-estrutura ActivePresentation. Funcionalidades como início e término de aplicações, transferência de arquivos e controle em grupo nos auxiliaram na construção de um sistema de trabalho colaborativo no qual é feita uma execução sincronizada entre máquinas, permitindo operação em conjunto através de múltiplos controladores. Em um ambiente de trabalho com debates e interação, o controle distribuído de uma apresentação PowerPoint R pode obedecer a seguinte semântica: todas as operações de troca de slides são enviadas para o grupo e o slide final será o resultante da união de todas as ações. Através da ferramenta Brew [18] de desenvolvimento de aplicativos para celulares CDMA, construímos um visualizador e controlador diferente para grupos de PowerPoints R. Uma imagem do protótipo é vista na figura 3.1, na qual um emulador Brew mostra os controles e a imagem de uma apresentação PowerPoint R em execução. Por ser uma ferramenta para dispositivos móveis, Brew oferece uma infra-estrutura de software reduzida, permitindo a comunicação entre dispositivos apenas através de sockets. Desta forma, para integrar o aparelho de celular à infra-estrutura ActivePresentation utilizamos um serviço intermediário que, através de um simples protocolo de comunicação com o

24 ActivePresentation 23 aparelho de celular, integra os dois sistemas. 3.2 Segundo Protótipo Após a construção do primeiro protótipo com o Microsoft PowerPoint R, integramos o Windows Media Player R utilizando a mesma infra-estrutura de execução. O objetivo de integrar o Windows Media Player R é utilizá-lo como componente de reprodução de áudio e vídeo, peça fundamental para a composição de apresentações multimídia. Como ocorreu com o Microsoft PowerPoint R, utilizamos a interface de automação COM oferecida por este componente para controlar e observar eventos ocorridos no decorrer da sua execução. Nosso objetivo com este protótipo foi, em primeiro lugar, averiguar a generalidade da infra-estrutura. Através dos bons resultados obtidos, principalmente pela agilidade com que o Windows Media Player R foi inserido na infra-estrutura, concluímos que obtivemos êxito neste propósito. Nosso segundo objetivo era interligar os dois protótipos de forma a construir uma apresentação multimídia distribuída. Para interligar as aplicações, construímos uma terceira aplicação para coordenar a execução do PowerPoint R em sincronia com a reprodução do vídeo. Utilizamos o formato de vídeo ASF [39], que permite inserir marcas de tempo nos arquivos de vídeo as quais são reconhecidas pelo Windows Media Player R que informa através de sua interface de automação quando elas são atingidas durante a reprodução de um vídeo. Através da notificação da ocorrência desses eventos pela infra-estrutura ActivePresentation, a aplicação controladora muda o slide do PowerPoint R. 3.3 Terceiro Protótipo Ambientes tridimensionais presentes em jogos, simulações e projetos de engenharia já fazem parte do cotidiano de trabalho de muitas empresas. Em nosso terceiro protótipo, investigamos o uso de aplicações de visualização 3D em apresentações multimídia distribuídas. Para isso, utilizamos o Navegador 3D, uma aplicação de visualização tridimensional desenvolvida em nosso laboratório que oferece facilidades como navegação, carga de modelos e interação sobre objetos 3D.

25 ActivePresentation 24 Figura 3.2: Ambiente Virtual de visualização e controle de uma apresentação PowerPoint R real Em nosso protótipo, inserimos o Navegador 3D como uma aplicação dentro de nossa infra-estrutura. A figura 3.2 mostra um modelo tridimensional de um computador que executa um PowerPoint R fictício. A imagem de um slide, vista nessa figura, é retirada de uma apresentação que ocorre em um computador real. A apresentação PowerPoint R real pode ser manipulada através das setas virtuais, que podem ser selecionadas dentro do ambiente virtual. Além disso, quando ocorre uma troca de slide na apresentação, a imagem exibida no ambiente virtual é atualizada. Futuramente, essa idéia pode ser estendida para controlar remotamente sistemas complexos através de uma representação virtual do sistema, oferecendo um alto grau de semelhança com a interface real. 3.4 Quarto Protótipo Em nosso quarto protótipo experimentamos o uso de um sistema comum em ambientes de computação ubíqua: um sistema de localização. Utilizamos um sensor chamado Ubisensor [53], que capta valores tridimensionais da posição de receptores através de sinais de rádio de alta freqüência. Nossa idéia era interligar o navegador 3D com o Ubisensor para representar o posicionamento tridimensional de um receptor no ambiente de visualização. Nosso objetivo principal era obter informações quanto à dificuldade de representação deste cenário através de um documento