PROVAR: Interface com Realidade Aumentada para Comércio Eletrônico

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1 PROVAR: Interface com Realidade Aumentada para Comércio Eletrônico Hipólito D. F. Moreira; Claudio Kirner; Tereza G. Kirner ICE / DMC / UNIFEI - Universidade Federal de Itajubá hipolitodouglas@gmail.com; ckirner@gmail.com; tgkirner@gmail.com Resumo Este trabalho aborda o desenvolvimento do Sistema PROVAR, uma interface para sistemas de comércio eletrônico baseada em realidade aumentada, que apóia a escolha de produtos que precisam ser experimentados pelo cliente, tais como itens de vestuário. Inicialmente, são apresentados os principais conceitos e trabalhos correlatos; em seguida, são descritos os aspectos de projeto e implementação da interface; por fim, são destacadas as conclusões. 1. Introdução O comércio eletrônico é definido como a troca de bens, serviços e dinheiro entre empresas e consumidores, por meio de transações on-line realizadas com o uso do computador e da internet [10]. Na última década, essas transações tornaram-se populares e vêm crescendo significativamente, a nível internacional e no Brasil. Grande parte do sucesso do comércio eletrônico advém dele facilitar a vida das pessoas, além de envolver uma interação virtual que é atrativa para muitos. No entanto, existe uma gama de produtos cuja venda através da internet ainda enfrenta dificuldades, representada pelos produtos que necessitam ser experimentados pelo consumidor. De acordo com Yuzhu e Smith [18], a aquisição de alguns produtos, como vestuário, jóias e objetos de decoração, envolve três classes de ações: buscar o produto e pesquisar suas características; experimentar o produto (vestir ou colocar no ambiente); e, finalmente, efetuar a compra. O suporte oferecido à compra on-line desses produtos ainda é deficiente, uma vez que a simples visualização de imagens com fotos do produto e descrições textuais sobre ele, oferecidas pelo comércio eletrônico convencional, não atendem à exigência dos consumidores de verificar se esses produtos ficam bem em si ou no ambiente de suas casas. Para tornar o processo de compra on-line mais realístico, foram desenvolvidos ambientes baseados em realidade virtual, como lojas e shopping centers [7]. Mas o uso da realidade virtual, apesar de propiciar a interação entre os consumidores e o ambiente virtual, com recursos visuais, sonoros e de navegação, não resolveu o problema de se experimentar os produtos. Além disso, a imersão nos ambientes virtuais pressupõe o uso de dispositivos como capacetes e óculos, que encarecem os sistemas e, muitas vezes, exigem um treinamento para o seu uso [8], [16]. A Realidade Aumentada (RA) é uma tecnologia que permite misturar ou sobrepor objetos virtuais gerados por computador com cenas ou objetos do mundo real. Como resultado, a realidade física é enriquecida com a integração dos novos objetos, que passam a fazer parte do mundo real [1], [4], [8]. Essa característica da RA pode ser adotada para resolver o problema que os consumidores enfrentam ao desejar experimentar os produtos que estão pesquisando nos sistemas de comércio eletrônico [11]. Dado o exposto, o objetivo deste trabalho é apresentar o desenvolvimento de uma interface para comércio eletrônico, baseada em RA (o Sistema PROVAR), que apóie a escolha de produtos que precisam ser experimentados pelo cliente, tais como itens de vestuário. A seção 2 do trabalho aborda os fundamentos e trabalhos correlatos ao tema enfocado. A seção 3 fornece uma visão geral do Sistema PROVAR. A seção 4 descreve os requisitos da interface desenvolvida. O detalhamento do desenvolvimento da interface é apresentado na seção 5. A seção 6 descreve a utilização da interface e, finalmente, a seção 7 destaca as conclusões do trabalho. 2. Fundamentos e trabalhos relacionados A área de comércio eletrônico vem se expandindo significativamente, tanto a nível nacional quanto a nível internacional. No Brasil, o volume de vendas no 1º semestre de 2009 superou em 25% o volume no mesmo período de 2008 [12]. As aplicações tradicionais de comércio eletrônico baseiam-se em textos e recursos multimídia, incluindo imagens e fotos dos produtos comercializados, podendo incluir som. Essas aplicações, apesar de serem interessantes, não exploram o realismo do espaço tridimensional e as interações naturais do usuário.

2 A realidade virtual surgiu como um complemento e alternativa para as aplicações de comércio eletrônico, viabilizando a implementação de ambientes virtuais, sob a forma de lojas e shopping centers, nos quais os consumidores podem navegar, explorar as possibilidades de compra, interagir para obter detalhes e visões dos produtos, etc. [5], [11], [13]. No Brasil, entre as poucas experiências relatadas, destaca-se a criação de um shopping center em realidade virtual, com um conjunto de lojas e espaços comuns [7]. Mais recentemente, surgiu, a RA, que envolve o enriquecimento do mundo real com objetos virtuais tridimensionais em tempo real com a utilização de algum dispositivo tecnológico [2], [3], [4], [9]. A RA, na medida em que projeta, no espaço do usuário, os objetos virtuais 3D e anotações, permite a utilização de interações naturais em ambientes reais potencializados com informações adicionais [9]. A quantidade de pesquisas e experiências de utilização da RA no comércio eletrônico ainda é pequena, mas tende a crescer, em função dos avanços da tecnologia e dos benefícios que essa tecnologia oferece, principalmente às vendas daqueles produtos que necessitam ser experimentados. Entre as pesquisas conduzidas sobre o tema, destacam-se os trabalhos de Dempski [6], Yamada [17] e Yuzhu [18]. Dempski [7] propõe um modelo de comércio aumentado, que envolve a combinação das exigências do comércio eletrônico convencional e as potencialidades oferecidas pela realidade aumentada. Esse modelo possibilita que o consumidor tome decisões mais acertadas em suas compras on line, o que contribuirá para aumentar o volume de vendas por meio de comércio eletrônico. Nesse contexto, o autor discute um protótipo de sistema de comércio eletrônico para venda de móveis e objetos de decoração. Yamada [25] destaca as dificuldades de se produzir catálogos de produtos com representações tridimensionais de alta qualidade, apesar dos recursos de criação e tratamento de imagens. Além disso, destaca os problemas que os usuários de sistemas de comércio eletrônico enfrentam quando querem analisar se determinado produto veste bem ou se insere bem em determinado ambiente físico. Para solucionar essas deficiências, o autor apresenta um processo de desenvolvimento de um catálogo de produtos, implementados com realidade aumentada, que podem ser manipulados pelos consumidores em um sistema de comércio eletrônico. Yuzhu [18] reforça a idéia de que a realidade aumentada pode ser usada para vencer as limitações do comércio eletrônico convencional e aumentar o nível de sucesso desses sistemas. O autor discute uma ferramenta baseada em realidade aumentada, que foi implementada para uso com diferentes tipos de dispositivos. A ferramenta foi testada quanto à sua usabilidade, tendo sido demonstrado que a realidade aumentada pode oferecer informações mais completas e específicas, sobre os produtos que estão sendo comercializados pelo comércio eletrônico, do que os sistemas tradicionais ou baseados em realidade virtual. 3. Visão geral da interface A interface de RA para comércio eletrônico procura uma solução acessível para o problema da insegurança do usuário na hora de comprar uma vestimenta, para saber se realmente o produto atenderá suas necessidades. Integra, assim, a experiência de comprar numa loja física com a experiência do comércio eletrônico, fornecendo ao consumidor comodidade de comprar em casa e um modo de estar mais seguro sobre o que deseja adquirir. Esta interface funciona como um provador virtual com recursos de RA (Sistema PROVAR), que possibilita ao cliente experimentar os itens comercializados pela empresa. Como a interface permite o acesso pela internet em num ambiente de loja, o usuário tem a liberdade de explorar o mesmo ambiente, em situações típicas de compra. Como exigência adicional, é necessário utilizar um computador para produzir a sobreposição dos objetos virtuais aos reais, uma câmera para capturar a imagem do meio e a impressão dos marcadores correspondentes às ferramentas utilizadas para provar as roupas virtualmente. Figura 1. Acesso ao Catálogo de produtos usando marcadores

3 Na Figura 1 está a representação do uso do sistema PROVAR pelo usuário. Ele escolhe no catálogo, que contém todas os itens separados por seções, onde cada seção apresenta uma peça de roupa com uma página relativa aos tamanhos e outra correspondente ao item e suas variações em cores, texturas e marcas. Após escolher o que experimentar, o usuário seleciona os marcadores correspondentes e posiciona-se à frente de um monitor com uma câmera acoplada que irá ler o marcador correspondente. Em seguida, o usuário utiliza o marcador de inspeção e ativa o grupo de objetos que corresponde à peça de roupa escolhida. Para trocar para as variações das peças de roupa, o usuário utiliza o marcador de controle. 4. Requisitos computacionais da interface O Sistema PROVAR necessita de um computador, uma webcam e um monitor de vídeo. O computador permite ler a imagem recebida pela câmera, entender os objetos por meio de software, sobrepor o objeto real por seu correspondente virtual e reproduzir a imagem modificada no monitor. A câmera é utilizada para capturar a imagem real e transferi-la ao computador. O monitor externo é a saída exibida ao usuário para que ele possa ver o ambiente real simultaneamente aos objetos virtuais, produzindo a imersão da RA. Para usar o PROVAR, é necessário que esteja instalado o Sistema Operacional Windows XP, Windows Vista ou Windows 7, que suportam a utilização do Sistema de Autoria Colaborativa em Realidade Aumentada (SACRA). O SACRA foi adotado por tratar-se de uma ferramenta livre, indicada para a prototipagem rápida de aplicações de RA. Possui recursos para som, imagem e animação, além de possibilitar interações com múltiplos marcadores. A Figura 2 representa o ambiente do SACRA. Os objetos associados devem ser do tipo VRML (*.wrl), modelados por meio de ferramentas de autoria como o Vivaty Studio ou Google Sketch up, produzindo objetos virtuais que são carregados pelo SACRA na interação entre um marcador de inspeção com uma esfera de colisão, como apresentado na Figura 3. O sistema SACRA fornece suporte a arquivos de áudio para ajudar na imersão do objeto ao campo da realidade, apresentar explicações de funcionamento ou fazer descrição de objetos, sendo necessário que o arquivo seja do formato WAVE (*.wav) Os marcadores são cartões de papel com imagens representando as funções e o suporte de objetos virtuais do SACRA. A câmera capta a imagem no cartão e o computador lê a imagem e projeta sobre ela o objeto virtual, permitindo a manipulação dos objetos. O sistema atual do SACRA usa 14 cartões, cada qual com uma função específica, que são descritos na Tabela 1. Tabela 1. Marcadores do SACRA Apagador Apaga objeto 3D Bloqueio Não permite alterações num marcador Controle Altera objeto 3D associado a marcador Cópia Copia objetos 3D Inspeção Ativa/Desativa objetos 3D Rastro Define rastro de movimentação Referência (Marcadores 1 a 6) Associam objetos 3D utilizados Status Visualiza a situação do sistema Transporte Movimentar objetos 3D Figura 2. Sistema SACRA [14] 5. Tipos de interfaces implementadas Para a construção da interface do provador virtual estão associados os marcadores de referência 2, 3, 4, 5, 6 e dos marcadores de inspeção e controle para manipulação do sistema, onde foram tomadas duas construções para o sistema, Interface baseada num único ponto associado a um marcador e interface baseada em múltiplos pontos associados a um marcador.

4 5.1. Interface baseada em um único ponto associado a um marcador Este tipo de interface requer a utilização de apenas um ponto de contato para visualização dos itens da loja. Neste caso, um marcador carrega as peças de roupa de uma loja, ou as cores de uma determinada peça, ou as texturas de uma determinada peça, ou os tamanhos das peças de roupa. Nesta interface não há necessidade de ativação e desativação de objetos virtuais por meio do marcador de inspeção, pois são únicos no marcador de referência e no programa. Entretanto, é necessário ativar os pontos a partir de um terminal, usando a (minúsculo) para exibir e A (maiúsculo) para desativar. Marcador de inspeção Objeto associado a um marcador desativado Nesta interface, a ativação e desativação de pontos por meio do marcador de inspeção devem ser constantes na hora de trocar o objeto que se deseja vestir, pois a não desativação resultará em ocultação ou sobreposição do objeto desejado. 5.3 Aspectos importantes da implementação Durante a implementação foram enfrentadas algumas dificuldades, como as destacadas a seguir. Iluminação. Iluminação é um fator limitante no uso dos marcadores, que acaba atrapalhando o posicionamento durante a elaboração e inclusão dos objetos e na captura e visualização dos marcadores por parte da câmera. Posicionamento de pontos de contato. A colocação de pontos de contato apresenta uma dificuldade relativa à distância ao centro do marcador, pois quanto mais próximo do marcador, mais fácil a sua colisão e, quanto mais longe, mais difícil a colisão. Incompatibilidades na leitura de arquivos. O SACRA apresenta uma incompatibilidade de uso de arquivos do tipo GIF com fundo transparente. Para utilização de roupas a partir de imagens, torna-se necessário o uso de modelagens para cada peça. 6. Utilização da interface Objeto Ativado Figura 3. Ativação de ponto por meio da inspeção 5.2 Interface baseada em múltiplos pontos associados a um marcador Este tipo de interface associa a um mesmo marcador um conjunto de itens afins, agrupando tipos de peças distintas e variações de cores e texturas simultaneamente, como, por exemplo, camisa de manga longa e manga curta com variação de cores e texturas associadas a um marcador. Em um outro marcador, o cliente pode encontrar outro item de vestuário, com suas respectivas variações Uso da interface baseada em único ponto associado a um marcador O usuário ao inicializar o sistema seleciona a ação correspondente a uma das interfaces do SACRA, fazendo com que o sistema execute um aplicativo para cada ação do sistema. Na Figura 4 o estado zero é a imagem física do usuário com o marcador em estado desligado, que com a aproximação do marcador de controle ativa o estado 1, objeto camisa. Na Figura 5, temos a apresentação da troca do estado ativado 1, camisa cor branca, pelo estado ativado 2, camisa cor verde, por meio da interação do marcador de controle. Nesta interface os objetos visualizados estão numa lista consecutiva associados a um único ponto de contato num marcador, para que o usuário selecione o tipo de vestimenta que deseja. O usuário utiliza o marcador de inspeção para ativar os objetos virtuais que se posicionam sobre a camisa e utilizando o marcador de controle troca o objeto virtual e permite a visualização das cores e

5 texturas disponíveis num determinado objeto associados ao ponto de contato do marcador. Após a seleção da peça, pode dar continuidade á compra do item disponibilizado pelo PROVAR. Imagem representando marcador desativado representando o ambiente físico. Estado Ativado 1 do tipo Camisa do sistema PROVAR Por meio do marcador de inspeção ampliase o meio físico. Camisa virtual representando a realidade aumentada. O marcador controle troca o objeto 1 pelo seguinte. Estado ativado 2 do tipo Camisa representand o a toca de cor. Figura 4. Ativação da camisa 6.2. Uso da interface baseada em múltiplos pontos associados a um marcador Nesta interface o usuário trabalha com múltiplos pontos associados a um marcador reunindo em um mesmo marcador variados conjuntos de objetos com funções afins como setor de roupas masculinas e especializando em camisaria, camisas de manga curta com suas cores e texturas, camisas de manga longa com suas cores e texturas, entre outras camisas. Na Figura 6 há três pontos de contato associado ao marcador, carregando conjuntos de objetos afins ao mesmo tempo. Figura 6. Interface com Múltiplos Pontos 7. Conclusão Figura 5. Troca de cor da Camisa O comércio eletrônico vem se expandindo significativamente, tanto a nível nacional quanto a nível internacional. O desenvolvimento de interfaces para comércio eletrônico com realidade aumentada pode contribuir significativamente para essa área de negócios, trazendo ao cliente um diferencial na hora de comprar um produto baseado em experimentação. Este trabalho apresentou uma interface para comércio eletrônico, baseada em RA (o Sistema PROVAR), que apóia a escolha de produtos que precisam ser experimentados pelo cliente, tais como itens de vestuário. O desenvolvimento do Sistema PROVAR utilizou a ferramenta SACRA [14], o que facilitou a implementação e permitiu agregar os recursos típicos de RA, como navegação e interação no ambiente, assim como enriquecimento do ambiente real com objetos virtuais. Desta forma, cria-se a possibilidade do consumidor, utilizando o Sistema PROVAR, experimentar itens de vestuário oferecidos pela loja e chegar a uma escolha do que lhe interessa, com maior segurança para a compra.

6 Foram implementadas duas alternativas de uso do PROVAR: alternativa (1) - Interface baseada em um único ponto associado ao marcador; e alternativa (2) - Interface Baseada em múltiplos pontos associados a um marcador. Uma análise comparativa preliminar das duas alternativas implementadas, considerando-se o protótipo atual, levou às seguintes considerações: Na alternativa (1), a manipulação é mais fácil e rápida, mas muito mecânica, necessitando de diferentes marcadores para definir diversos objetos e variações de tamanho, cor e textura, ou utilização de diversas aplicações para fins diferentes. Na alternativa (2), ocorre uma diminuição do uso de marcadores, mas exige-se maior cuidado na hora de provar as roupas, tendo-se que constantemente ativar e desativar pontos na tela. Como cada ponto corresponde a objetos completos, tem-se uma lista de vários objetos associados a um ponto, o que pode tornar cansativo experimentar todos os objetos para poder realizar uma escolha. Na continuidade do trabalho, será implementada uma versão mais avançada do Sistema PROVAR, utilizando o FLARToolKit [15] e interfaces de hardware, como o Wii Remote, na qual as limitações do atual protótipo deverão ser eliminadas. 8. Agradecimentos Os autores agradecem à FAPEMIG pela bolsa PIBIC/UNIFEI concedida, que proporcionou o desenvolvimento do projeto. 9. Referências [1] R. Azuma A Survey of Augmented Reality. Presence, Teleoperators and Virtual Environments, 1997, p [2] R. Azuma et al. Recent Advances in Augmented Reality. IEEE Computer Graphics and Applications, Nov 2001, p [3] M. Billinghurst, and H. Kato. Collaborative Augmented Reality. Communications of the ACM, Jul. 2002, p [4] M. Billinghurst, R. Grasset, and J. Looser. Designing Augmented Reality Interfaces. SIGGRAPH Computer Graphics, Feb. 2005, p Proceedings of the Working Conference on Advanced Visual Interfaces, Trento, Italy, 2002, p [6] K. Dempski. Context-sensitive e-commerce. Proc. of the ACM Conference on Human-Factors in Computing Systems, The Hague, Netherlands, 2000, p [7] T.G. Kirner, C. Kirner, and P.T. Aquino Jr. Development of a Virtual Reality-based Interface to Support E-Commerce. Proceedings of the 3 rd IFIP Conference on e-commerce, e- Business, and e-government, Guarujá, SP, 2003, p [8] Kirner, C., and R. Siscouto (Org.). Realidade Virtual e Aumentada: Conceitos, Projeto e Aplicações. Porto Alegre, RS: SBC, [9] Kirner, C., and H. Tori. Fundamentos de Realidade Aumentada. In: Kirner, C., R. Tori, and R. Siscoutto. (Ed.) Fundamentos e Tecnologia de Realidade Virtual e Aumentada, Porto Alegre, RS: SBC, 2007, p [10] Laudon, K.C, and J.P. Laudon. Sistemas de Informação Gerenciais. São Paulo: Pearson/Prentice-Hall, [11] Lepouras, G., and C. Vassilakis. Adaptative Virtual Reality Shopping Malls. IGI-Global, [12] P. Rothman. Comércio Eletrônico Cresce 25% no Brasil. Info Online, 19/05/2009. Disponível em: < Acesso em: 21/10/2009. [13] A. Sanna, C. Zunino, and F. Lamberti. HAVS: a human animated VRML-based virtual shop for e-commerce. Proceedings of the 6th World SCI Multiconference, 2002, p [14] R. Santin. SACRA - Sistema de Autoria em Ambiente Colaborativo com Realidade Aumentada. Dissertação Ciência da Computação, UNIMEP, Piracicaba, [15] Saquosha.Net. Start-up Guide for FlartoolKit. Disponível em < Acesso em 22/06/2010. [16] VINCE, J. Introduction to Virtual Reality. Londres: Springer-Verlag, [17] R. Yamada, and K. Kishimoto. Development of an Augmented Reality based Catalog for Electronic Commerce. Proceedings of the IEEE IECON Conference, 2002, p [18] L. Yuzhu, and S. Smith. Augmented Reality E- Commerce Assistant System: Trying While Shopping. Proceedings of the Human-Computer Interaction Conference, 2007, p [5] L Chittaro, and R. Ranon. New Directions for the Design of Virtual Reality Interfaces to E-Commerce Sites.