Desenvolvimento de Cenários com Recursos de Realidade Virtual e Softwares de Modelagem 3D

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1 Desenvolvimento de Cenários com Recursos de Realidade Virtual e Softwares de Modelagem 3D Leonardo Pastorino 1, Cristina Haguenauer 1, Gerson Gomes Cunha 2 1 Laboratório de Pesquisa em Tecnologias da Informação e da Comunicação Universidade Federal do Rio de Janeiro (LATEC/UFRJ) latec@ufrj.br 2 Grupo de Realidade Virtual aplicada do Laboratório de Métodos Computacionais em Engenharia GRVa/LAMCE/COPPE - Universidade Federal do Rio de Janeiro grva@lamce.ufrj.br Resumo Este trabalho descreve o desenvolvimento de um protótipo de Ambiente Virtual utilizando diversas ferramentas de modelagem 3D, com o uso de ferramentas de modelagem, que permitem a criação de cenários por pessoas sem o conhecimento da linguagem VRML. Palavras Chave: Realidade Virtual, VRML, Ambientes Virtuais. Developing Scenarios with Virtual Reality and 3D Modeling Abstract This paper describes the development of a virtual environment prototype using a variety of 3D modeling tools, with the use of modeling tools that allow the creation of scenarios, by people without the knowledge of VRML programming language. Key-words: virtual reality, VRML, virtual environments. 31

2 Introdução O objetivo deste estudo é reproduzir o ambiente da entrada e das salas de exposição do Museu Nacional, localizado na Quinta da Boa Vista, no bairro de São Cristóvão Rio de Janeiro, em um ambiente virtual tridimensional, para disponibilização na internet. Com o uso das técnicas de realidade virtual, é possível reproduzir ambientes reais e fazer com o navegante se sinta como se estivesse passeando pelo espaço físico real. O protótipo objeto do estudo, permitirá que a representação virtual do museu seja disponibilizada na internet possa ser navegada por um visitante em qualquer lugar do mundo. O Protótipo Neste estudo, foram utilizadas as ferramentas da Parallel Graphics para a criação da dos ambientes. Em um estudo anterior (Haguenauer ET AL 2008), este ambiente foi desenvolvido com a utilização do editor de cenários que acompanha o jogo Unreal. O cenário desenvolvido no estudo atual foi baseado neste cenário que, pode ser visto na fig.1. 32

3 Figura 1 Cenário criado no editor de cenários do jogo Unreal Para a construção das salas, do pátio interno e para a modelagem das portas, janelas e da escada do pátio, foi utilizado o aplicativo Internet Space Builder (ISB), da Parallel Graphics (figura 2). O ISB facilita a construção de objetos 3D, pois possui primitivas para a criação dos objetos 3D básicos, como cubos, esferas, cones, etc. Esses elementos podem ser sobrepostos, cortados ampliados ou diminuídos, facilitando a construção de objetos mais complexos. Além disso, a ferramenta possui uma vasta coleção de imagens e texturas que podem ser aplicadas a estes objetos (Costa 2000). 33

4 Figura 2 Tela principal do ISB As bases de exposição, as colunas da escada e o banco do pátio interno foram criados pelo aplicativo de modelagem 3D Blender e exportados para VRML pelo próprio aplicativo. Por fim, a ferramenta Internet Scene Assembler (ISA), também da Parallel Graphics, foi utilizada para a integração dos objetos modelados no ISB e no Blender. Análise do Processo A primeira dificuldade encontrada para a elaboração do modelo foi determinar as dimensões dos objetos virtuais de forma a transmitir um maior grau de realismo do cenário modelado. Na primeira tentativa de modelagem do cenário, o resultado obtido não transmitiu ao usuário um grau de realidade aceitável. A visão do protagonista ficou muito próxima do chão, o que passa a percepção que todas as dimensões do cenário virtual estão 34

5 maiores do que as dimensões que o cenário real possuí. A primeira tentativa de construção do cenário está ilustrada na figura 3. Figura 3 Primeira tentativa de criação do cenário Para dificultar ainda mais o dimensionamento dos objetos, o ISB não oferece nenhuma forma de determinar com precisão as medidas lineares dos objetos, a melhor forma de ajustar o tamanho dos objetos foi com a utilização da grid e da função snap to grid, que faz com que o posicionamento e redimensionamento dos objetos fiquem alinhados com uma grade que é desenhada na tela pelo aplicativo para referência do usuário. Com a experiência adquirida na primeira tentativa, uma segunda tentativa de construção do cenário foi iniciada, onde as salas, as portas, os portais e as janelas foram reconstruídos com dimensões que transmitem um grau de realismo mais convincente. 35

6 Também foram encontradas dificuldades na utilização de objetos criados anteriormente no aplicativo de modelagem 3D Blender. Os objetos foram exportados para VRML utilizando a função disponível para esta finalidade no Blender e adicionados ao cenário criado. Porém, o resultado dessa operação não foi o esperado inicialmente e os objetos ficaram com dimensões incompatíveis com as dimensões do cenário modelado, além de apresentarem orientação espacial em desacordo com a orientação do cenário. Esse problema foi satisfatoriamente solucionado com o ajuste destes objetos no aplicativo Blender antes de efetuar a operação de exportação para VRML. Para solução do problema de orientação espacial, o posicionamento da câmera do Blender (coordenadas do observador) foi ajustado para o ponto 0, 0, 0 e o objeto foi posicionado e alinhado em frente à câmera. Para solução do problema das dimensões do objeto, foram feitas várias tentativas de redução do tamanho dos objetos, exportação para VRML e importação no cenário até que as dimensões dos objetos parecessem compatíveis com as dimensões do cenário. Uma das estruturas que deu um mais trabalho para a modelagem e importação foi o corrimão da escadaria. Foram utilizados os pilares do corrimão, modelados em outro estudo (Haguenauer ET AL, 2008) no aplicativo Blender, porém o corrimão em si teve que ser reconstruído usando as funcionalidades do ISB. O novo corrimão foi construído em segmentos e posicionados sobre os pilares, a partir de um agrupamento de objetos com todos os segmentos do conjunto. A seguir, foi feita uma cópia do agrupamento com espelhamento e a cópia foi posicionada ao lado esquerdo da escada para representar o outro corrimão. O resultado está representado na figura 4. 36

7 Figura 4: Modelagem do corrimão no ISB. Conclusões Apesar das dificuldades, a experiência na construção do protótipo, comprovou que é possível a criação de cenários virtuais com as ferramentas descritas neste estudo. O resultado obtido com o protótipo desenvolvido neste estudo conseguiu balancear a qualidade necessária para transmitir ao usuário a sensação de passear pelo ambiente virtual com um desempenho que permite que este seja disponibilizado em um sítio da internet e ser acessado de qualquer computador que esteja interligado à rede mundial de computadores. 37

8 Referências Braga, I. F. (2007) Realidade Aumentada em Museus: As Batalhas do Museu Nacional de Belas Artes, RJ, Tese D.Sc, Tese D.Sc, Coppe Sistemas-UFRJ, Rio de Janeiro. Costa, R. M. E. M. (2000) Ambientes Virtuais na Reabilitação Cognitiva de Pacientes Neurológicos e Psiquiátricos, Tese D.Sc, Coppe Sistemas-UFRJ, Rio de Janeiro. Haguenauer, C.J. et al (2008). Projeto Museu Virtual: Criação de Ambientes Virtuais e Objetos de Aprendizagem com Recursos e Técnicas de Realidade Virtual. Revista Realidade Virtual. Volume 1, No 1, Janeiro/abril de Pereira, H. C. S and ULBRICHT, V. R. (2004) Os Museus Virtuais, CONAHPA - Congresso Nacional de Ambientes Hipermídia para Aprendizagem, Florianópolis. Sobre os Autores Leonardo de Santa Marinha Pastorino de Almeida Possui graduação em Processamento de Dados pela Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (1997). Atualmente faz parte da equipe de pesquisadores do Projeto Museu Virtual, que está sendo desenvolvido pelo Grupo de Realidade Virtual Aplicada do Laboratório de Métodos Computacionais em Engenharia (LAMCE/COPPE/UFRJ) em Parceria com o Laboratório de Pesquisas em Tecnologias da Informação e da Comunicação - LATEC/UFRJ. Tem experiência na área de Processamento de Dados, com ênfase em Software Básico. Cristina Jasbinschek Haguenauer Graduada em Engenharia Civil pela UERJ (1985), Mestre em Engenharia pela PUC-RJ (1988) e Doutora em Ciências de Engenharia UFRJ (1997). Atualmente é professora Associada da Universidade Federal do Rio de Janeiro. Atua em ensino, pesquisa e consultoria na área de Tecnologias da Informação e da Comunicação, com foco em Educação a Distância, Capacitação Profissional, Formação Continuada, Produção de Hipermídia, Jogos Educativos, Ambientes Virtuais de Aprendizagem, Portais de Informação e Realidade Virtual. 38

9 Gerson Gomes Cunha Doutor em Engenharia Civil pela COPPE/UFRJ (2004), Mestre em Engenharia Civil pelo Programa de Engenharia Civil da COPPE/UFRJ (1991), Graduado em Engenharia Civil pela UFRGS (1985). Atualmente é Engenheiro/Pesquisador da Universidade Federal do Rio de Janeiro, Sócio Gerente da Simset Tecnologia de Simulação Ltda., Pesquisador da Fundação COPPETEC. Coordenador do Grupo de Realidade Virtual aplicada do Laboratório de Métodos Computacionais em Engenharia (LAMCE/COPPE/UFRJ). Tem experiência na área de Ciência da Computação, atuando principalmente nos seguintes temas: Realidade Virtual, Computação Gráfica, Plataformas Flutuantes, Exploração de Petróleo. 39

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