Web Viewers para Ambientes Imersivos: Uma proposta de framework avaliativo

Web Viewers para Ambientes Imersivos: Uma proposta de framework avaliativo Andressa Falcade andressafalcade@gmail.com Fabrício Herpich fabricio.herpich@gmail.com Aliane Loureiro Krassmann alkrassmann@gmail.com Luiz Evandro Garcia da Silva luizevandro.silva@gmail.com Roseclea Duarte Medina roseclea.medina@gmail.com Rafaela Ribeiro Jardim rafa.rjardim@gmail.com ABSTRACT Access the graphical interface of an immersive virtual environment occurs from a software, called viewer. Currently there are some of those viewers available throughout the World Wide Web, independent from complex facilities and configurations: the web viewers. Against this backdrop, this study aims to develop a proposal for an evaluation framework, according to the identified characteristics of the web viewers raised on this research, in order to assist educational institutions on choosing the one that best suits their context. RESUMO O acesso a interface gráfica de um ambiente virtual imersivo ocorre a partir de um software, denominado viewer. Atualmente existem diversos desses viewers disponibilizados através da Rede Mundial de Computadores, independente de instalações e configurações complexas: os web viewers. Diante desse cenário, este trabalho buscou desenvolver uma proposta de framework de avaliação, considerando as características identificadas nos web viewers levantados na pesquisa, a fim de auxiliar os usuários na escolha do que melhor se adapte ao seu contexto. Descritor de Categorias e Assuntos K.3.2 [Computer and Information Science Education]: Information systems education Computer Science Education and Information Systems Education Termos Gerais Permission to make digital or hard copies of all or part of this work for personal or classroom use is granted without fee provided that copies are not made or distributed for profit or commercial advantage and that copies bear this notice and the full citation on the first page. To copy otherwise, or republish, to post on servers or to redistribute to lists, requires prior specific permission and/or a fee. XXXXXXXXXXXXX As informações serão preenchidas no proceso de edição dos Anais. Documentation, Design, Experimentation. Palavras Chaves Evaluation of web viewers, viewers, virtual worlds, immersive virtual environments 1. INTRODUÇÃO A utilização de tecnologias digitais na educação está se tornando cada vez mais frequente. Ferramentas como jogos sérios, mundos virtuais (MVs) e ambientes virtuais de aprendizagem estão sendo inseridos em instituições educacionais, como forma de oportunizar um modo de estudar mais dinâmico e interativo, por meio de um ambiente comum à maioria dos estudantes, os jogos digitais. Nesse contexto, os mundos virtuais, descritos por [1], são ambientes online persistentes gerados por computador e utilizados para interação entre pessoas como se elas estivessem no mundo real, podendo ser para trabalho, lazer, conhecimento, treinamento, entre outras funcionalidades. Neles não existem barreiras ou fronteiras, esses ambientes fazem fluir a informação, construindo e partilhando conhecimentos [2]. Contudo, para que o mundo virtual possa ser visualizado, é necessária a utilização de um viewer, ou visualizador, que, segundo [3] mantém a conexão entre o usuário e o ambiente virtual tridimensional, permitindo a interação com objetos e demais elementos existentes nele, sendo que essa interação acontece a partir de avatares. Até o presente momento existem vários viewers desktop, ou seja, que requerem instalação local, já difundidos no mercado de jogos digitais e mundos virtuais, como o FireStrom Viewer [4], Imprudence [5] e o Singularity [6], porém, como já mencionado, esses softwares necessitam de instalação e configuração no computador e, a partir deste requisito, surgiu a necessidade de facilitar o uso de mundos virtuais através de visualizadores web. 587

Para usar a tecnologia web viewer, é necessário apenas um computador de pequeno porte com conexão à internet. Além disso, as interligações geográficas em tempo real são otimizadas quando o acesso é realizado dessa forma. Com essa nova perspectiva de utilização, surgiu a necessidade de avaliar essa tecnologia que pode ser melhor aproveitada no âmbito educacional. Para tanto, o objetivo deste trabalho é propor um framework para avaliação de web viewers, auxiliando no apoio à decisão, podendo permitir tanto uma análise comparativa entre eles, quanto a identificação daquele que melhor se enquadra no contexto do usuário. O artigo está estruturado da seguinte maneira: na seção 2 é apresentada a conceitualização sobre ambientes virtuais imersivos. Na seção 3, são expostos os web viewers explorados por esta pesquisa e elencadas as suas principais características. Já na seção 4 está estruturada a proposta de framework de avaliação e discussão dos critérios abordados e na seção 5 o artigo é finalizado com as considerações finais. 2. AMBIENTES VIRTUAIS IMERSIVOS Ambientes virtuais imersivos, são espaços virtuais tridimensionais onde o usuário pode mover o avatar, que é uma figura que simula o ser humano [7]. Esses ambientes também são chamados de mundos virtuais (MVs) ou metaversos como o Second Life [8], o Open [9] e OpenWonderland[10]. O Second Life (SL) é um mundo virtual online que foi disponibilizado para os usuários em junho de 2003 pela Linden Labs, registrando até 2008, 13 milhões de contas [11]. [12] comenta que o SL é uma das plataformas pioneiras no desenvolvimento de mundos virtuais 3D e para [13], é uma plataforma de virtual de realidade digitalizada em 3D, porém não é uma plataforma livre, sendo esse um ponto negativo no âmbito educacional, segundo [14], envolve o pagamento de mensalidades. O Openulator é um servidor open source multiplataforma e multiusuário, utilizado para criar mundos virtuais com acesso por vários clientes em vários protocolos [9]. Segundo [15] ele é formado por dois componentes principais: um servidor que hospeda o mundo virtual e um programa cliente que é executado no computador do usuário e que se comunica com o servidor. Para [12], é uma ferramenta compatível com o SL e com protocolos de comunicação com outras plataformas. Os autores ainda comentam que, a pesar do Open não ser a única plataforma com código aberto, ele se destaca por ter uma grande quantidade de desenvolvedores e usuários, além de possuir uma rica interface gráfica e funcionalidades de comunicação e modelagem simples e interativas [12]. O OpenWonderland é outra ferramenta de código aberto, desenvolvida com o objetivo de permitir a colaboração de forma síncrona, colocando em prática a infraestrutura para federação para permitir a Web 3D [16]. Uma das características que favorecem a sua utilização dentro do ambiente educacional é a integração do MV com o Ambiente Virtual de Aprendizagem Moodle, muito difundido nas instituições de ensino, como instrumento de apoio pedagógico. Para atender às expectativas destes usuários, os viewers para ambientes educacionais devem estar alinhados aos objetivos da proposta pedagógica a ser desenvolvida, de forma contribuir com o contexto disciplinar. 3. VIEWERS E SUAS CARACTERÍSTICAS Os viewers são ferramentas que, entre outros propósitos, estabelecem o vínculo entre os usuários e o mundo virtual, permitindo, inclusive configurá-lo, para melhor atender às necessidades de seus usuários. Conforme [17], os viewers oferecem uma interface entre o usuário e o metaverso. Dessa forma, ao se trabalhar com MVs, a escolha de um viewer é tarefa imprescindível e, portanto, requer muita atenção, pois é através destas ferramentas que os usuários, representados por seus avatares, irão navegar no ambiente tridimensional imersivo e realizar suas interações. Neste sentido, [3] e [18] citam como características relevantes de um viewer: Seleção e gerenciamento de grid: diz respeito às opções de mundos virtuais disponíveis para conexão e às configurações que podem ser realizadas no visualizador, conforme as preferências dos usuários; Tipo de licença: diz respeito à licença utilizada pelo viewer (BSD, GLP...); Sistemas operacionais suportados: refere-se aos sistemas operacionais suportados ou compatíveis com o visualizador (Windows, Linux...); Importação de objetos de repositórios online (em XML): permite importar objetos de repositórios online na extensão XML; Importação de objetos modelados (DAE): possibilita a importação de objetos modelados na extensão DAE; Visualização de objetos (DAE e XML): permite visualizar os objetos importados nas extensões XML e DAE; Importação de objetos multimídia: aceita a importação de objetos multimídias, e.g., imagens, sons e vídeos; Criação de objetos: que permitem criar objetos dentro do mundo virtual; Suporte a linguagens de programação (e.g. OSSL): suporte ao uso de linguagens de programação; Ajustes ao nível de detalhamento dos gráficos: admite ao usuário ajustar o nível de detalhamento gráfico, conforme sua preferência; Ajustes da largura de banda e cache utilizadas: o usuário pode ajustar a largura de banda e de cache a ser utilizada durante os acessos. 3.1. Web Viewers Além dos viewers instaláveis explanados na seção anterior, existem as alternativas web, que vem sendo desenvolvidas nos últimos anos. Um dos benefícios de utilizar um web viewer é que o mesmo não requer instalações adicionais, já que o serviço é hospedado na web ou na cloud computing. Assim, é possível reduzir custos e otimizar recursos tecnológicos, pois pode-se utilizar computadores com baixa capacidade de processamento. Nessa perspectiva, a seguir são apresentados os web viewers que foram utilizados para compor a proposta de framework avaliativo. 3.1.1. TipoDean Além das regiões de teste acessadas neste estudo, o web viewer TipoDean disponibiliza uma ferramenta de conversão de mundos virtuais desenvolvidos em Open e Second Life para Unity 3D [19]. Essa conversão permite aos desenvolvedores acrescentar 588

objetos dentro do ambiente sem perder as informações que ele já possuía. Para isso, passa pelos desenvolvedores da empresa. No site oficial não há especificação de valor cobrado por esse serviço [20]. No contexto educacional, este web viewer permite, além da interação entre estudantes geograficamente distantes através de um ambiente tridimensional acessado pelo computador, permite às instituições de ensino a utilização de seu próprio mundo virtual na web, pela conversão em Unity 3D, desde que ele tenha sido desenvolvido nos formatos do Open ou Second Life. 3.1.2. SandBox O SandBox é um sistema open source baseado em computação na nuvem, que propõe um ambiente colaborativo com características de multi-usuários, permitindo inclusive a criação de mundos onde os usuários podem interagir e jogar [21]. Também possibilita a construção de jogos e simulações, e o compartilhamento dos mesmos, sendo esta uma característica muito importante na utilização para fins educacionais. Assim, com esse visualizador web é possível criar e configurar um mundo virtual personalizado e pervasivo, com a identidade de uma instituição educacional e a aparência de um local específico, como laboratório, sala de aula, ou campus universitário. 3.1.3. 3D Xplorer A ferramenta 3D Xplorer é um visualizador 3D interativo e baseado na web, ou seja, não requer download ou instalação de plugins e softwares, podendo ser executado em qualquer navegador de computador ou dispositivo móvel [22]. No campo educacional, o web viewer 3D Xplorer pode ser utilizado na realização de webconferências em um ambiente tridimensional, entre professores, alunos e comunidade de forma interativa, pois o usuário dispõe de uma tela para apresentação de slides ou transmissão de áudio e vídeo em tempo real, e os estudantes podem conversar entre si por meio de chat de texto ou voz, além de poder fazer indagações ao conferencista. 3.1.4. Cube3 O Cube3 é uma ferramenta que faz uso do Unity3D [19] e possibilita acesso a regiões já implementadas. Dentre elas, duas destacam-se: Officepodz, para apresentações de mundos virtuais corporativos e reuniões online; e Campuspodz, simulando as instalações físicas de uma universidade ou instituição acadêmica [23]. Este web viewer possui configurações funcionais e de aparência pré-estabelecidas. Sendo assim, é indicado para aqueles que desejam utilizar um mundo virtual para um fim rápido, que não necessita de grande personalização ou interatividade. No contexto acadêmico, ele pode ser utilizado em uma aula demonstrativa de imagens 3D, computação gráfica, tecnologias educacionais, jogos, entre outros. 3.1.5. ReactionGrid O ReactionGrid é outra ferramenta que faz o uso do plugin de Unity3D, possibilitando assim, criar, publicar e gerenciar seu próprio mundo virtual e incorporá-los em páginas web ou acessálos a partir de dispositivos móveis [24]. Além disso, viabiliza o acesso a versões de teste, de modo restrito. Por meio do kit Jibe é possível criar, publicar e gerenciar seu próprio mundo virtual. O desenvolvedor pode hospedar sua região na ReactionGrid ou em servidores próprios. Os preços variam de 30 a 2.245 dólares mensais [24]. Esse visualizador web também oferece, de forma gratuita para teste, ambientes virtuais imersivos pré-configurados, que podem, por exemplo, proporcionar momentos de interatividade entre alunos. 3.1.6. Pixie Viewer O web viewer PixieViewer desponta como uma potencial ferramenta educacional, pois viabiliza o acesso a mundos virtuais e ambientes 3D que podem apoiar o processo ensinoaprendizagem [25]. Além disso, possibilita a visualização de simulações, entre outras atividades que podem ser disponibilizadas por meio deste recurso, enriquecendo a proposta pedagógica de uma disciplina ou curso. Isso é válido especialmente em aulas práticas, onde a realização de testes é algo que requer muito investimento devido ao alto custo para a aquisição e manutenção de equipamentos e instalações de laboratórios específicas. 4. PROPOSTA DE FRAMEWORK AVALIATIVO O poder computacional limitado ou reduzido é a realidade de muitas instituições educacionais, o que pode desestimular o investimento em inovações tecnológicas que possibilitem uma melhora no processo ensino-aprendizagem, como Mundos Virtuais. Os web viewers despontam como uma alternativa para ambientes educacionais que pretendem acessar a MVs, externos ou internos às instituições, porém não contam com infraestrutura computacional suficiente para disponibilizá-los nos seus laboratórios ou servidores. A metodologia deste trabalho, visando a criação de uma proposta de framework de avaliação de web viewers, teve como roteiro as etapas a seguir: Revisão bibliográfica sobre web viewers; Busca de web viewers existentes e análise de suas principais características e funcionalidades. Formulação dos parâmetros de avaliação com base nos trabalhos de [3], [25] e [17]. Elaboração de uma proposta de avaliação qualitativa e tecnológica de web viewers. Para realizar a avaliação das ferramentas selecionadas e com base em [3] e [26], elencou-se dez critérios julgados como importantes e que devem ser contemplados por web viewers para ambientes virtuais imersivos. Esses critérios são apresentados na Tabela 1. De forma a facilitar a compreensão da qualidade e eficiência de cada web viewer, as possíveis respostas para cada critério foram convertidas em valores. Definiu-se, e, às quais foram atribuídos os valores, 10, 5 e 0, respectivamente, baseando-se na escala Likert [27] para computação dos dados e avaliação dos resultados. Por meio desses dados, é possível atribuir uma nota global para o web viewer. Quando somados de forma simples, a menor nota possível é zero (0), e a maior nota possível é cem (100). Isso facilita na identificação rápida dos web viewers que mais atendem aos critérios avaliados, bem como, dos que menos atendem aos critérios avaliados. 589

Tabela 1 Framework avaliativo de web viewers Ordem Critério Descrição Avaliação Permite aos usuários realizarem conexão em outros mundos 1 Compatibilidade virtuais de sua preferência, e.g. Open e SecondLife. Regiões com Oferece regiões para que os usuários testem e verifiquem o 2 Livre acesso serviço antes de outras ações. Oferece alguma funcionalidade inovadora, e.g. conversa por 3 Serviços chat e áudio, NPCs (Non-player Character), melhor experiência com gráficos tridimensionais. 4 5 6 7 8 9 10 Integração com as Redes Sociais Visualização do Ambiente Acesso em Navegadores Acesso em Dispositivos Móveis Importação de Objetos Criação de Objetos Download e Instalação de Plugin Possibilita a integração com redes sociais, e.g. Twitter e Facebook. Possibilita a visualização do ambiente virtual imersivo corretamente, sem falhas durante o uso de diferentes navegadores e dispositivos, como também na importação de objetivos de diferentes extensões. Possui fundamentos de um web design responsivo diante de diferentes navegadores, oferecendo os mesmos serviços, com a mesma qualidade, independente do navegador utilizado pelo usuário para efetuar o acesso. Possui os fundamentos necessários para se adaptar às características do dispositivo móvel, e.g. tamanho de tela, capacidade de processamento, entre outras. Funcionalidades que a ferramenta oferece, como permitir importação de objetos modelados em 3D ou de objetos encontrados em repositórios online, e.g. Google SketchUp [37] e Zadaroo [38]. Capacidade de criação de objetos 3D relacionados ao conteúdo proposto no ambiente. Capacidade de ser independente de outros softwares ou plugins, não exigindo instalações ou configurações por parte do usuário. As características elencadas para esta análise são as principais funcionalidades que um web viewer deve possuir. A seguir são exemplificados alguns aspectos e seu uso no âmbito educacional. O critério 1 Compatibilidade, diz respeito à integração com outros MVs, como os comerciais SecondLife e The Palace, possibilitando extensões nos ambientes. O critério 2, Regiões com Livre acesso, reflete a possibilidade de teste de uma versão demo, antes da instalação da versão completa. Essa facilidade permite analisar rapidamente alguns aspectos do MV, como aparência e resolução. Os Aspectos como boa visualização do ambiente e poder de interação com objetos, como descritos nos critérios 3 e 5, respectivamente Serviços e Visualização do Ambiente, podem ser um diferencial para a escolha do web viewer. Quanto mais completo o cenário, possibilitando maior sentimento de imersão dentro do ambiente tridimensional, melhor poderá ser a satisfação do usuário no uso, o que implicará ou não no retorno ao MV para utilização futura. Os Ambientes imersivos tridimensionais que possuem alto grau de detalhes, como o SecondLife, são muito utilizados por pessoas de todo o mundo, pela sua aproximação com cenários reais. O critério 4, Integração com as Redes Sociais, reflete a vantagem facilitada pelo resgate dos dados já informados na conta de rede social. Além disso, permite o compartilhamento de informações como estatísticas, preferências, círculo de amizades, entre outras, personalizando o MV. O item 6, Acesso em Navegadores, refere-se ao web viewer que melhor se adapta a um maior número de browsers. Essa característica possibilita maior chance de ser escolhido para uso, pois reflete a versatilidade do web viewer, dando a ele maior pervasividade e, consequentemente, ubiquidade. Sabendo que a sociedade está cada vez mais conectada e que os dispositivos móveis estão em todos os lugares, o critério 7, Acesso em Dispositivos Móveis, se torna fundamental. A busca é crescente pelas facilidades de acesso a qualquer hora e lugar, através de aparelhos ligados à internet. Segundo [28], até a metade de 2013 a internet móvel alcançou 77,4 milhões de acessos. Os critérios 8 Importação de Objetos e 9 Criação de Objetos, refletem a possibilidade de manipulação de objetos dentro do MV, incorporando arquivos modelados externamente para dentro do MV, ou criando e personalizando objetos diretamente no ambiente tridimensional imersivo. A capacidade de criação de objetos 3D relacionados ao conteúdo proposto no ambiente pode ocorrer tanto por parte do professor quanto dos estudantes, incentivando a construção do conhecimento. No item 10 da tabela Download e Instalação de Plugin os valores referentes às respostas e foram invertidos, visto que a resposta positiva para o item é um aspecto negativo do web viewer. Busca-se a flexibilidade de um serviço portável, que não necessite de ferramentas e mecanismos adicionais para funcionar. A principal vantagem dos web viewers é a redução de exigência de infraestrutura computacional, pois não necessitam de grandes instalações e configurações de hardware e software. O processamento fica a cargo de servidores web ou servidores que utilizam a cloud computing. A proposta apresentada de framework avaliativo de web viewers sintetiza os principais critérios e suas possibilidades de julgamento. As análises e comparações realizadas por meio da sua aplicação podem permitir identificar prós e contras de web 590

viewers para utilização no âmbito educacional, servindo como metodologia de apoio à decisão. A escolha da ferramenta a ser utilizada deve refletir as demandas e a realidade de cada contexto acadêmico, de acordo com as principais funcionalidades que se pretende utilizar. A realidade em que o curso está inserido deve ser considerada, visando proporcionar uma melhor experiência ao usuário. Além disso, o web viewer adequado, ou seja, escolhido, deve refletir o nível de conhecimento do usuário, para que se obtenha o melhor aproveitamento da ferramenta de ensino disposta no MV, ou da própria experiência de imersão tridimensional. 5. CONCLUSÕES Os mundos virtuais estão sendo incorporados no ambiente acadêmico com o intuito de otimizar as metodologias do processo ensino-aprendizagem, aproximando a tecnologia dos estudantes e estendendo o aprendizado para além das salas de aula físicas. Para que seja possível o acesso a esses ambientes tridimensionais imersivos é necessário um software denominado viewer, que por sua vez, requer instalação em computador. Entretanto, como alternativa a esses viewers instaláveis, ferramentas web para acesso aos MVs são alternativas, devido as vantagens fornecidas como serviços ofertados, disponibilidade para acesso em dispositivos móveis, entre outras características que promovem a pervasividade e ubiquidade. Diante disso, este estudo objetivou desenvolver uma proposta de framework para a avaliação de web viewers, que permite estabelecer uma comparação de forma objetiva, possibilitando aperfeiçoar a escolha de acordo com o contexto de cada instituição. Com a aplicação do framework é possível atribuir um valor numérico a um web viewer em questão, servindo como metodologia de apoio à decisão. A proposta de framework desenvolvida é composta por dez critérios, identificados a partir dos web viewers apresentados na pesquisa. Dentre os critérios estão os diferentes tipos de serviços disponibilizados pelos visualizadores web, o acesso por diferentes navegadores e através de dispositivos móveis. Como trabalhos futuros, pretende-se aplicar o framework nos web viewers aqui apresentados, identificando suas vantagens e desvantagens, bem como possíveis aplicações no âmbito educacional. Além disso, pretende-se remodelar a proposta de framework com o intuito de abranger mais características passíveis de julgamento e que podem ser consideradas critérios de avaliação. 6. REFERÊNCIAS [1] BAINBRIDGE (2010) apud SILVA, T. G. da. Jogos sérios em mundos virtuais: uma abordagem para o ensinoaprendizagem de teste de software. Dissertação de Mestrado. Programa de pós-graduação em Informática. Universidade Federal de Santa Maria. 2012. [2] LOUREIRO, A.; BETTENCOURT, T.. Ambientes imersivos em contextos de aprendizagem abordagem conectivista. 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