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teoria da interatividade

1. 1.1.
Introdução à Teoria Introdução à Teoria
da Interatividadeda Interatividade

2. 22
1. Do GUI aos ambientes imersivos1. Do GUI aos ambientes imersivos

Constitui um meio de interação com Constitui um meio de interação com
o computador.o computador.

Transmite a sensação de Transmite a sensação de
manipulação direta de objetos, manipulação direta de objetos,
através da utilização de dispositivos através da utilização de dispositivos
de entrada (rato, teclado, joystick…).de entrada (rato, teclado, joystick…).
GUIGUI (Graphical User Interface) – Interface (Graphical User Interface) – Interface
gráficagráfica

3. 33
1. Do GUI aos ambientes imersivos1. Do GUI aos ambientes imersivos
Os ambientes de realidade virtual
resultam do desenvolvimento e da
investigação realizados com GUI.
Através da utilização de ambientes
virtuais e da estimulação de todos os
sentidos do utilizador (visão, audição,
tato e outros), obtêm-se os ambientes
imersivos.

4. 44
1. Do GUI aos ambientes imersivos1. Do GUI aos ambientes imersivos
Para a estimulação dos sentidos do
utilizador são utilizados dispositivos
para interagir com os objetos do
ambiente virtual.
•Capacete de visualização;
•Luvas de dados;
•Auscultadores;
• . . .

5. 55
1.1 Evolução histórica da interface Homem-máquina1.1 Evolução histórica da interface Homem-máquina
A evolução histórica da interface A evolução histórica da interface
Homem-máquinaHomem-máquina é o resultado de é o resultado de
diversos diversos desenvolvimentosdesenvolvimentos
verificados em diferentes domínios verificados em diferentes domínios
ao longo dos anos.ao longo dos anos.

6. 66
1.1 Evolução histórica da interface Homem-máquina1.1 Evolução histórica da interface Homem-máquina

Em 1958, Comeau e Bryan Desenvolveram e a Em 1958, Comeau e Bryan Desenvolveram e a
empresa Philco implementou, empresa Philco implementou, um protótipo de um protótipo de
um um capacetecapacete com monitores e sensores de com monitores e sensores de
deteção de movimento.deteção de movimento.

Em 1962, Morton Heilig, cineasta, desenvolveu Em 1962, Morton Heilig, cineasta, desenvolveu
um simulador denominado um simulador denominado SensoramaSensorama, que , que
permitia ao utilizador viver de forma artificial, permitia ao utilizador viver de forma artificial,
sentindo as sensações de uma viagem num sentindo as sensações de uma viagem num
veículo de duas rodas. Para tal, era utilizada a veículo de duas rodas. Para tal, era utilizada a
formação de imagens 3D, som stereo, formação de imagens 3D, som stereo,
vibrações e sensações de vento e aromas.vibrações e sensações de vento e aromas.

7. 77
1.1 Evolução histórica da interface Homem-máquina1.1 Evolução histórica da interface Homem-máquina

Em 1968, Ivan Sutherland criou o primeiro Em 1968, Ivan Sutherland criou o primeiro
sistema de sistema de Head-Mounted Three Head-Mounted Three
DimensionalDimensional DisplayDisplay também conhecido por também conhecido por
capacete 3Dcapacete 3D. Em virtude desta descoberta, . Em virtude desta descoberta,
este investigador ficou conhecido como o este investigador ficou conhecido como o
percursor da realidade virtual.percursor da realidade virtual.

Em 1969, Myron Krueger criou o Em 1969, Myron Krueger criou o VideoplaceVideoplace, ,
capturando imagens de pessoas que capturando imagens de pessoas que
participavam na experiência e projetando-as participavam na experiência e projetando-as
em 2D numa tela em que as pessoas podiam em 2D numa tela em que as pessoas podiam
interagir umas com as outras e com os interagir umas com as outras e com os
objetos projetados nesta.objetos projetados nesta.

8. 88
1.1 Evolução histórica da interface Homem-máquina1.1 Evolução histórica da interface Homem-máquina

Em 1968, a NASA criou um Em 1968, a NASA criou um ambienteambiente
virtualvirtual que permita aos utilizadores que permita aos utilizadores
indicar indicar comandos por vozcomandos por voz, , manipular manipular
objetos virtuaisobjetos virtuais através do movimento através do movimento
das maõs e ouvir das maõs e ouvir voz sintetizdavoz sintetizda com com
som 3D. O som 3D tenta reproduzir no som 3D. O som 3D tenta reproduzir no
sistema auditivo humano sensações sistema auditivo humano sensações
idênticas às escutadas no mundo real.idênticas às escutadas no mundo real.

9. 99
1.1 Evolução histórica da interface Homem-máquina1.1 Evolução histórica da interface Homem-máquina

Em 1987, a VPL Research foi pioneira Em 1987, a VPL Research foi pioneira
na comercialização de produtos de na comercialização de produtos de
realidade virtual como a realidade virtual como a luva de luva de
dadosdados ( (DatagloveDataglove) e o ) e o capacete de capacete de
visualizaçãovisualização ( (EyephonesEyephones).).

10. 1010
1.2 Os ambientes gráficos atuais, ergonomia e sentidos1.2 Os ambientes gráficos atuais, ergonomia e sentidos

Os ambientes gráficos atuais Os ambientes gráficos atuais
apresentam boa qualidade, apresentam boa qualidade,
necessitando por isso de computadores necessitando por isso de computadores
e periféricos com mais capacidades.e periféricos com mais capacidades.

Transmitem mais facilmente ao Transmitem mais facilmente ao
utilizador a sensação de realidade e utilizador a sensação de realidade e
permitem uma análise mais correta e permitem uma análise mais correta e
cuidada da informação.cuidada da informação.

11. 1111
1.2 Os ambientes gráficos atuais, ergonomia e sentidos1.2 Os ambientes gráficos atuais, ergonomia e sentidos

A A qualidade dos ambientes gráficosqualidade dos ambientes gráficos é um é um
aspeto particularmente importante na aspeto particularmente importante na imersão imersão
do utilizadordo utilizador, principalmente quando o , principalmente quando o
ambiente virtual é recriado a partir de um ambiente virtual é recriado a partir de um
ambiente real.ambiente real.

Para tornar os ambientes gráficos mais Para tornar os ambientes gráficos mais
realistas são utilizados o realistas são utilizados o renderingrendering e o e o
mapeamentomapeamento de de texturastexturas que são duas técnicas que são duas técnicas
que contribuem para a formação de imagens que contribuem para a formação de imagens
de boa qualidade.de boa qualidade.

12. 1212
1.2 Os ambientes gráficos atuais, ergonomia e sentidos1.2 Os ambientes gráficos atuais, ergonomia e sentidos

O O renderingrendering é uma operação que é uma operação que
permite permite transformartransformar os dados os dados gráficosgráficos
em dados de em dados de imagemimagem. Para se obter um . Para se obter um
renderingrendering adequado é necessário definir adequado é necessário definir
corretamente a iluminação do corretamente a iluminação do
ambiente e a posição relativa dos ambiente e a posição relativa dos
objetos no mundo virtual.objetos no mundo virtual.

13. 1313
1.2 Os ambientes gráficos atuais, ergonomia e sentidos1.2 Os ambientes gráficos atuais, ergonomia e sentidos

Um Um renderingrendering de alta de alta qualidadequalidade requer requer
também uma definição correta das também uma definição correta das
propriedadespropriedades que fazem parte da que fazem parte da
constituição dos objetos e do constituição dos objetos e do
mapeamentomapeamento das das texturastexturas a aplicar às a aplicar às
diferentes partes dos objetos.diferentes partes dos objetos.

14. 1414
1.2 Os ambientes gráficos atuais, ergonomia e sentidos1.2 Os ambientes gráficos atuais, ergonomia e sentidos

O desenvolvimento de O desenvolvimento de equipamentosequipamentos cada cada
vez vez mais adaptadosmais adaptados ao utilizador e às suas ao utilizador e às suas
funções é o resultado dos estudos funções é o resultado dos estudos
efetuados pela efetuados pela ergonomiaergonomia. Desta forma, . Desta forma,
evitam-se situações de mal-estar no evitam-se situações de mal-estar no
utilizador criadas pelos equipamentos de utilizador criadas pelos equipamentos de
realidade virtual (peso, dimensões,…).realidade virtual (peso, dimensões,…).

15. 1515
1.2 Os ambientes gráficos atuais, ergonomia e sentidos1.2 Os ambientes gráficos atuais, ergonomia e sentidos

Na década de Na década de 8080 os equipamentos os equipamentos
eram demasiado eram demasiado pesadospesados e e
grandesgrandes e o seu funcionamento e o seu funcionamento
provocava provocava enjoosenjoos, , cansaçocansaço e fortes e fortes
dores de cabeçadores de cabeça nos utilizadores. nos utilizadores.

16. 1616
1.2 Os ambientes gráficos atuais, ergonomia e sentidos1.2 Os ambientes gráficos atuais, ergonomia e sentidos

Devido aos Devido aos desenvolvimentosdesenvolvimentos
verificados nos verificados nos ambientes gráficosambientes gráficos e e
nos nos equipamentosequipamentos, consegue-se , consegue-se
atualmente estimular todos os atualmente estimular todos os
sentidos dos utilizadores mais sentidos dos utilizadores mais
facilmente.facilmente.

17. 1717
2.1 Realidade virtual / conceito2.1 Realidade virtual / conceito
• A realidade virtual consiste em
ambientes simulados através do
computador, permitindo aos
utilizadores interagir, visualizar e
manipular objetos destes.

18. 1818
2.1 Realidade virtual / conceito2.1 Realidade virtual / conceito
•Os ambientes podem ser
recriações a partir do ambiente
real ou recriações originais que
existem apenas no ciberespaço.

19. 1919
2.2 Simulação da realidade2.2 Simulação da realidade
• A simulação da realidade é uma
imitação de um sistema do mundo real.
•A realidade virtual permite simular
virtualmente experiências do mundo
real, economizando tempo e dinheiro e
atingindo objetivos que, muitas vezes,
não seriam tão facilmente alcançados.

20. 2020
2.3 Realidade imersiva e não imersiva 2.3 Realidade imersiva e não imersiva
A realidade imersiva consiste na sensação de
inclusão experimentada pelo utilizador de um
ambiente virtual, ou seja, o utilizador sente-
se dentro do ambiente e a interagir com os
seus elementos. Para produzir no utilizador
esta sensação, o sistema tem de conseguir
estimulá-lo sensorialmente, utilizando
diversos dispositivos, como:
-Capacete de visualização, Luvas de dados, …

21. 2121
2.3 Realidade imersiva e não imersiva 2.3 Realidade imersiva e não imersiva
A realidade não imersiva , ao contrário
da realidade imersiva, consiste na
sensação de não-inclusão experimentado
pelo utilizador de um ambiente virtual,
ou seja, neste caso o utilizador não se
sente como parte do ambiente.

22. 2222
2.3 Realidade imersiva e não imersiva 2.3 Realidade imersiva e não imersiva
É considerado ambiente não imersivo a
visualização de imagens tridimensionais
através de um monitor e em que o
utilizador interage com os elementos do
ambiente virtual através de dispositivos
como o rato, teclado e o joystick.

23. 2323
2.3 Realidade imersiva e não imersiva /Dispositivos 2.3 Realidade imersiva e não imersiva /Dispositivos
• HMD (Head-Mounted Display)
Visualização – Capacete de visualização.
•BOOM (Binocular Omni-Oriented Monitor)
Visualização – Caixa móvel para visão
estereoscópica.
•Crystal Eye Visualização –
Óculos para visualização estereoscópica,
permitindo um campo de visão amplo.
•CAVE ( Cave Automatic Virtual Envinonment) –
Visualização – Espaço delimitado por três ou mais
paredes de projeção stereo para visualização
interativa.

24. 2424
2.3 Realidade imersiva e não imersiva /Dispositivos 2.3 Realidade imersiva e não imersiva /Dispositivos
• Dataglove Controlo e
manipulação – Luva eletrónica que permite capturar
os movimentes das mãos ( e dos dedos) e usá-los
para interagir com o utilizador.
•Spacemouse Controlo e
manipulação – Dispositivo que permite um alto
controlo do movimento, aumentando a
produtividade e o conforto dos utilizadores que
utilizam aplicações de software 3D.
•Headphone Audição –
Permite ouvir sons provenientes de computador.

25. 2525
2.3 Realidade imersiva e não imersiva /Dispositivos 2.3 Realidade imersiva e não imersiva /Dispositivos
• Fatos de realidade virtual Controlo
e manipulação – Indumentária que permite a
interação do utilizador com o mundo virtual.
•Ring Mouse Controlo e
manipulação – Rato 3D sem fios. A sua posição, XYZ,
é detetada através de sensores ultrassónicos no
espaço. Muito utilizado em ambientes virtuais.
•GyroPointDesk Controlo e
manipulação – Dispositivo semelhante ao rato de um
computador, mas com a particularidade de poder
trabalhar no ar, pois possui um giroscópio e
comunica por rádio com o computador.

26. 2626
3. interatividade3. interatividade

A interatividade num ambiente virtual A interatividade num ambiente virtual
consiste na possibilidade de o utilizador consiste na possibilidade de o utilizador
dar instruções ao sistema através de dar instruções ao sistema através de
ações efetuadas neste e nos seus ações efetuadas neste e nos seus
objetos.objetos.

O sistema, em função das ações, O sistema, em função das ações,
transforma-se e adapta-se, criando transforma-se e adapta-se, criando
novas situações ao utilizador.novas situações ao utilizador.
3.1. Conceito

27. 2727
3.2. Características ou componentes3.2. Características ou componentes
• Comunicação – estabelece uma
transmissão recíproca entre o utilizador e
o sistema, através de dispositivos
periféricos ligados ao sistema.
• Feedback – permite regular a
manipulação dos objetos do ambiente
virtual a partir dos estímulos sensoriais
recebidos do sistema pelo utilizador.

28. 2828
3.2. Características ou componentes3.2. Características ou componentes
• Controlo e resposta – permitem ao
sistema regular e atuar nos
comportamentos dos objetos do
ambiente virtual.
• Tempo de resposta – é o tempo que
decorre entre a ação do utilizador sobre
um dos objetos do ambiente virtual e a
correspondente alteração criada pelo
sistema,

29. 2929
3.2. Características ou componentes3.2. Características ou componentes
• Adaptabilidade – é a capacidade que o
sistema possui de alterar o ambiente
virtual em função das ações do utilizador
sobre os objetos deste.

30. 3030
3.3. Níveis segundo a relação Homem-máquina3.3. Níveis segundo a relação Homem-máquina
Na relação Homem-
máquina podem ser
identificados os níveis de
interatividade reativa,
coactia e proativa.

31. 3131
3.3. Níveis segundo a relação Homem-máquina3.3. Níveis segundo a relação Homem-máquina
Reativa – o utilizador tem um
controlo limitado sobre o conteúdo
do ambiente virtual. A interação e o
feedback são controlados pelo
sistema e seguem um caminho
pré-programado, ou seja, o
sistema controla o desenrolar da
ação dos utilizadores.

32. 3232
3.3. Níveis segundo a relação Homem-máquina3.3. Níveis segundo a relação Homem-máquina
Coativa – o utilizador tem o
controlo da sequência, do ritmo e
do estilo das ações desenvolvidas
sobre o conteúdo do ambiente
virtual.

33. 3333
3.3. Níveis segundo a relação Homem-máquina3.3. Níveis segundo a relação Homem-máquina
Proativa – o utilizador tem o
controlo da estrutura e do
conteúdo das ações desenvolvidas
no ambiente virtual, ou seja, o
utilizador controla dinamicamente
o desenvolvimento do conteúdo
deste .

34. 3434
3.4. Níveis segundo a ação sensorial3.4. Níveis segundo a ação sensorial
Segundo a ação sensorial,
os níveis de interatividade
classificam-se em elevada,
média e baixa

35. 3535
3.4. Níveis segundo a ação sensorial3.4. Níveis segundo a ação sensorial
Elevada – o utilizador está
completamente imerso num
ambiente virtual, onde são
estimulados todos os seus
sentidos.

36. 3636
3.4. Níveis segundo a ação sensorial3.4. Níveis segundo a ação sensorial
Média – apenas alguns
sentidos do utilizador estão a
ser utilizados e exerce um
controlo limitado sobre o
desenrolar da ação num
ambiente virtual.

37. 3737
3.4. Níveis segundo a ação sensorial3.4. Níveis segundo a ação sensorial
Baixa – o utilizador não se
sente como parte do ambiente
virtual e apenas alguns dos
seus sentidos estão a ser
utilizados.

38. 3838
3.5. Tipos de interatividade3.5. Tipos de interatividade
Linear – o utilizador pode definir o
sentido da sequência das ações
desenvolvidas no ambiente virtual,
mas apenas acedendo à seguinte
ou à precedente. Numa interação
linear as ações são mais simples de
gerar. Este tipo de interatividade
desenvolve-se de forma reativa.

39. 3939
3.5. Tipos de interatividade3.5. Tipos de interatividade
De suporte – o utilizador recebe
do sistema apoio sobre o seu
desempenho através de simples
mensagens de ajuda a complexos
manuais. Este tipo de interatividade
desenvolve-se de forma reativa.

40. 4040
3.5. Tipos de interatividade3.5. Tipos de interatividade
Hierárquica – o utilizador
navega no sistema através de
um conjunto predefinido de
opções, podendo selecionar um
trajeto. Este tipo de interatividade
desenvolve-se de forma reativa.

41. 4141
3.5. Tipos de interatividade3.5. Tipos de interatividade
Sobre objetos – o utilizador
ativa objetos usando o rato ou
um outro dispositivo apontador
para obter respostas do
sistema. Estes objetos alteram o
seu funcionamento de acordo
com determinados fatores.

42. 4242
3.5. Tipos de interatividade3.5. Tipos de interatividade
Reflexiva – o sistema efetua
perguntas que o utilizador responde.
Este pode comparar as suas respostas
com as de outros utilizadores ou com as
de especialistas, permitindo, desta forma,
uma reflexão sobre as mesmas. Este
tipo de interatividade desenvolve-se de
forma proativa.

43. 4343
3.5. Tipos de interatividade3.5. Tipos de interatividade
De hiperligação – o sistema define
as ligações necessárias para garantir
que o acesso aos seus elementos, por
parte do utilizador, seja assegurado
por todos os trajetos possíveis ou
relevantes, criando um ambiente
flexível. Este tipo de interatividade
desenvolve-se de forma proativa.

44. 4444
3.5. Tipos de interatividade3.5. Tipos de interatividade
De atualização – a interatividade entre o
sistema e o utilizador permite gerar
conteúdos atualizados e individualizados em
resposta às ações do utilizador. Este tipo de
interatividade pode variar de um formato
simples de perguntas e de respostas até
formatos mais complexos que podem
incorporar na sua construção componentes de
inteligência artificial. Este tipo de interatividade
desenvolve-se de forma proativa.

45. 4545
3.5. Tipos de interatividade3.5. Tipos de interatividade
Construtiva – o utilizador constrói
um modelo a partir do
manuseamento de objetos
componentes deste, atingindo um
objetivo específico. Para tal, o
utilizador tem de seguir uma
sequência correta de ações para que a
tarefa seja concluída. Este tipo de
interatividade é uma extensão do tipo
de interatividade de atualização e
desenvolve-se de forma proativa.

46. 4646
4. Como avaliar soluções interativas4. Como avaliar soluções interativas
As soluções interativas de realidade virtual
têm como objetivo principal o envolvimento
do utilizador interagindo num ambiente que
não é real. Estas soluções necessitam de
ser avaliadas, nomeadamente nos aspetos
relacionados com as questões tecnológicas
utilizadas, as alterações provocadas ao
nível psicológico e social dos utilizadores e
a qualidade da aplicação.

47. 4747
4. Como avaliar soluções interativas / características4. Como avaliar soluções interativas / características
Para avaliar soluções interativas, de
uma forma mais completa e objetiva,
analisam-se as seguintes características:
• funcionamento dos dispositivos periféricos
e a sua ergonomia.
• qualidade gráfica dos ambientes virtuais e
o seu realismo perante o olhar do
utilizados.

48. 4848
4. Como avaliar soluções interativas / características4. Como avaliar soluções interativas / características
• contributo para a imersão do
utilizador.
• utilização adequada das cores.
• aspetos virtuais.
• qualidade adequada do som.
• qualidade da estimulação táctil e da
perceção da força.

49. 4949
4. Como avaliar soluções interativas / características4. Como avaliar soluções interativas / características
• funcionamento e objetivos da
simulação;
• outras características mais
específicas relacionadas com a área ou
domínio em que se insere.

50. 5050
5. O desenho de soluções interativas5. O desenho de soluções interativas
O desenho de soluções interativas
deve ser precedido do
levantamento de todos os requisitos
envolvidos, podendo este ser mais
ou menos complexo, de acordo
com o tamanho e a complexidade
destas.

51. 5151
5. O desenho de soluções interativas / requisitos5. O desenho de soluções interativas / requisitos
• Definição da solução interativa a
desenvolver.
• Caracterização do tipo de imersão
pretendido.
• Avaliação, caracterização e suporte
dos vários dispositivos a utilizar.

52. 5252
5. O desenho de soluções interativas / requisitos5. O desenho de soluções interativas / requisitos
• Definição da capacidade de perceção dos
movimentos do utilizador.
• Avaliação de recursos e capacidades.
• seleção das ferramentas a utilizar no
desenvolvimento.
• Criação e edição de formas geométricas e
texturas.

53. 5353
5. O desenho de soluções interativas / requisitos5. O desenho de soluções interativas / requisitos
• Descrição da visão estereoscópica.
• Caracterização do hardware, do
software e do suporte de rede.
• Modelação da ação física do sistema.

54. 5454
5. O desenho de soluções interativas / ferramentas5. O desenho de soluções interativas / ferramentas
Existem diversas ferramentas para a criação de
soluções interativas no âmbito da realidade
virtual:
• DI-Guy  permite adicionar características do
comportamento humano a acontecimentos
simulados em tempo real. Cada característica
altera-se de forma realista, responde a comandos
simples e movimenta-se no ambiente de acordo
com as indicações. Estas características são
animadas de forma automática.

55. 5555
5. O desenho de soluções interativas / ferramentas5. O desenho de soluções interativas / ferramentas
Gizmo3D  é uma solução completa para
a industria, aplicações militares e jogos.
Para além de ser usado pelos serviços
militares é também utilizada na indústria
espacial. Permite desenvolver formas
geométricas de uma forma rápida, sombras
em tempo real, estruturas recursivas,
ambientes e animação.

56. 5656
5. O desenho de soluções interativas / ferramentas5. O desenho de soluções interativas / ferramentas
Virtus Walk Through Pro  permite uma
visualização 3D intuitiva. Possui
ferramentas de modelação e de edição, cria
perspectivas corretas com o mapeamento
de texturas, tem capacidade de exportar
VRML (Virtual Reality Modeling Language) e
combina a capacidade de rendering 3D em
tempo real com as movimentações
detetadas.

57. 5757
5. O desenho de soluções interativas / ferramentas5. O desenho de soluções interativas / ferramentas
WorldToolKit para Windows  permite o
desenvolvimento de ambientes 3D
simulados e aplicações de realidade virtual.
É uma livraria orientada a objetos com um
alto nível de funções para configuração,
interação e controlo da simulação em
tempo real.

58. 5858
5. O desenho de soluções interativas / ferramentas5. O desenho de soluções interativas / ferramentas
VRML  Linguagem de programação
de ambientes virtuais de rede para
internet, podendo as suas aplicações
ser executadas na maioria dos
browsers.

59. 5959
5. O desenho de soluções interativas / ferramentas5. O desenho de soluções interativas / ferramentas
CAVELib  é a API (Aplication Programmer´s
Interface) mais utilizada para o
desenvolvimento de aplicações visualmente
imersivas. É uma plataforma que permite
criar um produto final de alta qualidade que
pode ser executado em diferentes sistemas
operativos, como o Windows, o Linux, o
Solaris e o IRIX, e independente dos
sistemas de visualização utilizados.