domingo, 31 de maio de 2015

Realidade Virtual e Realidade Aumentada Parte 3: Tendências





Veja também:


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Finalizando a série de 3 artigos relacionados à palestra que proferi no XVII Symposium on Virtual and Augmented Reality, " Os Limites do Virtual no Mundo Real ", apresentarei aqui algumas tendências tecnológicas.


Novas Tecnologias 

Sem pretensão de cobrir todas as novidades (até porque enquanto escrevo novas estão surgindo) apresento a seguir algumas tecnologais que considero relevantes para a área nos próximos anos.


Oculus Rift

Em pouco tempo a tecnologia HMD ( Head Mounted Display ), antes restrita a grandes empresas e laboratórios de pesquisa está ficnado bastanet conhecida e com potencial enorme de aplicações, graças ao baixo custo previsto para esse produto. O mais interessante é que o produto comercial ainda nem foi lançado (previsão para início de 2016). A julgar pelo sucesso dos protótipos o Oculus promete...

Nesta entrevista falo sobre o Oculus Rift e seu potencial de uso no ensino de anatomia e treinamento na área de saúde.



Papel de parede digital

LG já anunciou tela de alta definição de 1 mm de espessura


Reconhecimento de gestos

O MYO propõe um novo paradigma de reconhecimento de gestos, baseado em braceletes.



Maquiagem virtual

A tecnologia de realidade aumentada espacial, que apresentamso ao Brasil no SVR 2004 encontra cada vez mais aplicações.  Veja esta demonstração de "maquiagem virtual".


Manipulação direta em 3D

Há várias tecnologias sendo desenvolvidas no sentido de permitir a manipulação de objetos tridimensionais virtuais como se esses estivessem ocupando o espaço a nossa frente. Uma delas é um protótipo experimental desenvolvido nos laboratórios de pesquisa da Microsoft. Chama-se Holodesk. 



Sensação tátil ao ar livre

Nos laboratórios da Disney Research está sendo pesquisada uma forma de criar sensações hápticas diretamente no ar ao redor das mãos do usuário. Chama-se Aireal.


Óculos de Realidade Aumentada

Uma outra abordagem para realidade aumentada é o chamado video see-through. Por meio de óculos semi-transparentes, ou via projeções diretamente sobre a retina, é possivel misturar a visão direta do ambiente ao nosso redor com imagens sintéticas. Dois  exemplos de promessa nessa área são Magic Leap e Hololens



Novas Aplicações 

Selecionei algumas experimentações que podem levar a interessantes aplicações de realidade virtual e aumentada.

Invisibilidade

Na faculdade sueca de medicina Karolinska Institutet um professor demosntrou como é possivel convencer nosso cérebro de que ficamos invisíveis.



Troca de corpos



No experimento "The Machine To Be Another" , liderado pelo brasileiro Philippe Bertrand, duas pessoas passam pela experiência de ser ver no corpo uma da outra.



Jogos físicos em espaços ilimitados
  
Imagine estar imerso em um ambiente virtual, podendo caminhar (literalmente) a vontade sem risco de bater em algo ou cair. A esteira omnidirecional Virtuix Omni é uma das soluções para isso.



Treinamento e/ou entretenimento com realidade misturada

Veja esta experiência patrocinada pela Castrol. O piloto dirige um carro de verdade, mas imerso num mundo virtual. 




Veja mais



No portal Interaction Variations o Prof Guilherme Ranoya disponibiliza uma série de videos relacionados a projetos e experimentos com tecnologias e mídias interativas. Aproveite esse rico material.

Veja também:


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Realidade Virtual e Realidade Aumentada Parte 2: Conceitos






Veja também:


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Continuando a série de 3 artigos relacionados à palestra que proferi no XVII Symposium on Virtual and Augmented Reality, " Os Limites do Virtual no Mundo Real ", abordarei agora quatro conceitos fundamentais:  virtual X real; presença, imersão e contínuo real-virtual.


Virtual X Real



Fala-se muito em ambientes virtuais, virtualização, aulas virtuais e por aí vai. Mas qual o verdadeiro significado de "virtual" ?

Virtual deriva da palavra latina virtus ( força, energia, potência ) e significa algo em potencial. Por isso quando um candidato ganha uma eleição para presidente, e até de fato tomar posse, a imprensa se refere a ele como virtual presidente. Logo, uma imagem exibida na tela do tablet não é virtual, é real. Tão real quanto uma foto exibida num porta-retrato.  

Vamos entender um pouco melhor o conceito.



Podemos dizer que sementes de café seriam um cafezinho virtual, mas são também plantas de café virtuais. Repare que um elemento virtual não é uma garantia de que em algum momento se tornará o real que virtualiza. Um cafezinho virtual (semente de café) pode, de fato, acabar se tornando uma linda árvore, ou se desintegrar e virar adubo. O processo de mudança que um elemento passa é chamado de atualização. A árvore virtual pode se atualizar como um cafezinho ou, de fato, como uma árvore. Mas mesmo se transformando numa árvore é impossível prever exatamente como essa árvore seria, enquanto o elemento se encontra na forma de uma árvore virtual (semente). O processo de atualização depende de fatores internos ao elemento virtual.  Deve ficar claro que semente e árvore são ambos reais, que semente pode ser chamada de árvore virtual, mas isso não garante que se tornará árvore, e que só teremos certeza que se tornará árvore (e como será essa árvore) após o processo de atualização. Em resumo: um virtual (que é algo real, mas não é aquilo que virtualiza) pode, ou não, gerar um atual (que também é real, mas apenas um real entre infinitas possibilidades). Um virtual gera um atual, mas não determina obrigatoriamente o real que será atualizado.  

Quem quiser se aprofundar no assunto "Virtual X Real" recomendo a leitura do livro "O que é o virtual", do filósofo francês Pierre Lévy



Virtual e Real no mundo da tecnologia


Por que os conteúdos exibidos em computadores e outros dispositivos digitais costumam ser chamados de virtuais ? 

Na verdade, os programas e arquivos é que são, virtualmente, tais conteúdos, uma vez que têm potencial para gerar as imagens, textos, áudios, animações, videos etc..  Mas os programas e arquivos também são reais, ainda que registrados na forma de bits. Um arquivo de imagem é uma imagem virtual, mas é um arquivo real. Quando a imagem é apresentada na tela do tablet (atualizada) passa a ser o atual daquele arquivo,  mas é uma imagem real, não virtual. 

Um arquivo de imagem pode ser chamado de imagem virtual e pode ser atualizado como uma projeção na parede ou como uma impressão em papel, por exemplo. Por que a impressão em appel não costuma ser referida como imagem virtual mas as projetadas em telas ou monitores sim ? Porque, intuitivamente, o que chamamos de virtuais são objetos que pdoem ser materializados e desmaterializados facilmente.  Sendo assim defino a seguir o que considero Virtual ou Real, no contexto das tecnologias da comunicação.






Presença

Sentir a presença de alguém ou de algo é intuitivo mas difícil de definir.  
Há uma associação ( ISPR - International Society for Presence Research ) especializada em estudos e pesquisas sobre presença (antigamente chamada de telepresença), formas de avaliá-la e de melhorar sua percepção.  
No site da ISPR há uma série de definições de presença. Inspirado em algumas dessas definições e em minha experiência com o tema cheguei à seguinte conceituação.
    

Veja que esse conceito estende o que acontece naturalmente em nosso corpo. Nas interações do cotidiano, com pessoas, objetos e ambientes que consideramos estar presentes, esquecemos da existência de uma mediação entre o mundo externo e nossa mente, que é o nosso sistema sensório. Isso vale também para elementos internos ao organismo. Quando sentimos dor de algum órgão, por exemplo, é como se a dor fosse sentida no local, mas de fato, é imaginada em nossa mente, pela interpretação de sinais elétricos que chegam ao cérebro. Daí a possibilidade de se sentir dor fantasma de um órgão que foi retirado de nosso corpo. Nossa evolução fez com que tenhamos facilidade em estender nossos sentidos e também abstrair ferramentas e meios de comunicação como extensões de nosso corpo ( a respeito dessse assunto sugiro ver também MARSHALL MCLUHAN - OS MEIOS DE COMUNICAÇÃO COMO EXTENSÕES DO HOMEM ).  

Em resumo: quanto menos o usuário perceber a intermediação tecnológica mas facilmente sentirá a presença das pessoas e/ou objetos que estejam sendo intermediadas. Não significa que não possamos sentir presença mesmo com a explícita participação da tecnologia. Mas conversar com uma pessoa vendo-a na tela do computador ou projetada em tamanho real a sua frente certamente não gera a mesma percepção. 


Imersão


Bastante relacionado com presença, mas não exatamente a mesma coisa, é o conceito de imersão. Vários autores, como por exemplo Janet Murray (ver Hamlet on the Holodeck: The Future of Narrative in Cyberspace ) já discutiram o conceito de imersão.  Ao longo dos últimos anos venho estudando e lapidando esse conceito e cheguei na definição a seguir.


Veja que é possivel sentir presença sem imersão, mas não o inverso.


O Contínuo de Milgram

Há muito tempo a comunidade de pesquisadores e especialistas em realidade virtual e aumentada vem trabalhando com o conceito proposto por Milgram, no artigo " Augmented reality: a class of displays on the reality-virtuality continuum " . Trata-se de um conceito importante, conhecido como contínuo de Milgram, que diz que em um extremo temos o mundo real e em outro o mundo virtual, ou seja, partiríamos do real, passaríamos pela realidade aumentada e chegaríamos à realidade virtual.  Apesar da grande relevância desse artigo e do uso generalizado desse conceito, após várias discussões em encontros científicos e com colegas da área, em especial os professores Claudio Kirner, Alexandre Cardoso e Marcio Pinho, venho, com todo respeito e humildade, propor uma atualização nesse conceito.  


  
Isso se faz necessário porque, de fato, não há como partir de um ambiente real e se chegar a um virtual sem sairmos desse ambiente ( o contínuo passa a ideia de que ao se aumentar a quantidade de elementos virtuais sobrepostos ao real em algum momento o real sumiria, mas isso significaria uma quebra nesse contínuo, em algum ponto). Assim proponho que se trabalhe com a noção de dois contínuos, conforme abaixo. Aproveitei para introduzir os conceitos de real e virtual acima apresentados. Essa é a primeira vez que proponho tal abordagem. Portanto, em minhas publicações anteriores eu ainda trabalhava com o contínuo de Milgram original.  






Conclusão

Apresentei neste artigo minha visão sobre 4 importantes conceitos: Virtual X Real, Presença, Imersão e Contínuo de Milgram.  Espero que essa reflexão o ajude a melhor compreender e atuar nessa área multidisciplinar. 

Como tudo em Ciência e Tecnologia, esses conceitos estão sujeitos a revisões e aprimoramentos. Você leitor pode contribuir com essa evolução enviando suas críticas, dúvidas e sugestões. Desde já agradeço. 

PS: agradeço aos alunos Junior Magalhães e Adson da Cruz, do curso de Design Digital do Centro Universitário Senac por terem me auxiliado na pesquisa se materiais sobre as origens da RV e RA e por terem participado de discussões que  me ajudaram a refinar as definições de "Presença" e "Imersão".
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sábado, 30 de maio de 2015

Realidade Virtual e Realidade Aumentada Parte 1: Origens


Há 10 anos acontecia o VII Symposium on Virtual Reality, em São Paulo. Em outro post mostro que em 2004 já mostrávamos e discutíamos tecnologias e conceitos que ainda hoje impactam nossa sociedade. 

Após uma década o mais importante evento científico brasileiro de sua área retornou a São Paulo.  Nesse encontro, o XVII Symposium on Virtual and Augmented Reality, realizado de 25 a 28 de maio de 2015, apresentei a palestra " Os Limites do Virtual no Mundo Real ". Na ocasião comentei com a platéia que aquela seria uma palestra "crossmedia", pois prosseguiria aqui no meu blog

Cumprindo o prometido apresento, numa série de três artigos, uma síntese de minha apresentação e a complemento com links para os videos lá apresentados e materiais adicionais. Nesta primeira parte vou falar sobre as origens da Realidade Virtual (RV) e Realidade Aumentada (RA).


ORIGENS

O conceito de realidade aumentada já era explorado como entretenimento no século XVIII, por meio de luz de vela e ilustrações projetadas por trás de uma tela. Algumas pessoas realmente se assustavam com tais projeções.  

Phantasmagoria
Etienne-Gaspard Robert – séc. XVIII



Os irmãos Lumière (predestinados pelo nome..rs) deram um passo importante na criação de realidades alternativas com o cinemascópio. A primeira exibição em sala de cinema chegou a provocar pânico em algumas pessoas quando o trem se aproximava. 

  

L'arrivée d'un train à La Ciotat
   Auguste & Louis Lumière - 1895

Mas pouca gente sabe que a tecnologia de Realidade Virtual começou a ser concebida por um cineasta. Morton Heilig desenvolveu na década de 1950 o protótipo de uma máquina, chamada Sensorama, que trazia imagens coloridas 3D (via estereoscoipia) em movimento (via estereoscoipia), campo de visão largo, movimento,  som estéreo, aromas, ventos e vibrações.  
Assista a uma entrevista com o próprio criador.

Sensorama
Morton Heilig – década de 1950


Outro fato pouco conhecido é que Morton Heilig chegou a patentar um modelo de óculos de realidade virtual, conforme reconstruído abaixo.

Patente de um Capacete de Realidade Virtual
   Morton Heilig – década de 1950

Mas o grande marco para a realidade virtual e aumentada como ao conhecemos hoje foi fincado por Ivan Sutherland, a quem considero como sendo pai da Computação Gráfica (criou o primeiro programa gráfico, chamado Sketchpad, mostrado abaixo), pai da Realidade Virtual (criou a Espada de Damocles, um capacete com rastreamento mecânico, com o qual foi possivel fazer a primeira demonstração de telepresença: uma pessoas conseguia, por meio de cameras acopladas a uma haste movida pro sua cabeça, olhar o mundo exterior e se sentir como se estivesse sido transportado ao telhado do prédio) e pai da realidade aumentada (fez a primeira demonstração ao misturar ao mundo real um cubo 3D, sintetizado por computação gráfica). Veja a seguir.  

Sketchpad
   Ivan Sutherland – 1963


   Ivan Sutherland – 1968 - MIT Lincoln Lab




Ivan Sutherland é autor de um artigo clássico, "The Ultimate Display", no qual descreve o que seria o sistema de projeção de imagens definitivo. Com esse equipamento, segundo o autor, seria possível exibir uma cadeira na qual poderíamos sentar. Essa utopia estabeleceu o Santo Graal da realidade virtual. O interessante é que estamos cada vez mais próximos dele (nas histórias em quadrinhos já chegamos: a sala de perigo dos X-Men possui um projetor desses). A impressora 3D já consegue materializar objetos. O problema maior ainda é a sua lentidão. Há também o fato de que o objeto não se apaga quando desligamos a impressora, como seria de se esperar de um projetor de realidade virtual.  
Quando um pesquisador tem um conceito na cabeça e quer demonstrá-lo não precisa esperar a tecnologia definitiva estar disponível. Pode simular ou adaptar. Por exemplo: a tecnologia de rastreamento (mecânica) utilizada por Sutherland é bastante limitada e desconfortável. No entanto possui um tempo de resposta instantâneio, perfeito para demonstrar o conceito da telepresença. 

Vejam abaixo outro feito incrível realizado por pesquisadores do MIT. Trata-se de uma aplicação de hipermídia, usando videodisco analógico, cuja experiência do usuário ainda hoje não foi superada, nem mesmo pelo Google Street View.  E sabe quando foi desenvolvida ? 1978 ! Há quase 40 anos! Veja e comprove! 


Aspen Movie Map
Andy Lippman, Bob Mohl and Nicholas Negroponte

MIT Media Lab - 1978

Em 1992 surge a CAVE ( CAVE Automatic Virtual Environment), um ambiente cúbico com projeções nas laterais e, em algumas instalações, também no piso e no teto. 

CAVE
CAVE Automatic Virtual Environment
Carolina Cruz-Neira, Dan Sandin, and Tom DeFanti
University of Illinois Chicago Circle - 1992
fonte da imagem: Neatorama

Finalmente chegamos ao presente, quando aqueles óculos projetados por Morton Heilig em breve estarão nos lares, nas escolas, nos consultórios, nos estandes de venda... trata-se do "Óculus Rift" (e de outras imitações que estão surgindo). O grande feito desse projeto foi integrar tecnologias existentes, com um bom design e a um custo extremamente baixo comparado aos seus antecessores, que eram usados apenas em centros de pesquisa e algumas grandes empresas.  


Oculus Rift
fonte da imagem: http://ttuhive.com/oculus-rift

O mais interessante de tudo é que precisou alguém nascer no ano em que a CAVE foi criada (1992) para desenvolver esse produto revolucionário, aos 18 anos !!!  Sim, Palmer Luckey criou seu primeiro protótipo de óculos de realidade virtual aos 18 anos, aos 19 montou a empresa, via crowd funding, e aos 20 anos a vendeu por 2 bilhões de dólares para a Facebook.  

Palmer Luckey
criador do Oculus Rift


Quem sabe já não nasceu o jovem que criará o ultimate display ?  Voltaremos a este assunto daqui alguns anos.. ;-)



quinta-feira, 28 de maio de 2015

Panorama das pesquisas de realidade virtual e aumentada no Brasil


Em minha palestra hoje no XVII Simpósio de Realidade Virtual e Aumentada, com o título "Os Limites do Virtual no Mundo Real", encerrei com a apresentação do videoclipe abaixo. 

Essa colagem sintetiza a produção de pesquisa e desenvolvimento de tecnologia e aplicações de realidade virtual e realidade aumentada no Brasil




Conforme prometido publico aqui mais detalhes e links sobre os projetos dos grupos que aparecem no clipe acima. Aproveito para agradecer a todos os colegas que gentilmente me enviaram material e informações sobre seus grupos. Agradeço também a Simone Mattiuzzi Antunes, do LPAI ( Laboratório de Pesquisa em Ambientes Interativos ) do Centro Universitário Senac, que me ajudou nos cortes e edição do video.

Mais informações sobre grupos de pesquisa em Realidade Virtual e Aumentada no Brasil podem ser encontradas na página da CE-RV (Comissão Especial de Realidade Virtual e Aumentada) da SBC (Sociedade Brasileira de Computação).

Conheça a história da Realidade Virtual no Brasil na página criada pelo Prof Claudio Kirner.

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GRV - PUC RS
Projetos          Publicações


LabTEVE - UFPB
Projeto  SIMCEC: treinamento e avaliação conjunta de equipes cirúrgicas
Projetos          Publicações


Labo-RARE - Unifei
Projeto MARAS (video)
Projetos          Publicações  


LApIS - USP Each
Projetos     


LSI - USP
3DUI 2015 - 2o. Lugar no 3DUI Contest
Spheree - SIGGRAPH Emerging Technologies 2014
FINEP SIMVOO 2015 - Simulador de Vôo


Interlab - USP
Projetos          Publicações  


LRM - USP São Carlos
Projetos        Videos


GRVA - UFU
Videos


Larva - UDESC
Sherlock Dengue
Moviletrando
Dance2Rehab
Projetos          Publicações


GRVM - UFPE
Publicações  

Voxar Labs - UFPE
MirrARbilitation
3D Reconstruction and Realtime Tracking
Projetos


CRAb - UFC
Projetos          Publicações  


SACI - Unesp Bauru
Publicações  


Tecgraf - PUC-RJ
Projetos          Publicações  


AVRG - DCC / UFJF
Ferramenta de Apoio ao Ensino de Fisica com RA
RA com Futebol de Robôs
Projetos


LNCC


InovaCidades - Centro Universitário Senac


LPAI - Centro Universitário Senac


SIN - UPF


GPe-DU - Unisinos 


UAB - Unifesp


LAVI - UFMT


Graphics, Visualization and Interaction Lab - UFRGS
LivAR - Augmented Reality in Liver Surgery Planning
AES-risk  - Risk Simulation
LOP-cursor  - Tiled Displays Interaction
Publicações


UNIFESP
MusculAR - Aplicativo para Apoiar o Ensino do Sistema Muscular do Corpo Humano com Realidade Aumentada

Lasit - USP Bauru
Head Modeling for Odontology 


Empresas de Inovação



Cientistas Associados
Virtual Flight - Aerophobia Treatment
ENS 3D - Energy Distrubution Planning
TIS - Defense Training



VRMonkey
Brazilian Dinosaurs - Virtual Tour
VRChess - Virtual Reality Chess Online Game
Badaboom - Rhythm Game with Natural Interface