Avaliando o impacto da utilização de renderizações panorâmicas para a navegação em ambientes virtuais

Panoramic rendering is the visualization of three-dimensional objects in a virtual environment through a wide viewing angle. This work investigated if the use of panoramas is able to promote faster searches in a virtual environment. Panoramas allow the presentation of space through less need to change the orientation of the camera, especially for the case of projections spanning 360º surrounding the user, which can benefit searching. However, the larger the angle, more distorted is the visualization of the environment, causing confusion in navigation. The distortion is even bigger when the user changes the pitch of the camera, by looking up or down. In this work we developed a technique to eliminate specifically the distortions caused by changes in pitch, which was called hemispheric projection. Experiments were done to evaluate the performance of search navigation through perspective, cylindrical and hemispherical projections. The results indicate that navigating with perspective projection is superior than navigating with panoramic projections, possibly due to factors such as (i) lack of experience of the participants in understanding the scenes displayed as panoramas, (ii) the inherent presence of distortion in panoramic projections and (iii) a lower display resolution because the objects are presented in smaller sizes in panoramic projections, making the perception of details more difficult. However, the hemispherical projection was better than the cylindrical, indicating that the developed technique provides benefits for navigation compared to current techniques of panoramic projection. The hemispheric projection also provided the least amount of changes of camera orientation, which is an indication that the hemispheric projections may be particularly useful in situations where there are restrictions on the ease to change the orientation. Future research will investigate the performance of cameras interactions on slower devices, such as using only keyboard, or brain-machine interfaces

Avaliação de técnicas de interação egocêntricas em ambientes virtuais

Navegação, seleção e manipulação de objetos em ambientes virtuais são baseadas em métodos (técnicas de interação) associados a dispositivos convencionais ou especiais. Existem várias técnicas e dispositivos à disposição dos que desenvolvem aplicações com tais ambientes, sendo a escolha da técnica mais adequada uma tarefa difícil. Neste trabalho, são apresentadas diversas técnicas de interação existentes, suas metáforas e taxonomias, para realizar tarefas de seleção e manipulação de objetos e navegação do usuário pelo AV. A metodologia adotada nos experimentos realizados, visando a avaliar técnicas de interação em AVs imersivos foi composta por critérios de avaliação de interfaces de IHC (interface humano-computador), com critérios utilizados por Bowman, Mine e Poupyrev em seus experimentos com interfaces 3D. Também são apresentados alguns experimentos realizados, tendo vista avaliarem-se técnicas de interação na realização de tarefas de navegação, seleção e manipulação de objetos em ambientes virtuais imersivos. O objetivo deste trabalho foi a realização de experimentos para avaliar técnicas de interação para operações de seleção, manipulação e navegação em ambientes virtuais. Foram realizadas duas experiências: a primeira é uma avaliação de técnicas de seleção e manipulação em um ambiente semi-imersivo similar a um jogo de xadrez. As técnicas avaliadas são a mão virtual, associada a um mouse comum e a uma luva; e a ray-casting, associada à luva. Observou-se que o desempenho dos sujeitos é superior, quando a técnica utilizada é a mão virtual associada ao mouse comum. A segunda experiência apresenta uma avaliação experimental de dispositivos de RV em tarefas de navegação. Foi criado um ambiente, contendo um edifício com um elevador panorâmico e corredores de entrada e saída. Os testes foram realizados num ambiente imersivo, com capacete e luva, e, também em um ambiente semi-imersivo, com mouse comum e óculos com lentes de cristal líquido. Nesse segundo experimento, a preferência dos usuários pelos equipamentos utilizados foram o capacete e a luva. Observou-se que a existência ou não de objetos familiares no trajeto percorrido pelo usuário, não afeta a quantidade de colisões do sujeito com as mesmas.

Investigando a compressão da percepção de distância em ambientes virtuais através da comparação entre dispositivos de visualização

The correct distance perception is important for executing various interactive tasks such as navigation, selection and manipulation. It is known, however, that, in general, there is a significant distance perception compression in virtual environments, mainly when using Head-Mounted Displays - HMDs. This perceived distance compression may bring various problems to the applications and even affect in a negative way the utility of those applications that depends on the correct judgment of distances. The scientific community, so far, have not been able to determine the causes of the distance perception compression in virtual environments. For this reason, it was the objective of this work to investigate, through experiments with users, the influence of both the field-of-view - FoV - and the distance estimation methods on this perceived compression. For that, an experimental comparison between the my3D device and a HMD, using 32 participants, seeking to find information on the causes of the compressed perception, was executed. The results showed that the my3D has inferior capabilities when compared to the HMD, resulting in worst estimations, on average, in both the tested estimation methods. The causes of that are believed to be the incorrect stimulus of the peripheral vision of the user, the smaller FoV and the smaller immersion sense, as described by the participants of the experiment.

Instrumento de avaliação de processos cognitivos para a aprendizagem de subestações de energia em ambientes 2D e realidade virtual

This study describes the development of a prototype to evaluate the potential of environments based on two-dimensional modeling and virtual reality as power substations learning objects into training environments from a central operation and control of power utility Cemig. Initially, there was an identification modeling features and cognitive processes in 2D and RV, from which it was possible to create frames that serve to guide the preparation of a checklist with assigning a metric weight for measuring cognitive potential learning in the study sites. From these contents twenty-four questions were prepared and each was assigned a weight that was used in the calculation of the metric; the questions were grouped into skill sets and similar cognitive processes called categories. Were then developed two distinct environments: the first, the prototype features an interactive checklist and your individual results. And, second, a system of data management environment for the configuration and editing of the prototype, and the observation and analysis of the survey results. For prototype validation, were invited to access the virtual checklist and answer it, five professionals linked to Cemig's training area. The results confirmed the validity of this instrument application to assess the possible potential of modeling in 2D and RV as learning objects in power substations, as well as provide feedback to developers of virtual environments to improve the system.

Uso de ambientes virtuais para a simulação de acidentes radiológicos

Em um ambiente virtual, construído com o uso de tecnologia computacional, encontram-se presentes entidades virtuais inseridas em um espaço tridimensional, que é utilizado para a simulação de processos críticos, como os acidentes radiológicos. A pronta detecção de um acidente radiológico e a determinação da sua possível extensão são fatores essenciais para o planejamento de respostas imediatas e de ações de emergência. A integração das representações georeferenciadas do espaço tridimensional, com modelos baseados em agentes autônomos, com o objetivo de construir ambientes virtuais que tenham a capacidade de simular acidentes radiológicos é a proposta dessa tese. As representações georeferenciadas do espaço tridimensional candidatas são: i)as representações espaciais usadas nos sistemas de informações geográficas (SIG) e ii) a representação adotada pelo Google MapsTM. Com o uso deste ambiente pode-se: quantificar as doses recebidas pelas pessoas; ter uma distribuição espacial das pessoas contaminadas; estimar o número de indivíduos contaminados; estimar o impacto na rede de saúde; estimar impactos ambientais; gerar zonas de exclusão; construir cenários alternativos; treinar pessoal técnico para lidar com acidentes radiológicos.

A Terapia de Exposição com Realidade Virtual para pacientes com TEPT controlada por um Sistema de Lógica Fuzzy

Nos últimos anos, a área da saúde vem explorando o potencial das novas tecnologias para diagnóstico e tratamentos de muitos distúrbios. Em especial, a tecnologia de Realidade Virtual se destaca por oferecer novas perspectivas de tratamento para diferentes distúrbios neuropsiquiátricos. Por outro lado, a ocorrência de problemas causados por situações traumáticas vem crescendo em todo o mundo. Nesse contexto, o Transtorno de Estresse Pós-Traumático (TEPT) é classificado como um transtorno de ansiedade que se caracteriza por gerar uma classe de comportamentos inadequados a situações que não representam perigo real. Em geral, este transtorno está relacionado à ocorrência de algum evento traumático de grande magnitude no passado. Vários trabalhos foram desenvolvidos utilizando ambientes virtuais tridimensionais (3D) para tratar e diagnosticar este distúrbio. Entretanto, percebe-se uma carência de sistemas que consigam controlar o nível de dificuldade das atividades desenvolvidas nesses ambientes. Nesse caso, esta dissertação tem por objetivo descrever o desenvolvimento e avaliar o potencial de utilização de dois sistemas: um que explora a Realidade Virtual (ARVET) para oferecer cenas virtuais que simulem os estímulos geradores de ansiedade similares aqueles da vida real; e outro que explora a Lógica Fuzzy (SAPTEPT) para classificar os níveis de ansiedade do paciente, possibilitando a análise quali-quantitativa de dados psicofisiológicos e psicométricos. As avaliações realizadas com especialistas na área mostraram que o ARVET pode proporcionar um alto grau de estímulos ansiogênicos e a integração com o SAPTEPT ocorreu de forma satisfatória mostrando o potencial que os sistemas têm de serem utilizados em pacientes reais.

EaD e Ciberespaço: um estudo sobre a Didática nos ambientes virtuais de aprendizagem e as possibilidades de construção de saberes

O presente trabalho de pesquisa investiga a didática, relacionando-a com as atividades educativas desenvolvidas intencionalmente nos ambientes virtuais de aprendizagem. O trabalho se desenvolve a partir do conceito de didática, compreendida como meios e mecanismos pelos quais se desenvolvem os processos de ensino-aprendizagem relacionados ao contexto sociociocultural. Utiliza-se como base teórica predominantemente, os conceitos de didática de Libâneo (1994, 2009, 2010, 2011, 2012), Candau (2003, 2011) e Pimenta (2011, 2013). Com relação ao contexto sociocultural utiliza-se Castells (2003, 2013), Lévy (1998, 2012), Lemos (2010) e Moore (2013). Investiga-se a sequência didática utilizada por duas instituições, através da coleta e análise das páginas web e dos planejamentos de curso disponibilizados nos AVA. Esta pesquisa situa-se no âmbito das pesquisas qualitativas e desta forma não houve uma estruturação rígida. Foi delineado um design mínimo para início do trabalho focando os aspectos da estruturação da aula virtual e dos elementos estruturais elencados por Libâneo. No decorrer da investigação foram adotados procedimentos de acordo com a realidade investigada. Observa-se que ambas as instituições apresentam uma sequência didática singular, com diferenças de concepção na sua elaboração. Percebe-se que, no ambiente online, a didática está sempre presente, embora tal qual no ambiente presencial, retratando as diferentes concepções de ensino.

Estratificação da interação com o utilizador em ambientes de Realidade Virtual

A evolução tecnológica tem sido de tal ordem que a realidade virtual deixou de ser um mero conceito que apenas é possível de implementar recorrendo a máquinas com um poder de processamento muito elevado. Tendo em conta o potencial da realidade virtual e a não existência de boas práticas na criação da interface de um sistema que use este conceito, pretende-se, nesta dissertação, fazer um estudo sobre como pode ser analisada e estruturada a componente de interação através da estratificação de níveis de interação para as diferentes operações do sistema pretendido. Por forma a ser possível, posteriormente, comparar cada um dos sistemas relativamente à interação, foram estipulados um conjunto de ações/operações que teriam de ser passíveis de executar em cada um, bem como, um tema base, uma aplicação de realidade virtual de simulação de espaço aplicada ao sector mobiliário. Depois de implementados os sistemas, estes foram apresentados a um conjunto de pessoas que foram inquiridas sobre os mesmos, por forma a avaliar a interação com cada um. Através dos resultados obtidos da avaliação dos inquéritos entregues, foi possível concluir que, para uma grande parte das operações implementadas, existe uma preferência para que a realização da operação seja o mais similar à sua execução num contexto real.

Manipulação simultânea de objetos em ambientes virtuais imersivos

Este trabalho trata do suporte à interação simultânea de mais de um usuário, sobre um mesmo objeto, em Ambientes Virtuais Colaborativos. Este suporte é obtido através do conceito de Metáfora Colaborativa e da arquitetura que materializa este conceito. Primeiramente, abordam-se os aspectos referentes às formas de interação usadas em ambientes virtuais imersivos monousuários. São apresentadas algumas técnicas interativas consideradas relevantes ao desenvolvimento do trabalho. No que diz respeito aos Ambientes Virtuais Colaborativos propriamente ditos apresentam-se suas principais características incluindo as semelhanças com os ambientes tradicionais de suporte computadorizado ao trabalho cooperativo. São abordados tanto aspectos referentes às facilidades providas por estes ambientes, quanto ao seu projeto e arquitetura. As principais abordagens existentes para suportar a interação entre usuários em ambientes virtuais colaborativos são apresentadas e é feita uma análise da execução de tarefas colaborativas em ambientes imersivos apontando-se as principais dificuldades existentes nos sistemas atuais. A partir deste embasamento, faz-se o desenvolvimento da chamada Metáfora Colaborativa, que se constitui em um conjunto de regras que permitem combinar técnicas interativas comumente usadas na interação individual em ambientes virtuais imersivos. Esta combinação é baseada na definição de quais graus de liberdade cada usuário irá controlar durante a manipulação simultânea de um objeto. Para possibilitar a combinação das técnicas individuais na implementação de ambientes virtuais colaborativos, foi definida uma arquitetura que prevê sistemas de controle local sobre cada ambiente e a combinação dos comandos aplicados sobre os objetos. Com o objetivo de avaliar a Metáfora Colaborativa, foram modeladas e implementadas diversas técnicas de interação colaborativa e sua eficiência foi aferida através de tarefas. Foi definido um protocolo de testes aplicado a trinta duplas de usuários, comparando seu desempenho individual e colaborativo na execução das tarefas.

Aprendizagem em ambientes virtuais : o olhar do aluno sobre o próprio aprender

Esta pesquisa tem por objetivo investigar a concepção do aluno sobre a própria aprendizagem ao utilizar ambientes virtuais. A Rede Cooperativa de Aprendizagem (ROODA) foi o ambiente virtual que sustentou todo o movimento de busca dos dados escritos pelos sujeitos da pesquisa. Os mesmos são estudantes de graduação e pós-graduação na Universidade Federal do Rio Grande do Sul. A Epistemologia Genética de Jean Piaget foi a teoria eleita para servir como referencial durante todo o processo de desenvolvimento desta pesquisa. Para tanto, a coleta de dados foi realizada através de entrevista semi-estruturada, além de intervenções no ambiente virtual ao longo do processo de trabalho. Os resultados de tais intervenções foram capturados nos logs do ambiente. As conclusões apontam para uma concepção de aprendizagem que ultrapassa a simples utilização do virtual e indica como significativo o trabalho que atinge diretamente as estruturas cognitivas. Além disso, trata o virtual como elemento propulsor de interações entre sujeitos onde o conflito sócio-cognitivo contribui para a construção do conhecimento. Tempo e espaço transcendem as condições dadas pelo presencial e proporcionam um novo tempo e espaço de reflexão. Novas relações, professor-aluno, mobilizadas pelo interesse, são criadas. Novas possibilidades são descortinadas pelo ambiente virtual na medida que este é visto como superação das fronteiras do presencial.

Framework para o desenvolvimento e integração de aplicações de realidade virtual, realidade aumentada e multimédia

Os ambientes virtuais têm sido cada vez mais utilizados nas mais diferentes áreas, quer na medicina, engenharia civil ou até mesmo em áreas terapêuticas. Devido à sua emergente utilização foi estabelecido em parceria com o Museu da Baleia, através de várias reuniões, que seria viável a modelação de cenários virtuais, onde se desenvolvessem animações, com o intuito de que representassem o ciclo de vida das baleias cachalotes. Esta escolha foi efectuada de forma a envolver várias temáticas relacionadas com as baleias cachalotes, desde a migração, os problemas relacionados com o lixo no fundo do mar, etc. De seguida, foi construída uma Framework para incorporação destas animações (vídeos) e realização de actividades utilizando diferentes tipos de médias, Realidade Virtual e Realidade Aumentada, tornando desta forma as actividades mais interactivas, estimulantes e atractivas. Para a execução destas etapas do projecto foi decidido utilizar a ferramenta 3ds Max para a modelação dos objectos que iriam compor os cenários virtuais, bem como a sua animação. Para a implementação da Framework foi decidido utilizar o Adobe Flash visto ser uma ferramenta que permite a incorporação de diferentes tipos de médias, de Realidade Virtual, Realidade Aumentada e possibilita a construção de uma interface simples e atractiva. Esta Framework foi desenvolvida para que no futuro seja possível ser modificada, isto é, para que seja capaz de efectuar a incorporação de outros tipos de conteúdos, assim como a edição dos que já estão implementados.

A realidade virtual na intervenção motora em crianças com transtorno do desenvolvimento da coordenação

Pós-graduação em Desenvolvimento Humano e Tecnologias - IBRC

SIMPLARCOM: simulador para planejamento de redes de comunicação sem fio utilizando realidade virtual e modelos de propagação

Este simulador é formado pela junção de técnicas de Realidade Virtual com modelos de propagação, desenvolvidos através dos estudos de rádio enlace, que descrevem a perda que o sinal transmitido sofre ao longo do percurso no ambiente. O simulador possui dois módulos. O primeiro permite a criação do ambiente virtual com o posicionamento, sobre um terreno, de prédios, árvores, carros, antenas e outras primitivas que permitem a construção de um ambiente tridimensional customizável. O segundo módulo permite a configuração dos parâmetros relacionados a propagação de sinal de antenas como a potência, a frequência, o ganho, etc., e também selecionar o modelo de propagação para a execução da simulação. Dentro deste segundo módulo, existe um submódulo responsável pelo estudo do planejamento da área de cobertura composta pelas antenas, em outras palavras, este submódulo simula a distância que cada antena no cenário consegue atingir e gera a respectiva área de cobertura. Para demonstrar a eficiência do simulador foram criados dois ambientes virtuais para testes. Um cenário representando um ambiente urbano onde empregou-se um modelo de propagação clássico, Okumura-Hata para cidades pequenas e médias, e um ambiente tridimensional arborizado utilizando um modelo especifico para simulação de propagação para regiões densamente arborizadas, desenvolvido na Universidade Federal do Pará chamado de Lyra-Castro-UFPA.

A multiprojeção de ambientes virtuais gerados por motores de jogo: o histórico e o design de uma solução genérica aplicado no motor de jogo Unity

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Atividade eletroencefalográfica de pacientes com acidente vascular cerebral na aprendizagem motora de um jogo baseado em realidade virtual

Stroke is the leading cause of long-term disability among adults and motor relearning is essential in motor sequelae recovery. Therefore, various techniques have been proposed to achieve this end, among them Virtual Reality. The aim of the study was to evaluate electroencephalographic activity of stroke patients in motor learning of a virtual reality-based game. The study included 10 patients with chronic stroke, right-hande; 5 with left brain injury (LP), mean age 48.8 years (± 4.76) and 5 with injury to the right (RP), mean age 52 years (± 10.93). Participants were evaluated for electroencephalographic (EEG) activity and performance while performing 15 repetitions of darts game in XBOX Kinect and also through the NIHSS, MMSE, Fugl-Meyer and the modified Ashworth scale. Patients underwent a trainning with 45 repetitions of virtual darts game, 12 sessions in four weeks. After training, patients underwent reassessment of EEG activity and performance in virtual game of darts (retention). Data were analyzed using ANOVA for repeated measures. According to the results, there were differences between the groups (PD and PE) in frequencies Low Alpha (p = 0.0001), High Alpha (p = 0.0001) and Beta (p = 0.0001). There was an increase in alpha activation powers and a decrease in beta in the phase retention of RP group. In LP group was observed increased alpha activation potency, but without decrease in beta activation. Considering the asymmetry score, RP group increased brain activation in the left hemisphere with the practice in the frontal areas, however, LP group had increased activation of the right hemisphere in fronto-central areas, temporal and parietal. As for performance, it was observed a decrease in absolute error in the game for RP group between assessment and retention (p = 0.015), but this difference was not observed for LP group (p = 0.135). It follows then that the right brain injury patients benefited more from darts game training in the virtual environment with respect to the motor learning process, reducing neural effort in ipsilesionais areas and errors with the practice of the task. In contrast, patients with lesions in left hemisphere decrease neural effort in contralesionais areas important for motor learning and showed no performance improvements with practice of 12 sessions of virtual dart game. Thus, the RV can be used in rehabilitation of stroke patients upper limb, but the laterality of the injury should be considered in programming the motor learning protocol.