“Introdução à Teoria da Interatividade”
Ano letivo de 2016/2017
Introdução
A interface homem-máquina nem sempre
foi o que é agora. Ao longo dos anos as novas tecnologias têm melhorado
substancialmente a maneira de vermos os computadores já que, atualmente,
através destes, é cada vez mais usual “habitar” em ambientes virtuais com os
quais podemos interagir fisicamente e até mesmo emocionalmente (como se estes
ambientes fossem a realidade). É um dos objetivos entender os conceitos
associados à interface gráfica, ambientes imersivos, realidades virtuais e
interatividade de maneira a perceber a interface homem-máquina.
Do GUI aos ambientes imersivos
O GUI (do inglês, Graphical
User Interface) diz respeito à interface gráfica. A interface gráfica é
um mecanismo de interação entre o utilizador e o computador baseado em símbolos
visuais, como ícones, menus e janelas. Através de um dispositivo de entrada
(normalmente o rato e o teclado) o utilizador é capaz de selecionar esses
símbolos (designados por widgets) e manipulá-los de forma a
obter algum resultado prático.
Do desenvolvimento e da investigação
realizada com o GUI resultam os ambientes de realidade virtual. Através do
uso de ambientes virtuais e da
estimulação de todos os sentidos do utilizador (visão, audição, tato e outros)
obtêm-se os ambientes imersivos.
O estímulo dos
sentidos do utilizador é efetuado através de dispositivos que permitem a
interação com os objetos do ambiente virtual, como: auscultadores, capacetes de
visualização, luvas de dados, entre outros
1. Técnicas para tornar os ambientes gráficos mais realistas :
Os ambientes
gráficos atuais apresentam boa qualidade, necessitando-se, por isso, de
computadores e periféricos com maior capacidade. Transmitem mais facilmente ao utilizador a
sensação de realidade e permitem uma análise mais correta e cuidada da informação.
A qualidade dos ambientes gráficos é um aspeto particularmente importante na
imersão do utilizador, principalmente quando o ambiente virtual é recriado a
partir de um ambiente real.
Para tornar os
ambientes gráficos mais realistas são utilizados o rendering e o mapeamento
de texturas (técnicas que contribuem para a formação de imagens de boa
qualidade).
·
O rendering é uma operação que permite
transformar os dados gráficos em dados de imagem. O
termo "renderizar" (do inglês, to
render), cada vez mais usado na computação gráfica, significa converter uma
série de símbolos gráficos num arquivo visual, ou seja, "fixar" as
imagens num vídeo, convertendo-as de um tipo de arquivo para outro.
·
O mapeamento de texturas é um processo
que desenvolve e designa atributos de material a um objeto, de modo a que este
proporcione uma aparência realística. Antes de as texturas serem
aplicadas, todos os objetos num programa 3D possuem uma aparência padrão de
plástico, seja de cinza ou de algumas cores. O mapeamento dá ao objeto uma cor,
um acabamento, ou textura específicos.Realidade Virtual
A realidade
virtual consiste em ambientes simulados através do computador que permitem aos
utilizadores interagir, visualizar e manipular objetos . Estes ambientes podem ser recriações a partir do
ambiente real ou criações originais que existem apenas neste tipo de ambiente.
Os utilizadores ao experimentarem uma situação de realidade virtual podem
senti-la como se fosse real, encontrando-se, portanto, abstraídos da realidade.
A implementação
de um sistema de realidade virtual requer a existência de um sistema multimédia
interativo bastante desenvolvido na formação de gráficos 3D interativos em
tempo real (utilização de computadores com bastante capacidade).
Os ambientes
virtuais são, atualmente, utilizados na maioria das áreas do conhecimento e das
atividades humanas como: medicina, arquitetura, engenharia, educação, entretenimento e treino de atividades
desportivas e profissionais. Permitem colocar o utilizador em contacto com
novas situações facilitando a aprendizagem segura, económica e rápida e
contribuem para a melhoria do seu desempenho.
1. 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 que o utilizador detenha esta sensação o sistema tem de conseguir
estimulá-lo sensorialmente.
A realidade não imersiva, ao contrário da realidade
imersiva, consiste na sensação de não inclusão experimentada pelo utilizador de
um ambiente virtual, ou seja, o
utilizador não sente que faz parte do ambiente virtual.
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.
Por exemplo, é possível aos biólogos simular alterações em ecossistemas e
testar hipóteses sobre o seu equilíbrio
1.1. Dispositivos utilizados (de visualização, controlo e manipulação e audição):
Dispositivo
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Tipo
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Descrição
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Imagem
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HMD
(Head-Mounted
Display)
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Visualização
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Capacete de visualização.
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BOOM
[Binocular
Omni-
-Oriented Monitor)
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Visualização
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Caixa móvel para visão
estereoscópica interativa.
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Crystal Eye
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Visualização
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Óculos para visualização estereoscó- pica que
permitem um campo de visão bastante amplo.
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CAVE
[Cave Automatic Virtual Environment)
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Visualização
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Espaço delimitado por três ou mais paredes de projeção stereo para
visualização interativa.
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Dataglove
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Controlo e manipulação
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Luva eletrónica que
permite capturar os
movimentos
das mãos e dos dedos) e usá-los para interagir com o utilizador.
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Spacemouse
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Controlo e manipulação
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Dispositivo que permite um alto con- trolo do
movimento, aumentando a produtividade e o conforto dos utiliza- dores que
utilizam aplicações de soft- ware 3D.
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Teclado
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Controlo e manipulação
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Permite interagir com o computador.
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Joystick
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Controlo e manipulação
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Permite interagir com o computador.
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Monitor
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Visualização
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Permite
visualizar ambientes gráficos.
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Headphone
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Audição
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Permite ouvir sons provenientes do
computador.
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Dispositivo
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Tipo
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Descrição
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Imagem
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Fatos de realidade virtual
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Controlo e manipulação
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Indumentária que permite a interação do utilizador
com o mundo virtual.
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Ring Mouse
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Controlo e manipulação
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Rato 3D sem
fios. A sua posição é detetada através de sensores ultra-
-sónicos no espaço. Muito utilizado em
ambientes virtuais.
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GyroPoint Desk
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Controlo e manipulação
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Dispositivo semelhante ao raio
de um computador mas com a particulari- dade de poder trabalhar no ar, pois
possui um giroscópio e
comunica por
rádio com o
computador.
|
A interatividade
A interatividade
num ambiente virtual consiste na possibilidade de o utilizador dar instruções
ao sistema através de ações efetuadas neste e nos seus objetos. O sistema, em função das ações, transforma-se e
adapta-se, criando novas situações ao utilizador.
Podemos, então, definir interatividade de várias maneiras, como:
· Tipo de
relação com uma máquina que implica uma reciprocidade das trocas.
·
Atividade entre dois organismos em que se preveem
respostas adequadas às necessidades informativas de ambos.
·
Ato de comunicação em que cada mensagem está
relacionada com mensagens trocadas
anteriormente, e correlacionada com as mensagens procedentes.
1. Características ou componentes da interatividade:
·
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.
Exemplo: enquanto se aguarda o carregamento de um determinado site, uma barra de
carregamento mostra ao utilizador a percentagem já concluída.
· Controlo e resposta: O
utilizador toma o comando da relação homem-máquina
- 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. O sistema pode estar pré-programado, mas ainda assim a sensação que é
dada ao utilizador é a de liberdade total. Hoje em dia o tempo de resposta das máquinas aos comandos do
utilizador tende a diminuir.
·
Adaptabilidade – é a capacidade que o sistema
possui de alterar o ambiente virtual em função das ações do utilizador sobre os
seus objetos.
· Co-criatividade – O utilizador tem o
controlo da sequência, do ritmo e do estilo das ações desenvolvidas sobre o
conteúdo do ambiente virtual. A criatividade do utilizador e as próprias
hiperligações facilitam ou não a navegação nestes sistemas.
2. Níveis de interatividade
·
Reativo – 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.
Exemplo: Desfragmentador do disco.
·
Coativo – o utilizador tem o controlo da
sequência, do ritmo e do estilo das ações desenvolvidas sobre o conteúdo do
ambiente virtual.
Exemplo: Microsoft Word 2007.
·
Proactivo - 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.
Exemplo: jogos.
Notas importantes:
o
Considera-se que uma aplicação é
tanto mais interativa quanto mais proativa for, ou seja, quanto mais controlo se der ao utilizador sobre a aplicação mais
interativa esta se torna.
o
Outra forma de classificar a
interatividade de uma aplicação é através dos tipos de interatividade.
2.2. Segundo a ação sensorial. Os níveis de interação distinguem-se pelo grau de sensações que são despertadas no utilizador. Os níveis de interatividade classificam-se nomeadamente em elevado, médio e baixo.
o Nível de
interatividade elevada - o utilizador
está completamente imerso no ambiente virtual, onde são estimulados todos os
seus sentidos.
o Nível de
interatividade média – apenas
alguns sentidos do utilizador estão a ser utilizados e este exerce um controlo
limitado sobre o desenrolar da ação num ambiente virtual.
o
Nível de interatividade baixa - o
utilizador não se sente parte do ambiente virtual e apenas alguns dos seus
sentidos estão a ser utilizados.
3. Tipos de interatividade
·
Linear – o utilizador pode definir o
sentido da sequência das ações desenvolvidas no ambiente virtual, mas apenas se
aceder à ação seguinte ou à precedente. Numa
interação linear as ações são mais simples de gerar. Este tipo de
interatividade desenvolve-se de forma reativa.
·
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.(mensagens
de ajuda)
·
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.(multibanco)
·
Sobre objetos – o utilizador ativa objetos
usando o rato ou um outro dispositivo apontador para obter respostas do sistema.(rato)
·
Reflexiva – o sistema efetua perguntas às
quais 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. (caixas de ajuda)
·
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. (motores de
pesquisa)
·
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 desde 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. (lote de ações da bolsa)
· Construtiva – o utilizador constrói um modelo a partir do manuseamento de objetos
constituintes deste de maneira a atingir um objetivo específico. Para tal o utilizador tem de efetuar 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 proactiva.
Como avaliar soluções interativas e o desenho de soluções interativas
1. Avaliar soluções interativas:
As soluções
interativas de realidade virtual têm como principal objetivo o envolvimento do
utilizador 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.
Desta forma, para avaliar estas soluções interativas, de uma maneira mais
completa e objetiva, analisam-se as seguintes características, entre outras:
·
Funcionamento dos dispositivos periféricos e a sua ergonomia;
·
Qualidade gráfica dos ambientes
virtuais e o seu realismo perante o olhar do utilizador;
· Contributo
para a imersão do utilizador;
· Utilização
adequada das cores ;
· Aspetos visuais ;
· Qualidade adequada
do som;
· Qualidade
da estimulação táctil e da perceção da força;
· Funcionamento
e objetivos da simulação;
2. 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. Alguns
requisitos são, por exemplo: definição da solução interativa a
desenvolver; caracterização do tipo de imersão pretendido; avaliação,
caracterização e suporte dos vários dispositivos a utilizar; descrição da visão
estereoscópica; caracterização do hardware, do software e do suporte de rede;
modelação da ação física do sistema, entre outros.
Algumas ferramentas
para criação de soluções interativas no âmbito da realidade virtual são: DI-Guy (adiciona características
humanas a acontecimentos em tempo real), Gizmo3D
(desenvolve formas geométricas de uma forma rápida), Virtus Walk Through Pro (possui ferramentas de modelação e de
edição, cria perspetivas corretas com o mapeamento de texturas, tem capacidade
de exportar VRML (do inglês, Virtual
Reality Modeling Language - Linguagem de programação de ambientes virtuais
de rede para internet), WorldToolKit para Windows (desenvolvimento
de ambientes 3D simulados e aplicações de realidade virtual), CAVELib (desenvolvimento de aplicações
visualmente imersivas).
Evolução Histórica da interface homem-máquina
A evolução histórica da interface Homem-máquina é
o resultado de diversos desenvolvimentos verificados em diferentes áreas
científicas e tecnológicas ao longo dos anos. Como principais marcos históricos
desta evolução podem ser indicados os seguintes exemplos:
Em 1958,
Comeau e Bryan desenvolveram (e a empresa Philco implementou) um protótipo de
um capacete com monitores e sensores de deteção de movimento ligados a um par
de câmaras remotas. Estes sensores permitiam deslocar as câmaras de
acordo com os movimentos da cabeça, criando no utilizador a sensação de
presença. Posteriormente, este equipamento passou a chamar-se Head-Mounted Display (HMD).
·
·
Em 1962,
Morton Heilig, cineasta, desenvolveu um simulador denominado Sensorama que
permitia ao utilizador viver de forma artificial, sentindo as sensações de uma
viagem num veículo de duas rodas. Para tal, era utilizada a
formação de imagens 3D, som stereo, vibrações
e sensações do vento e aromas.
·
Em 1968, Ivan
Sutherland criou o primeiro sistema Head-Mounted
Three Dimensional Display, também conhecido por capacete 3D. Em virtude
desta descoberta este investigador ficou conhecido como o precursor da
realidade virtual.
·
Em 1969, Myron
Krueger criou o Videoplace, capturando imagens de pessoas que participavam na
experiência e projectando-as em 2D numa tela em que as pessoas podiam
interagir umas com as outras e com os objectos projectados nesta.
·
Em 1986, a
NASA criou um ambiente virtual que permitia aos utilizadores indicar comandos
por voz, manipular objectos virtuais através do movimento das mãos e ouvir voz
sintetizada com som 3D - o som 3D tenta reproduzir no sistema auditivo
humano sensações idênticas às escutadas no mundo real.
