Até este momento, apresentamos os conceitos de Realidade Virtual e os dispositivos usados, mas o que se pode fazer com isto tudo? Buscando dar algumas respostas à esta pergunta, apresentamos a seguir um conjunto de aplicações em Realidade Virtual ou, conforme diz Aukstakalmis [6], "O Mundo Real da Realidade Virtual".
Muitas das aplicações já estão de fato sendo usadas, outras estão em fase de projeto ou de teste. Como todas as novas tecnologias é tentador pensar que os novos conceitos envolvidos são a solução para todos os problemas. Se acreditarmos nisto, corremos o risco de que soluções menos sofisticadas, mas com uma relação custo/benefício mais favorável, sejam esquecidas (passem desapercebidos) na ânsia de tomarmos a dianteira muito rapidamente.
Outro fator muito importante no uso de uma nova tecnologia como a Realidade Virtual é a análise dos fatores humanos envolvidos no processo de inserção de usuário em um ambiente virtual. No caso da Realidade Virtual, a tecnologia disponível, permite a construção dos ambientes virtuais mesmo antes de se entender como estes afetam o homem.
Apesar disto, as evidências apontam na direção de que os sistemas de ambientes virtuais podem revolucionar a forma como nós interagimos com sistemas complexos em computador. As aplicações são muitas e é difícil predizer onde os ganhos e os benefícios da Realidade Virtual serão mais significativos.
O certo é que não haverá um único padrão nas interfaces de Realidade Virtual. A tecnologia e as limitações de custos farão com que o tipo de aplicação defina o nível de sofisticação da tecnologia a ser aplicada.
Com certeza, neste cenário, muitas aplicações, na busca de soluções para problemas específicos, acabarão por gerar novos usos e soluções para problemas de outras áreas.
Por uma questão de organização, os exemplos constantes neste livro foram divididos em categorias ou áreas de aplicação. Em muitos casos, porém, uma mesma aplicação poderia constar em mais de uma das áreas.
5.1 Medicina
5.1.1 Simulação Cirúrgica
Os sistemas de simulação criam ambientes que buscam recriar experiências da vida real. Por um certo ângulo os simuladores são formas básicas de Realidade Virtual. Já é tradicional o uso de simuladores para treinamento de pilotos e de tripulações de barcos. Na área médica, entretanto, o uso desta tecnologia está apenas iniciando, muito provavelmente em função da complexidade da anatomia humana e dos requisitos computacionais para simulá-la [49, 88].
Atualmente, uma nova abordagem de simulação médica vem sendo tentada. Apesar da habilidade na criação de modelos computacionais de estruturas do corpo já ser algo dominado há anos na Ciência da Computação, os pesquisadores de Realidade Virtual estão iniciando agora o desenvolvimento de aplicações médicas inovadoras.
Uma destas, que pretende ser tanto uma ferramenta de ensino, quanto de treinamento para procedimentos cirúrgicos, está sendo desenvolvido pelo Silas B. Hayes Army Community Hospital em Fort Old (CA) [21]. Partindo apenas de modelos da região abdominal, o sistema permite, apesar das imagens não terem alto grau de foto-realismo, uma interatividade excelente na manipulação dos órgãos virtuais. Pode-se, por exemplo, pegar e manipular instrumentos como bisturis e grampos virtuais e aplicá-los sobre o modelo. É possível também analisar em detalhe as relações anatômicas entre cada um dos órgãos e navegar ao redor ou dentro dos mesmos. O "cadáver virtual" é sem dúvida uma ferramenta de muita utilidade no aprendizado sobre o corpo e sobre seu funcionamento. A falta de realismo nas imagens e na interação são só questão de tempo para a evolução da tecnologia envolvida.
Outra área de aplicação da Realidade Virtual em cirurgias é nas chamadas CMI (Cirurgias Minimamente Invasivas) ou cirurgias laparoscópicas. Estes procedimentos, que nos EUA já chegaram ao patamar de 5 milhões de cirurgias por ano, são realizados fazendo-se um pequeno corte na pele do paciente e, através deste inserindo-se uma câmera de vídeo e instrumentos de corte e de manipulação.
Durante uma cirurgia laparoscópica o médico é obrigado a olhar para um monitor não podendo olhar para suas mãos. Esta difícil operação exige um alto grau de destreza e uma capacidade de coordenação olho-mão não trivial. Estas habilidades, por sua vez, só são obtidas com muito treinamento. O grande mercado das CMI, unido com a necessidade óbvia de treinamento intensivo, resultam em uma grande chance para a aplicação de Realidade Virtual.
O primeiro sistema comercial produzido com este objetivo foi o "MIS Training and Rehearsal System". Neste sistema o usuário veste uma HMD de alta resolução que é ligado a uma estação gráfica de alta performance (100.000 polígonos/seg). Um software de simulação cria, então, um paciente virtual e exibe no HMD as imagens da câmera laparoscópica sem que o médico precise "tirar o olho do paciente". Na figura 5.1, apresentamos um esquema simplificado deste sistema.
Figura 5.1 - Sistema de Realidade Virtual para Laparoscopia
Outro experimento na área de cirurgias endoscópicas está sendo desenvolvido no EPFL - Institute of Microengeneering at the Swiss Federal Institute of Technology at Lausaunne. A idéia do projeto é aplicar Realidade Virtual de duas formas:
a) na formação de cirurgiões através do treinamento em de pacientes virtuais (batizado de surgical ghost), e assim permitir a repetição de tarefas tantas vezes quantas for necessário;
b) em cirurgias reais, permitindo que o modelo virtual de um órgão (criado a partir dos órgãos do paciente a ser operado), possa ser manipulado várias vezes antes do ato cirúrgico ser realizado.
5.2.1 Avaliação do Uso de
Realidade Virtual na Educação
Educação é basicamente um processo de exploração, de descoberta, de observação e de construção de uma visão do conhecimento a partir destas ações.
O uso de Realidade Virtual aplicada à educação ainda está no início de sua caminhada. Parece existir um consenso de que a Realidade Virtual pode ajudar no processo de ensino. Entretanto, atualmente as pesquisas estão indo na direção de avaliar como isto pode ser feito e ainda de como avaliar se a Realidade Virtual de fato é útil para o processo, quais seus custos, suas implicações e possíveis desvantagens.
O primeiro estudo neste sentido foi realizado em 1991/92 no Human Interface Technology Lab da Universidade de Washington [54] e o segundo em 1993 na West Denton High School em New Castle, Inglaterra [21]. Os dois projetos, que envolviam jovens em sua maioria rapazes de 13 a 15 anos, tinham como tema a construção e a navegação em mundos virtuais. Para avaliar a satisfação e o interesse dos alunos, diariamente eram distribuídos questionários de avaliação. As respostas mostraram o grande interesse pela nova tecnologia. Dos participantes, 2/3 preferiam explorar mundos virtuais a assistir vídeos, e a maioria preferiu construir novos mundos, a navegar por mundos já prontos. Estes projetos entretanto, puderam avaliar o uso de Realidade Virtual para ensinar Realidade Virtual, e não como ensinar usando Realidade Virtual.
Seguindo na linha da avaliação do uso de Realidade Virtual na educação, podemos ainda citar dois trabalhos, o primeiro, também desenvolvido no Human Interface Technology Lab está criando o Chemistry Worldé um ambiente virtual no qual os participantes formam átomos e moléculas a partir de blocos básicos de elétrons, prótons e nêutrons. Os participantes podem controlar, ainda, a velocidade das partículas no mundo virtual e observar seus comportamentos.
Outros trabalhos muito interessantes sobre o tema podem ser obtidos em:
5.3.1 Tênis Virtual
Um dos primeiros jogos de Realidade Virtual a surgir no mercado, o Tênis Virtual da empresa Autodesk, é quase tão básico e simples no seu aspecto visual, quanto eram os primeiros video-games em relação aos atuais. Por outro lado, a qualidade da imersão é bastante boa.
Neste jogo o usuário veste um HMD com fones de ouvido e uma Data Glove e segura uma raquete (real). Este usuário é então imerso em uma quadra virtual e o jogo inicia com o lançamento de uma bola a partir das costas do usuário. A bola é então rebatida (pelo adversário virtual) e o usuário deve responder tentando rebater a bola de volta. A qualidade da imagem gerada ainda é baixa, entretanto, a reprodução dos sons e do movimento da bolinha virtual e a possibilidade de interação gerada pelo HMD e pela luva, dão uma sensação de imersão bastante intensa, de tal forma que, em geral, quando a bolinha vem na direção do corpo do jogador a reação natural deste é tentar sair da frente da bola para não ser atingido.
5.4 Treinamento
5.4.1 Simuladores de Vôo
Em vários casos, fazer com que uma pessoa treine uma certa tarefa pode ser muito difícil, muito caro e muitas vezes simplesmente impossível.
Um caso clássico desta situação é o treinamento de pilotos para situações de perigo como perda súbita de combustível ou um violento deslocamento de ar. Pensando nisto, a indústria aeronáutica tem criado excelentes simuladores de vôo. Uma das melhores coisas que estes simuladores têm é que com eles o piloto pode tentar realizar um número muito maior de vôos em um dia, do que conseguiria em um aparelho real, no espaço de meses.
Normalmente, as cabines de simulação de vôo não são consideradas aplicações de Realidade Virtual. Isto porque a cabine e os controles são reais, e as imagens são exibidas em telas colocadas no lugar das janelas do avião.
Entretanto, nos últimos anos, alguns simuladores vem sendo construídos usando tecnologias de Realidade Virtual como HMD’s, tendo como principal vantagem a possibilidade de recriar a cabine, simulando um outro avião, sem precisar de uma nova cabine. Além disto há uma forte corrente, em especial no exército americano, pesquisando na direção de novos tipos de simuladores que sejam flexíveis, adaptáveis, de fácil atualização e ainda interconectáveis através de redes. O objetivo é permitir que se faça simulação remota sem ter que deslocar os pilotos/soldados até o simulador, e ainda, tornar a simulação mais realista pela participação de várias pessoas [21].
5.5 Visualização de Informação
Com o acelerado crescimento dos tipos, das fontes e do volume das informações que estão sendo produzidas atualmente por cientistas, economistas, engenheiros ou executivos, existe uma grande demanda por novas formas de apresentação destes dados. Aliado a isto, os avanços na área de informática fazem do desenvolvimento de novas abordagens para a visualização da informação, uma área bastante promissora.
5.5.1 Visualização Científica
A Visualização Científica [66] é usada em computação gráfica para auxiliar, com imagens, o entendimento de dados complexos em geral, em grande quantidade, mostrando conceitos científicos, resultados de simulações ou de coleta de dados. Nesta área a Realidade Virtual auxilia principalmente pela possibilidade de imergir o usuário nos dados fazendo com que sua análise possa ser mais detalhada. Em testes com túnel de vento, por exemplo, pode-se usar a Realidade Virtual de uma forma bastante útil. Usando um HMD e uma luva, o usuário pode ser colocado dentro do modelo computacional de um túnel de vento e visualizá-lo como se de fato lá estivesse, com a vantagem de que seu corpo não interferirá na experiência. A luva, neste caso é usada para mover um cursor virtual, que serve como ferramenta para obter dados numéricos sobre uma certa posição no espaço.
5. 6 Auditórios Virtuais ou
Teatros de Realidade Virtual
Quando muitas pessoas querem participar de uma experiência de Realidade Virtual ao mesmo tempo, é preciso ampliar a capacidade de exibição dos monitores. A partir deste problema iniciaram-se os estudos sobre "Auditórios Virtuais" [20]. Existem vários teatros virtuais sendo construídos ou em fase de protótipo. Todos eles baseiam-se em "image generators" para apresentar seus mundos virtuais de duas formas: · os "screen based projection systems" ou sistemas de projeção panorâmico e os "networked-linked HMDs" ou rede de HMDs.
Os teatros de Realidade Virtual são usados em visualização científica, entretenimento, promoções corporativas e museus. Apesar de serem bastante diferentes, estas aplicações precisam, todas, apresentar para um pequeno público, imagens gráficas interativas.
Pode parecer, mas não é o mesmo que teatro ou cinema. O cinema não é interativo, o teatro, não é navegável e nem parcial ou totalmente imersivo.
Os "screen based projection systems" são ambientes em que as imagens são projetadas nas paredes de uma pequena sala, de forma a criar uma imagem, sem emendas, em todas as áreas que o usuário pode ver. Estes sistemas são também chamados de Cavernas do Realidade Virtual.
Um hardware típico deste tipo de aplicação é uma SGI Onyx com 3 Reality Engines, cada um deles gerenciando a exibição de uma imagem sobre as paredes. Estes sistemas são muito úteis para revisão de projetos de casas, de carros ou de linhas de manufatura, pois o usuário pode passear pelo mundo virtual analisando os aspectos que lhe interessam da posição que lhe parecer mais conveniente.
Os "network-linked systems", também chamados "individual based viewer systems", são montados ligando-se um conjunto do HMDs em rede. Nestes sistemas, o usuário, geralmente sentado em uma cadeira, veste um HMD e pode explorar o ambiente apenas movendo a cabeça.
A empresa StrayLight Corp [100] produz sistemas deste tipo com imagens de alta qualidade. Seus sistemas são vendidos ou alugados para companhias que querem apresentar produtos ou para entretenimento. Neste último caso, as cadeiras podem balançar e girar de acordo com a necessidade. A interatividade no sistema da StrayLight é pequena, ela foi sacrificada em prol da qualidade das imagens.
Figura 5.5 - exemplos de HMDs
Outra empresa que usa a idéia de HMDs ligados em rede é a Telepresence Research Inc. Ela criou recentemente, para a cervejaria japonesa Sapporo, um sistema de visitação virtual da linha de produção. Como a visita a uma cervejaria, por questões de segurança, é restrita a poucos setores, a Telepresence criou um modelo computacional de toda a fábrica e, com um programa de alto desempenho para visualização de objetos, permite a grupos de até 12 pessoas, a navegação pela fábrica. A criação do modelo virtual não levou muito tempo, pois a fábrica já tinha sido projetada em programas de CAD.
No sistema, um dos usuários atua como o motorista de um "ônibus virtual" definindo por onde o grupo anda durante a visita, os demais, à medida que o "ônibus anda", podem olhar para onde desejarem, tendo a visão que quiserem da fábrica.
5.7 Artes
Na área artística a Realidade Virtual parece ter um futuro bastante promissor. Como um novo meio de expressão da habilidade do artista a imersão e a interatividade podem transformar a arte estática (pinturas e esculturas) em arte dinâmica, à qual os observadores poderão explorar da forma que desejarem.
Do ponto de vista do artista a Realidade Virtual pode auxiliar no processo de criação. Um músico, por exemplo, pode tocar um piano virtual usando uma luva eletrônica e um sintetizador.
Um escultor pode manipular uma espécie de "argila virtual" para criar suas peças. Neste campo de escultura a Realidade Virtual pode ser útil também, para quem estuda um determinado artista. Se tivermos modelos virtuais de suas obras, o pesquisador poderá alterá-los da forma que desejar, sem correr o risco de destruir a obra.
5.8. Telepresença e Telerobótica
Com certeza nós já desejamos estar em dois lugares ao mesmo tempo. Se isto ainda não é possível, a telepresença pelo menos cria a ilusão de que se pode estar lá e aqui ao mesmo tempo. Uma forma antiga de telepresença é o telefone, quando ouvimos alguém ao telefone é como se nossos ouvidos estivessem em outro lugar, sem que de fato estejam.
A telepresença baseia-se na idéia de que, com algum tipo de equipamento, é possível executar tarefas em algum lugar distante, como se lá estivéssemos. Mas isto é Realidade Virtual? Aqui está uma pergunta que ainda não tem resposta.
O projeto "GreenSpace - an immersive communication medium" pretende permitir que pessoas localizadas fisicamente distantes possam compartilhar experiências em ambientes virtuais comuns. Maiores informações sobre este projeto podem ser obtidas no trabalho "Spatial Culling of Interpersonal Communication within Large-Scale Multi-User Virtual Environments" de Aaron K. Pulkka
Em alguns sistemas de tele presença, o médico pode atender a pacientes distantes [59]. No futuro, poderá operá-los. A NASA está particularmente interessada neste aspecto para futuramente realizar cirurgias no espaço.
Um pouco menos futurista são os sistemas de teleoperação ou telerobótica. Qualquer atividade que envolva a realização de tarefas que coloquem em risco a vida do ser humano, ou onde garantir a segurança custe muito caro, é uma área de aplicação potencial de telerobótica. Ambientes tóxicos, de altas temperaturas, ou de difícil acesso são exemplos da aplicação.
O uso da robótica nestes casos, já é bastante antigo, a Realidade Virtual entra, por sua vez, como uma forma de facilitar a interação com os equipamentos. Com Realidade Virtual, o usuário pode "enxergar" o ambiente. Vestindo um HMD, sincronizado com uma filmadora (figura 5.6), instalada no ambiente remoto, o usuário pode "ver" o objeto a ser manipulado. O controle do robô, por sua vez, pode ser feito com uma luva ao invés de um manipulador.
Figura 5.6 - Sincronismo Entre Uma Câmera e um HMD em Ambientes de Telepresença
Um dos projetos mais interessantes desenvolvido na área de telerobótica, é o projeto Green Man. Projetado por David Smith e Frank Amrogida e construído por Herbert Murmmery, todos do NOSC - (Naval Oceans System Center) [72]. O Green Man é um robô com dois braços, garras, tronco, pescoço, cabeça e dois olhos (câmeras de vídeo), controlado pelos movimentos do corpo de uma pessoa. Os movimentos são medidos por uma espécie de esqueleto externo colocado no usuário e os ângulos formados nas articulações deste são usados para controlar o robô.
No Brasil temos um projeto de controle de robôs usando Realidade Virtual sendo desenvolvido com o apoio da FAPERGS, num convênio da PUCRS com o SENAI. Neste projeto o robô passa a ser controlado pelos movimentos de uma luva eletrônica, liberando o usuário da necessidade, muitas vezes tediosa, de ter que programar o robô.
Surgindo como uma nova forma de publicidade, os Anúncios Experimenciais são um tipo de publicidade onde as mensagens de marketing são embutidas em um mundo virtual. Nestes mundos, os consumidores em potencial podem interagir com o produto que está sendo vendido e convencerem-se de suas vantagens.
No mercado americano, este tipo de marketing iniciou com as empresas que alugavam equipamentos com jogos de Realidade Virtual. Posteriormente estas empresas passaram a alugar seus equipamentos para apresentar "shows" de outras companhias. A pioneira desta área foi a CyberEvent Group Inc. [28], já tendo produzido "comerciais" para companhias farmacêuticas e cadeias de motéis.
Seguindo uma linha mais conservadora, a comunidade européia adotou a abordagem de separar o marketing dos vídeos games. A empresa Virtual-S Ltd, de Londres, desenvolveu, por exemplo, para as empresas Kingston Micro Eletronics e AKAI sistemas com Realidade Virtual para apresentar seus produtos. Para a prefeitura de Madri, a empresa criou um sistema que hoje é usado em feiras para apresentação da cidade de Madri e de suas potencialidades para abrigar novas empresas de alta tecnologia.
Outra empresa que está desenvolvendop anuncios com o uso de Realdead virtual é a StrayLight Corp que tem hoje, entre seu clientes empresas como American Express, AT&T, AVIS, Blockbuster Entertainment, CableTron Systems, Coca-Cola entre outras.
5.10 Sistemas de Manutenção
usando Realidade Aumentada
As pessoas que trabalham com manutenção de equipamentos sofisticados, costumam lidar com uma quantidade grande de manuais e fichas técnicas de produtos. Com a evolução rápida, comum a este tipo de equipamento, a documentação, por sua vez também tem de ser atualizada.
Buscando resolver este problema, muitos fabricantes estão distribuindo manuais e fichas em meio magnético. Esta evolução diminuiu, sem dúvida, a quantidade de papel utilizado. Entretanto, nem sempre é cômodo usar um computador durante a manutenção. Pensando nisto, a British Aeroespace em conjunto com a Private Eye e a Boeing em consórcio com a Virtual Vision, vem desenvolvendo sistemas de Realidade Aumentada para auxiliar na manutenção de aviões e de turbinas [81, 89]. Usando um HMD, o técnico que realiza a manutenção, pode deixar ao alcance de seus olhos, ao lado da imagem que está olhando, as páginas dos manuais que precisa.
Veja a página completa em : Introdução a Realidade Virtual (Aplicações)
