TÓPICOS DE INFORMÁTICA AVANÇADA II

Ambientes Colaborativos de Realidade Virtual e Aumentada

Prof. Mário Dantas

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Denise FilippoAlberto RaposoMarkus Endler

Hugo Fuks

PUC-RioDepartamento de Informática

CONTRIBUIÇÃO:

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OBJETIVOS

Apresentar os ambientes colaborativos de RV e RA sob a ótica da Colaboração

Apresentar o que as tecnologias de RV e RA agregam aos ambientes colaborativos

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SUMÁRIO

Conceitos básicos da Colaboração Ambientes colaborativos de RV Ambientes colaborativos de RA Conclusão e Tendências

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COLABORAÇÃO

Colaborando, pelo menos potencialmente, pode-se produzir melhores resultados de que individualmente complementação de capacidades,

conhecimentos e esforços mais capacidade de gerar criativamente

alternativas

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COMPUTER SUPPORTED COOPERATIVE WORK (CSCW)

Área de estudo interessada no trabalho em conjunto de grupos de pessoas com a ajuda de computadores

Leva em consideração fatores humanos do trabalho em grupo para auxiliar o projeto e especificação do suporte computacional a este processo

Tema multidisciplinar: computação, sociologia, psicologia social, teoria organizacional, educação, design etc

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GROUPWARE(SISTEMAS COLABORATIVOS)

Groupware ou Sistemas Colaborativos sistemas computacionais que auxiliam grupos de pessoas engajadas em uma tarefa (ou objetivo) comum e que provêm uma interface para um ambiente compartilhado

Área mais técnica, voltada para o desenvolvimento de software que auxilie no trabalho em grupo

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CSCW X GROUPWARE CSCW

área de pesquisa que busca entender a natureza e as características do trabalho cooperativo com o objetivo de projetar tecnologias computacionais adequadas

Groupware software para trabalho em grupo investigação de algoritmos e arquiteturas para dar suporte a aplicações de trabalho em grupo

feedback

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CLASSIFICAÇÃO DE SERVIÇOS EM FUNÇÃO DO ESPAÇO-TEMPO

I nte ra çõe s fa ce - a - fa ce

S a la d e re u n iã oFerram enta de B rains torm ing

I nte ra çõe s a ss íncrona sloca is

Q u a d ro d e a v is o sFerram enta de Pos t- I t Notes

I nte ra çõe s s íncrona s

T e le fo n eB ate- papo

V ideoconferência

I nte ra çõe s a ss íncrona sdistr ibuída s

C o rre io tra d icio n a lCorreio eletrônico

Fórum

m esm o tem po(síncrono)

tem po diferente(assíncrono)

m esm o lugar( local)

local diferente(distr ibuído)

TEMPO

ESPA ÇO

[DeSanctis e Gallupe, 1987]

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EXTENSÃO NO ESPAÇO

Presencial Não-presencialVirtualmente presencial Localmente remota

Sentimento de presença crescente

Semelhante à presencial, apenas não exigindo que

usuários estejam fisicamentepróximos. Necessita de recursos para simular a

presença de participantes externos em tempo real.

Não simula a presença de usuários

externos, mas permite bom nível de interação

com eles, através docompartilhamento de espaços de trabalho,

por exemplo.

Nenhum sentimento

de presença(e-mail,

por exemplo).

RV / RA

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MODELO 3C DE COLABORAÇÃO

COMUNICAÇÃO

COORDENAÇÃOCOOPERAÇÃO

com um + açãoAção de tornar com um

co + ordem + açãoAção de organizar

em conjunto

co + operar + açãoAção de operar

em conjunto

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COMUNICAÇÃO

ação de trocar mensagens para que haja entendimento comum das idéias discutidas

troca de idéias e negociação tomada de decisão e compromissos

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COORDENAÇÃO

Para o atendimento dos compromissos gerados pela Comunicação é necessário que haja Coordenação do trabalho

As tarefas atribuídasaos participantes sãorealizadas na ordem eno tempo previstos e de acordo com os objetivos e restriçõesdeterminados

Sem Coordenação,boa parte do esforçode Comunicação é perdido

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COOPERAÇÃO

Produção conjunta dos membros do grupo no espaço compartilhado a fim de que as atividades possam ser realizadas

Ao cooperarem, os participantes do grupo produzem, modificam e utilizam de maneira compartilhada um conjunto informações e artefatos reais ou virtuais

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PERCEPÇÃO(AWARENESS)

Em CSCW, perceber é adquirir informação, por meio dos sentidos, do que está acontecendo e do que os colegas estão fazendo

Informações de percepção auxiliam os indivíduos a avaliar o andamento do trabalho e redirecionar suas atividades, se necessário

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CLASSIFICAÇÃO DE SERVIÇOS EM FUNÇÃO DO MODELO 3C

Serviços de comunicação e-mail, lista de discussão, fórum, mensagem

instantânea, chat, áudio e vídeoconferência

Serviços de coordenação workflow, agenda compartilhada, sistemas de apoio à

reunião, sistemas de apoio à decisão, votação, avisos

Serviços de cooperação editores colaborativos, sistemas para controle de

versões, quadro branco, repositório para troca de arquivos

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CLASSIFICAÇÃO DE SERVIÇOS EM FUNÇÃO DO MODELO 3C

Alguns exemplos

baseado em Borghoff e Schlichter (2000); Teufel et al. (1995)

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ADOÇÃO DE GROUPWARE

Massa crítica de usuários

Exemplos bem-sucedidos: telefone, Web

Não adotam o groupware

Adotam o groupware

No de usuáriosN*

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GROUPWARE X RV/RA

Apesar da crescente popularidade, sistemas colaborativos de RV e RA ainda apresentam uma série de desafios em seu desenvolvimento, por exemplo processamento gráfico em tempo real sincronização de visão entre usuários integração com grandes bases de dados segurança estes temas não serão tratados

Foco: análise dos ambientes de RV e RA segundo a ótica do modelo 3C

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AMBIENTES COLABORATIVOS DE RV

Collaborative Virtual Environment (CVE) Simulação em tempo real de um mundo real ou

imaginário, onde usuários estão simultaneamente presentes e podem navegar e interagir com objetos e outros usuários [Hagsand 1996]

CVE = Realidade Virtual + Colaboração

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CVES: CARACTERÍSTICAS

Avataresusuários são representados como objetos

do ambiente Visão do estado atual

mudança contínua em todos os aspectos: usuários entrando e saindo, movendo-se, mudando estado dos objetos etc.

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CVES: CARACTERÍSTICAS

CVEs para usuários remotos são mais comuns, tanto para uso de forma

síncrona como assíncrona

CVEs para usuários co-localizados nos últimos anos, têm sido realizados trabalhos no

sentido de desenvolver ambientes “fisicamente compartilhados”

I nte ra çõe s fa ce - a - fa ce

sistem as de pro jeçãom ulti- usuário ( I llusion Hole)

I nte ra çõe s a ss íncrona sloca is

I nte ra çõe s s íncrona s

C V E típ ico

I nte ra çõe s a ss íncrona sdistr ibuída s

C VE com m ensagem paraparticipantes ausentes

m esm o tem po(síncrono)

tem po diferente(assíncrono)

m esm o lugar( local)

local diferente(distr ibuído)

TEMPO

ESPA ÇO

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CVE E O MODELO 3C

Comunicação CVEs voltados para Comunicação são

plataformas de interação social, onde os usuários normalmente se encontram casualmente e se comunicam

Coordenação dentre as 3 dimensões da colaboração, é a

menos explorada nos CVEs Cooperação

faz parte da própria natureza dos CVEs, que são literalmente espaços de trabalho compartilhados

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CVE E COMUNICAÇÃO

Geralmente síncrona chat, no caso de ambientes mais simples áudio e vídeo-conferência, no caso de

ambientes mais sofisticados Comunicação não-verbal

gestos expressões faciais postura do avatar aproximação

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CVE E COMUNICAÇÃO

Noção de espaço e metáfora de mundo real oferece possibilidades de percepção que não

são triviais em aplicações de desktop ex: movimentação dos avatares antecipa

intenções dos usuários e revela a expectativa que os demais usuários têm a seu respeito

Exemplos Active Worlds [2007] FreeWalk

[Nakanishi et al. 2004]

Active Worlds

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CVE E COORDENAÇÃO

Simulações militares e jogos multi-usuários são exemplos de CVEs usados para fins de coordenação

Ex: SAVE [Holm et al. 2002]

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CVE E COOPERAÇÃO

A Cooperação está sempre materializada no espaço virtual, onde ocorrem as interações entre os usuários

CVEs estão mais próximos da representação do mundo real noção de contexto compartilhado e percepção

mútua entre os usuários direciona ações futuras representação dos avatares e recursos de

visualização no espaço 3D ampliam a capacidade de entender o que os outros usuários estão fazendo

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CVE E COOPERAÇÃO

Ex: Walkinside Viewer [VRContext 2007]

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CVE E COOPERAÇÃO

Primeiro CVE que podechegar à massa crítica:

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SECOND LIFE

Algumas razões do sucesso:CVE com boa edição de avatares

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SECOND LIFE

Algumas razões do sucesso:Eficiente para as velocidades da Web

residencialBusine$$

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SECOND LIFE

Algumas razões do sucesso:De acordo com muitas “lições”de CSCW

Bom suporte a percepção (awareness) Suporte ao contato informal (quem está por

perto e disponível? Devo contactar?)

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SECOND LIFE

Algumas razões do sucesso:Mixed reality (virtualidade aumentada)

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SECOND LIFE

Outras razões do sucesso:Reproduçao do mundo (quase) real ou

idealização do mundo real

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RV: USUÁRIOS CO-LOCALIZADOS

IllusionHole

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RV: USUÁRIOS CO-LOCALIZADOS Displays holográficos

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AMBIENTES COLABORATIVOS DE RA

Usuários colaboram com apoio de objetos virtuais misturados a seus ambientes reais

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AMBIENTES COLABORATIVOS DE RA: CARACTERÍSTICAS

Natureza “sem cortes” da interface RA Diferentes visões do espaço Necessidade de garantir um entendimento

comum sobre o espaço compartilhado e de evitar “colisões”

Os ambientes para usuários co-localizados são os mais comuns

Vários ambientes fazem uso de computação móvel

Uso de capacetes ou óculos do tipo vídeo-through impede que os usuários vejam os olhos uns dos outros

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AMBIENTES COLABORATIVOS DE RA E O MODELO 3C

Comunicação dentre as 3 dimensões da colaboração, é a menos

explorada Coordenação

ocorre quando os objetos virtuais são utilizados para orientar o usuário nas atividades do seu trabalho

serviços direcionados para a Coordenação em ambientes de RA diferem dos serviços de coordenação típicos de desktops (workflow, agenda compartilhada,…)

Cooperação RA é, por definição, fortemente direcionada para a

apresentação e manipulação de objetos virtuais, prestando-se naturalmente ao compartilhamento destes objetos e, consequentemente, ao suporte à Cooperação

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AMBIENTES COLABORATIVOS DE RA E COMUNICAÇÃO

Nestes ambientes geralmente a comunicação é síncrona e não faz uso de objetos virtuais quando usuários estão co-localizados, a

comunicação é realizada sem mediação do computador

quando usuários estão remotos, faz-se uso de áudio e vídeo-conferência

Comunicação com RA: usuários representados como objetos virtuais ou objetos virtuais que ofereçam suporte para a comunicação (ex: post-it)

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AMBIENTES COLABORATIVOS DE RA E COMUNICAÇÃO

Exemplos: filmes de ficção científica, Real World Conference AR Communication [Billinghurst et al 2002]

Real World Conference AR Communication

ficção

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AMBIENTES COLABORATIVOS DE RA E COORDENAÇÃO

Serviços ou funcionalidades de coordenação usualmente são oferecidos em conjunto com outros serviços

Objetos virtuais são utilizados para orientar e direcionar os usuários

Uso de protocolo social através de comunicação direta ou vídeo e áudio-conferência

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AMBIENTES COLABORATIVOS DE RA E COORDENAÇÃO

Exemplos: OCAR - Outdoor Collaborative Augmented Reality

System [Feiner 2004]

MARS - Mobile Augmented Reality System [Höllerer 1999]

MARS OCAR

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AMBIENTES COLABORATIVOS DE RA E COOPERAÇÃO

Dimensão da colaboração mais explorada nos ambientes colaborativos de RA usuários vêem-se uns aos outros ao mesmo

tempo em que interagem e compartilham objetos virtuais em meio a eles

ex: The Invisible Train [Wagner et al 2006]

Construct 3D [Kaufmann 2006]

Predominância do sentido da visão a maioria dos ambientes oferece o aumento do

sentido da visão em cenários síncronos co-localizados ou remotos

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AMBIENTES COLABORATIVOS DE RA E COOPERAÇÃO

Visão dos objetos virtuais pelo grupo todos vêem como se o objeto estivesse no

mesmo espaço físico ou cada usuário vê o objeto através de tela de

vídeo usuários diferentes podem ter visões diferentes com tecnologia de projeção, pode-se “apagar”

um objeto real Ambientes remotos, é preciso transmitir

tanto as imagens reais e quanto as virtuais

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AMBIENTES COLABORATIVOS DE RA E COOPERAÇÃO

The Invisible Train

Construct 3D

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VÍDEOS Ambientes Colaborativos de RA

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CONCLUSÃO O grande potencial dos ambientes

colaborativos de RV e RA está no suporte à cooperação

Ambientes colaborativos de RV também são muito usados para prover suporte à comunicação

Interação no ambiente real ou através de simulações de ambientes tridimensionais favorecem a percepção mútua e o compartilhamento de contexto, fatores importantes para que a colaboração se realize

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CONCLUSÃO

A tendência é que um grande número dos ambientes de Realidade Aumentada se tornem ambientes de Realidade Aumentada Ubíqua Realidade Virtual e Computação Ubíqua, áreas

opostas na visão de Mark Weiser (1991), se aproximam com o uso de sistemas de Realidade Aumentada Ubíqua

Com a possibilidade de mobilidade dos usuários, outra tendência dos ambientes de RV e RA é o das aplicações sensíveis à localização Höllerer (1999): o mundo é a interface Spohorer (1997): hipertexto/web ancorado no

mundo real (World Board)

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REFERÊNCIAS Publicações referentes a esta apresentação

Filippo, D., Raposo, A. B., Endler, M., Fuks,H. (2007) Ambientes Colaborativos de Realidade Virtual e Aumentada. em Realidade Virtual e Aumentada: Conceitos, Projetos e Aplicações. Claudio Kirner, Robson Siscoutto (Eds), capítulo 9, no prelo

Filippo, D., Endler, M., Fuks,H. Colaboração Móvel com Realidade Aumentada. Monografias em Ciência da Computação n.01/05. PUC-Rio, jan.2005

Referências desta apresentação Active Worlds (2007) http://www.activeworlds.com/ Acesso em Jan/2007 Billinghurst, M. Cheok, A. Prince, S. Kato, H. (2002) Real world

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Billinghurst, M. and Kato, H. (2002) Collaborative Augmented Reality. Communications of the ACM, Vol. 45, No. 7, July, ISSN:0001-0782, pp.64 – 70

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Feiner, S.; Höllerer T.; Gagas, E.; Hallaway, D.; Terauchi T.; Güven, S.; MacIntyre B. MARS – Mobile Augmented Reality System. Disponível em: http://www1.cs.columbia.edu/graphics/projects/mars, Acesso em Jan/2007

Fuks, H., Raposo, A. e Gerosa, M.A. (2002) Engenharia de Groupware: Desenvolvimento de Aplicações Colaborativas, XXI Jornada de Atualização em Informática, Anais do XXII Congresso da Sociedade Brasileira de Computação, v.2, Cap. 3, ISBN 85-88442-24-8, pp 89-128

51

REFERÊNCIAS Fuks, H., Gerosa, M.A. e Pimentel, M. (2003) Projeto de Comunicação em

Groupware: Desenvolvimento, Interface e Utilização, XXII Jornada de Atualização em Informática, Anais do XXIII Congresso da Sociedade Brasileira de Computação, v.2, cap. 7, ISBN 85-88442-59-0, pp. 295-338.

Hagsand, O. (1996) Interactive Multiuser VEs in the DIVE System, IEEE Multimedia, 3(1):30-39. Spring

Höllerer T.; Feiner S.; Terauchi T.; Rashid, G.; Hallaway, D. (1999) Exploring MARS: developing indoor and outdoor user interfaces to a mobile augmented reality system. In: Computers and Graphics, 23(6), Elsevier Publishers, p. 779-785, dezembro

Holm, R., Priglinger, M. , Stauder, E., Volkert, J., Wagner. R. (2002) A Combined Immersive and Desktop Authoring Tool for Virtual Environments”. IEEE Virtual Reality 2002, USA, pp. 93-100.

Kaufmann, H. (2006) The potential of augmented reality in dynamic geometry education, 12th International Conference On Geometry and Graphics (ISGG), Ago 6-10, Salvador, Brasil

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Weiser M. (1991) The computer for the twenty-first century. Scientific American, pp. 94-100, Setembro