ANÁLISE SWOT DAS METODOLOGIAS DE SISTEMAS DE REALIDADE VIRTUAL

Resumo – O crescente poder de processamento tanto dos computadores quanto dos ambientes computacionais e motivados forma de visualização da informação por meio da Realidade Virtual, a ciência se esforça em desenvolver uma metodologia de modelagem de sistemas de Realidade Virtual (RV) que possibilitem a análise de requisitos bem como forneça uma perspectiva do produto final. Em conseqüências das técnicas de modelagem não abstraírem a necessidade da área de RV e embora a engenharia da usabilidade seja uma recentemente e emergente técnica de processo de desenvolvimento de Ambientes Virtuais, o projeto e a avaliação centrado no usuário é uma prática ainda distante dos requisitos para RV.

Palavras-Chave – Engenharia de Software, Engenharia de Requisitos, Engenharia Semiótica, Ambientes Virtuais.

Abstract – The ever-increasing power of computers and hardware rendering systems has, to date, primarily motivated the creation of visually rich and perceptually realistic virtual environment (VE) applications. Comparatively very little effort has been expended on the user interaction components of VEs. As a result, VE user interfaces are often poorly designed and are rarely evaluated with users. Although usability engineering is a newly emerging facet of VE development, user-centered design and evaluation in VEs as a practice still lags far behind what is needed.

Keywords – Software Engineering, Requirements Engineering, Semiotic Engineering, Virtual Environment. 1. INTRODUÇÃO

Uma das mais fortes tendências de desenvolvimento de Interface Humano-Computador (IHC) é o desenvolvimento de interfaces de Realidade Virtual (RV), pois está é uma tecnologia capaz de aproveitar o conhecimento do usuário na operação do mundo real dentro do ambiente tridimensional criado por computador a qual fornece ao usuário RV uma interatividade e uma usabilidade muito próxima do real.

No entanto para se desenvolver um sistema de RV é necessário que os ambientes sejam direcionados e contextualizados no conhecimento do usuário, para que ele possa assimilar, destarte mais facilmente a interface e a metáfora de interação. Os requisitos de um sistema de RV são impostos diretamente pelos sentidos humanos mapeados pelo computador e abstraídos por uma capacidade dos desenvolvedores de representarem os modelos físicos e cinemáticos destes ambientes.

Para que esse processo desenvolva o ambiente/sistema a ser gerado deve possuir características que levam o usuário a um raciocínio parecido com mundo real e mundo virtual de modo que beneficie a sua utilização.

Mesmo com tantos benefícios da tecnologia de RV para o usuário e sua interatividade, o desenvolvedor das técnicas de modelagem e especificação de sistemas ainda está aquém das necessidades de engenharia de software tradicional. Segundo [1] a engenharia de requisitos é um processo que engloba todas as atividades para a elaboração de um documento (documento de requisitos do software) que serve para nortear o desenvolvimento de uma aplicação.

Este trabalho tem como objetivo analisar de uma forma clara e objetiva sem tendenciosidades as principais metodologias de especificação e modelagem de sistemas de RV aplicando as técnicas de análise SWOT.

2. TÉCNICAS DE ABORDAGEM DE ANÁLISE DE REQUISITOS E ESPECIFICAÇÃO PARA AMBIENTES VIRTUAIS

De acordo com [2] muito além da visualização das

informações, um sistema de RV possui uma manipulação de forma não convencional (mouse e teclado) o usuário utiliza dispositivos como luvas, capacetes de visualização, spaceballs, joysticks, webcam, etc., que geram um sentido de “presença”, característico das aplicações e ambientes virtuais. Esta associação entre as técnicas de engenharia de software, e o processo de desenvolvimento de ambientes virtuais pode viabilizar um maior estreitamento na relação de uso do ambiente pelo usuário, causando uma maior interação e aumentando à usabilidade do sistema.

No intuito de beneficiar a produtividade e a usabilidade destes ambientes muito além dos dados, o sistema de RV deve ser capaz de interceptar, processar e analisar os eventos do ambiente, sendo monitorado o comportamento do usuário, suas interações e reflexões no mundo em qual está imerso. Partindo do pressuposto deixado por [3] que todo software é constituído com a função básica de processar dados, não importa a área de atuação considerada.

Diversas metodologias tradicionais tem-se aplicado desenvolvimento de um sistema de RV [4] dentre elas se destacam a Análise Orientada a Objetos, Fluxogramas, Modelos de statechart, Workflows e modelos baseados em RMM Case, mas mesmo com o avanço destas especificações de sistemas a modelagem conceitual deste tipo de sistema ainda é precária e muitas vezes em sua aplicação reinventada para se conceber uma aplicação de RV. Podem caracterizá-las como transações comerciais.

O trabalho [5] retrata o uso de técnicas de mapeamento comportamental como base de Walkthrough Cognitivo e para o projeto de referências apontadas pelo contexto de comportamento do usuário no âmbito Psico-Social. Na figura 1 foi utilizada a modelo de Walkthrough (Passo a passo) onde existe uma platéia num centro de informática onde todos utilizam óculos e a luz é desligada e os displays de RV são preenchidos com linha de comando mostrando dados técnicos, ressaltando que a platéia só pode olhar em volta.

Figura 1 – Metodologia de Walkthrough Cognitivo http://studiolab.io.tudelft.nl/static/gems/publications/01StapCA

ANar.pdf (CAAD, 2001)

Já na pesquisa de [6] o modelo baseado em heurística ajuda o designer no processo de pós-produção do ambiente de RV quanto à avaliação de usabilidade e interatividade é apenas uma estratégia de pós-produção para a avaliação do ambiente criado. Neste modelo não existe regularidade é somente arte ocorrendo modificações somente na pós-produção. No modelo proposto por [7] retrata um modelo seqüencial que atualmente é uma abordagem mais clara e tanto de pré, quanto de pós-produção do ambiente de RV, pois define as tarefas e suas inter-relações, mas como o próprio nome indica, é um modelo de abordagem seqüencial, não retratando os eventos de múltiplas funções do ambiente. É um bom modelo estático e representativo de uma abstração de uma aplicação de RV. Na figura 3 são blocos combinados e seqüenciais referentes à criação de um robô humano dando enfoque para os movimentos humanos como ficar em pé, sentar e engatinhar e outros.

Figura 3 – Metodologia Seqüencial

http://benchoi.info/Bens/Research/Publication/Ben%20Choi%202007%20on%20IEEE%20Industrial%20Electronics.pdf

(IECON, 2007)

O modelo apresentado por [8] VRID (em inglês, Virtual Reality Interface Design), contém aspectos de especificação da interface de sistemas de RV, com a intenção de efetuar a abordagem objetiva apoiando projetistas de interface em pensar de modo compreensível sobre todo o projeto, decompondo as atividades de projeto em tarefas menores e mais simples, conceitualmente distintas e comunicar a estrutura de projeto para desenvolvedores de sistemas com RV. Na figura 4 as atividades decompõem-se em Gráficos, Comportamento, Interação e componentes do comunicador. Sendo que os componentes do comunicador são responsáveis por coordenar a comunicação entre os componentes do objeto.

Figura 4 – Metodologia de VRID – Virtual Reality Interface

Design http://www.cs.tufts.edu/~jacob/papers/vrst01. tanriverdi.pdf

(VILDAN)

O modelo apresentado [9] (SEO e KIM, 2002), denominado de CLEVR (em inglês, Concurrent and Level by Level Development of VR Systems) discute uma abordagem para o processo de desenvolvimento de sistemas de RV considerando a ação simultânea de forma, função e comportamento dos objetos de interface em um modelo de processo incremental, a partir da realização de um processo de modelagem espiral. Na figura 5 foi desenvolvido um modelo espiral onde as interações fundamentais são: Requisitos, Design e Validação ocorrendo continuamente em cada etapa. As primeiras interações focam características gerais e componentes, como arquitetura do sistema geral, objeto de identificação, características, hierarquia de classes, modelos de tarefas do usuário e comportamento do sistema.

Figura 5 – Metodologia CLEVR (Concurrent and Level By

Level Development of VR Systems http://dxp.korea.ac.kr/~pvot2/Modeling%20Stratege%20for%2

0VR%20CLEVR.htm?page=clevr (JINSEOK)

No modelo de [10] o desenvolvimento de um laboratório virtual trouxe uma abordagem baseada no método RUP (Rational Unified Process – [11]), o qual desempenha grande papel na unificação das metodologias de processo de software, mas continua a qualificar de um sistema de RV como um sistema convencional. Na figura 6 relata o ciclo de vida do RUP na horizontal estão os humps para cada disciplinas, dando uma estimativa para ao longo das quatro fases. Por exemplo, a Modelagem de Negócios passa pelas fases de Início, Elaboração e Construção e as outras disciplinas de Requerimentos, Análises, Implantação, Teste de aplicação, Configuração, Gerenciamento de Projetos e Ambiente também passam pelas fases de acordo com a implementação.

Figura 6 – Metodologia RUP -Rational Unified Process

Systems http://www.ambysoft.com/downloads/managersIntroToRUP.pd

f (SCOTT, 2005)

A técnica de especificação de processo e requisitos de software aplicado por [12], a VR-WISE, é uma abordagem que contempla o uso de mapas conceituais como metodologia de elucidação de requisitos em alto nível de abstração, deixando os detalhes específicos para uma associação de toolkits (conjunto de ferramentas) de desenvolvimento 3D, a exemplo o World Toolkit, da Sense8, Java 3D, Opengl, Directx, OGRE, entre outros. Conforme a figura existe a implementação de uma aplicação onde a implementação foi dividida em três fases principais: fase de especificação, fase de mapeamento e fase de produção. Está divisão podemos caracterizá-las como classes que fazem parte do programa principal.

Figura 7 – Metodologia VR-WISE

http://crpit.com/confpapers/CRPITV83DeTroyer.pdf (OLGA, FREDERIC, BRAM, WESLEY, 2007)

Segundo [13], o foco na análise de projeto do sistema de RV deve ser dado pela inter-relação entre os componentes de Interfaces Humano-Computador necessárias ao projeto. Denota em seu trabalho os seguintes processos para modelagem, consistente em 4 fases de processo: Análise do Ambiente 3D; Processo de Design 3D; Processo de Sistematização das Interfaces 3D; Processos de Interação no ambiente;

A interface de realidade virtual é complexa de ser projetada e principalmente de ser implementada, e seu processo

de desenvolvimento é destacado pelas atividades de abstração das tarefas que o usuário final deseja com o sistema, a complexidade da realização da tarefa no ambiente e as restrições físicas e comportamentais do ambiente. De acordo com [14], existem várias técnicas de interação para o usuário realizar as ações no ambiente virtual, sendo algumas apropriadas para determinados tipos de tarefa e outras, não. 3 – ANÁLISE SWOT DAS METODOLOGIAS DE RV

A Análise SWOT tem como objetivo analisar qualquer cenário identificando as lacunas existentes. Com a análise SWOT identificam-se os pontos fortes e fracos das metodologias de realidade virtual.

Tabela 1- Análise SWOT das Metodologias

A metodologia Walkthrough não possui significado de interação, porém como ponto forte possui indicações por onde o usuário pode caminhar, como oportunidades a Sinalização e ameaças a falta de interação com usuários. A metodologia Heurística não possui significado de interação, mas tem como foco a arte podendo ocorrer modificações na pós-produção, como oportunidades a arte e ameaças a falta de interação com usuários. A metodologia Seqüencial não possui significado de interação, porém têm como ponto forte as definições das tarefas, como oportunidades as definições e ameaças a falta de interação com usuários. A metodologia VRID não possui significado de interação, mas tem como objetivo a decomposição das atividades em tarefas menores e mais simples, como oportunidades a decomposição e ameaças a falta de interação com usuários.

A metodologia CLEVR não possui significado de interação, mas tem como ponto forte a modelagem espiral, como oportunidades o modelo espiral e ameaças a falta de interação com usuários.

A metodologia RUP não possui significado de interação, porém tem como ponto forte a unificação das modelagens, como oportunidades a unificação e ameaças a falta de interação com usuários..

A VR-WISE não possui significado de interação, mas possui como ponto forte um conjunto de ferramentas, como oportunidades a toolkits e ameaças a falta de interação com usuários.

4 – CONCLUSÃO A partir destas breves análises no modelo SWOT é possível incorporar as metodologias de desenvolvimento de ambientes de realidade virtual com objetivo de atenuar suas deficiências (pontos fracos e ameaças, vistas na tabela 1) atuando diretamente na composição de uma nova metodologia que evidenciasse as características boas de todas as metodologias acima dispostas (pontos fortes e oportunidades). Destarte este trabalho vem ao encontro dos pesquisadores e fomentadores da área de RV com o modesto intuito de indicar uma possível proposta de trabalho em conjunto com vários destes pesquisadores em estabelecer uma linha relacionada à modelagem de sistemas para RV, com base nos ensinamentos da disciplina de Engenharia de Programas de Computador.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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[9] SEO, J., and KIM, G. J. “Design for Presence: A Structured Approach to Virtual Reality System Design”, in Presence: Teleoperators and Virtual Environments, 2002.

[10] SCHERP, A. “Software Development Process Model and Methodology for Virtual Laboratories”, 2002, disponível em: http://www.offis.de/indexe.htm.

[11] KRUCHTEN P. “The Rational Unified Process: an introduction”. Addison Wesley, New York, 2000.

[12] PELLENS B, BILLE, W., De TROYER, O., KLEINERMANN, F. “VR-WISE: A Conceptual Modeling Approach for Virtual Environments”, 2005.

[13] SEGURA, M.I.S, SECCO, A. A., CUADRADO, J.J, “Software Engineering and HCI Techniques Joined to Develop Virtual Environments”, User Interface Engineering, 2004.

[14] NEDEL, L. P., FREITAS, C.M.D.S. SCHYN, A., NAVARRE, D., PALANQUE, P. “Usando Modelagem Formal para Especificar Interação em Ambientes Virtuais: Por que?”, In Symposium on Virtual Reality, Ribeirão Preto –SP, 2003.

[15] http://studiolab.io.tudelft.nl/static/gems/publications/01StapCAANar.pdf (CAAD, 2001)

[16] http://benchoi.info/Bens/Research/Publication/Ben%20Choi%202007%20on%20IEEE%20Industrial%20Electronics.pdf (IECON, 2007)

[17] http://www.cs.tufts.edu/~jacob/papers/vrst01. tanriverdi.pdf (VILDAN)

[18] http://dxp.korea.ac.kr/~pvot2/Modeling%20Stratege%20for%20VR%20CLEVR.htm?page=clevr (JINSEOK)

[19] http://www.ambysoft.com/downloads/managersIntroToRUP.pdf (SCOTT, 2005)

[20] http://crpit.com/confpapers/CRPITV83DeTroyer.pdf (OLGA, FREDERIC, BRAM, WESLEY, 2007)