CAPÍTULO III: FORMAS DE REALIDADE VIRTUAL IMERSIVAS

Os sistemas de RV diferem entre si levando em conta o nível de imersão e de interatividade proporcionado ao participante. Ambos são determinados de acordo com os tipos de dispositivos de entrada e saída de dados usados no sistema de RV além da velocidade e potência do computador que suporta o sistema de RV (JACOBSON, 1994). É claro que tudo vai depender da finalidade do sistema.

Os dispositivos usados em RV são fortemente multisensoriais, usando gráficos 3D, saídas de som especialmente distribuídas, entrada de voz, movimento dos olhos, gestos e algum mecanismo que esteja ligado com o sentido do tato ou força, e há também sensores responsáveis pela última fronteira de interação. Como consequência, a conexão entre o usuário e o ambiente virtual é geralmente muito mais intensa que em outras aplicações convencionais.

De acordo com PIMENTEL e TEIXEIRA (1995) estes estilos de RV poderiam ser classificados como: realidade virtual de simulação, realidade virtual de projeção, augmented reality (realidade realçada), dispositivos físicos, telepresença, visually coupled displays (displays visualmente casados), realidade virtual de mesa, hipertexto (hypertexto), som 3D e ciborg.

3.1. RV DE SIMULAÇÃO

A RV de Simulação representa o tipo mais antigo de sistema de RV porque se originou com os simuladores de vôo desenvolvidos pelos militares americanos depois da Segunda Guerra Mundial (JACOBSON, 1994).

Um sistema de RV de Simulação basicamente imita o interior de um carro, avião ou jato, colocando o participante dentro de uma cabine com controles. Dentro dessa cabine, telas de vídeo e monitores apresentam um mundo virtual que reage aos comandos do usuário. Uma vez que o sistema de RV de Simulação não processa imagens em estéreo, as imagens aparecem de forma bastante rápida (JACOBSON, 1994). Em alguns sistemas as cabines são montadas sobre plataformas móveis (PIMENTEL, 1995), além de dispor de controles com feedback tátil e auditivo (JACOBSON, 1994).

3.2. REALIDADE VIRTUAL DE PROJEÇÃO

JACOBSON, em 1994, diz que a Realidade Artificial de Projeção, foi criada na década de 70 por MYRON KRUEGER, caracterizando-a pelo usuário estar fora do mundo virtual, mas que por outro lado, poderia se comunicar com personagens ou objetos dentro dele.

KRUEGER, nesta mesma época, cria um Sistema de RV de Projeção, ao qual denominou VIDEOPLACE (sala ou lugar de Projeção), que capturava imagens de um ou mais usuários e projetava-as numa grande tela que representava um mundo virtual, onde era possível à interação destes usuários uns com os outros ou com objetos. O termo Realidade Virtual, criado por KRUEGER, fora simplesmente para descrever o tipo de ambiente criado pelo seu sistema, que poderia ser utilizado sem a necessidade do participante utilizando dispositivos de entrada de dados, afirma JACOBSON.

Figura 14 - Trator Virtual baseado em Projeção de Tela	Figura 15 - Visor baseado em Projeção de Tela

3.3. AUGMENTED REALITY (REALIDADE REALÇADA)

A Augmented Reality utiliza dispositivos visuais transparentes presos à cabeça nos quais os dados são projetados. Pelo fato desses displays serem transparentes, o usuário pode ver dados, diagramas, animações e gráficos 3D sem deixar de enxergar o mundo real, tendo informações sobrepostas ao mundo real. Estes displays transparentes são chamados Heads Up Displays (HUDs) por perm

itirem essa visão através das informações geradas pelo computador. O usuário pode, por exemplo, estar consertando algo e visualizando nos óculos os dados necessários a esta operação (PIMENTEL e TEIXEIRA, 1995).

Quanto ao Sistema de Realidade Aumentada (Figura 18), é uma combinação da visão do ambiente real com o ambiente virtual (Figura 8 ). Esse tipo de sistema é obtido mesclando-se sistemas de telepresença (Figura 7) e RV.

Figura 18 - Sistema de Realidade Realçada

3.4. DISPOSITIVOS FÍSICOS

Os dispositivos físicos procuram estimular as sensações físicas, como o tato, tensão muscular e temperatura (GRADECKI, 1994). Diferente dos dispositivos de saída de visão e audição, os dispositivos físicos requerem uma sofisticada interação eletromecânica com o corpo do usuário. A tecnologia existente atualmente, não é capaz de estimular os sentidos físicos com o nível de realismo que atinge os sentidos visuais e auditivos: o problema está além da criação de dispositivos de feedback, pois envolve também a compreensão e simulação das forças apropriadas (PIMENTEL, 1995).

3.4.1. Feedback Tátil

Feedback tátil é o nome dado a sistemas que transmitem sensações que atuam sobre a pele. O feedback tátil (Figura 19) deve fornecer não apenas a sensação do toque mas também permitir ao usuário perceber se está tocando uma superfície lisa ou rugosa (GRADECKI, 1994). Existem atualmente duas diferentes formas de fazer essa simulação tátil: através de pressão de ar e através de vibrações (PIMENTEL, 1995).

Figura 19 - Esquema de uma luva de dados baseada em sensores de fibra ótica

3.4.2. Feedback de Força

Sistemas que permitem as sensações de pressão ou peso oferecem feedback de força. Uma maneira de construção de um sistema de feedback de força seria através de uma espécie de exoesqueleto mecânico que se encaixa no corpo do usuário, fazendo com que determinados movimentos possam permitir-lhe sentir o peso ou a resistência do material de um objeto no mundo virtual (GRADECKI, 1994).

Alguns sistemas transmitem feedback de força apenas para as mãos e braços (Figura 20). Através do uso de pistões, por exemplo, é possível controlar a quantidade de resistência do braço e/ou da mão do usuário. No entanto, este tipo de sistema limita a faixa de possíveis situações de feedback, além de ser demasiadamente caro (GRADECKI, 1994).

Figura 20 - Exemplo de sistema de feedback de força para mão e braço. O usuário pode "sentir" o peso e o cabo do martelo, enquanto um braço mecânico executa a mesma ação com o martelo real.

Figura 20 - Exemplo de sistema de feedback de força para mão e braço. O usuário pode "sentir" o peso e o cabo do martelo, enquanto um braço mecânico executa a mesma ação com o martelo real.

3.4.3. Feedback Térmico

Um tipo de feedback que também pode ser fornecido por um sistema de RV é o feedback térmico. Este feedback poderia ser fornecido, por exemplo, quando o usuário se aproximasse de uma fogueira no mundo virtual (GRADECKI, 1994).

O feedback térmico não é muito utilizado em sistemas de RV devido ao seu alto custo, mas já existem algumas pesquisas neste campo sendo desenvolvidas. Uma dessas pesquisas fez uma empresa do Texas desenvolver um sistema que aquece parte do corpo através de um pequeno dispositivo que reúne um aquecedor, um sensor de temperatura e um inversor de calor (GRADECKI, 1994).

3.5. TELEPRESENÇA

Enquanto a Telepresença faz com que a interface atue sobre o telerobô que vai agir sobre o mundo real, o sistema de RV faz com que a interface opere diretamente sobre o computador, que vai interagir sobre um mundo virtual ou um mundo real simulado. Em telepresença e em outros casos, onde possa haver dificuldades de transferência ou tratamento em tempo real de imagens reais complexas, a substituição do mundo real por um mundo virtual equivalente pode resolver o problema, na medida em que as imagens podem ser geradas localmente. As transferências de informações podem ser reduzidas a dados de posicionamento.

Por sua vez, o propósito fundamental de um sistema de Telepresença, é estender as capacidades motoras e sensoriais de um operador, para um ambiente remoto, para que tarefas complexas possam ser realizadas. O operador usa dispositivos de rastreamento que detectam seus movimentos e enviam estas informações ao telerobô, que, por sua vez, repete as ações do operador no ambiente remoto. Tais dispositivos, mais comuns para Telepresença são: capacete de RV, que produz uma visão estereoscópica do ambiente dando a sensação de imersão; sistema de som tridimensional e luvas ou dispositivos que possibilitam ao usuário manipular objetos.
Este tipo de RV utiliza câmeras de vídeo e microfones remotos para criar a imersão e a projeção do usuário profundamente no mundo virtual. Controle de robôs e exploração planetária são exemplos de pesquisas em desenvolvimento. No entanto, existe um grande campo de pesquisa no uso de telepresença em aplicações médicas. Em intervenções cirúrgicas, médicos já utilizam camêras de vídeo e cabos de fibra óptica para visualizar os corpos de seus pacientes. Através da RV eles podem literalmente "entrar" no paciente indo direto ao ponto de interesse e/ou vistoriar a operação feita por outros (PIMENTEL e TEIXEIRA, 1995).

Formas de RV em Telepresença, é representada pelas figuras 21 e 22.

Figura 21 - Protótipo de um telerobô utilizado em explorações espaciais	Figura 22 - Telerobô "Pathfinder" da NASA criado para explorar Marte em 1999

3.6. VISUALLY COUPLED DISPLAYS ("DISPLAYS VISUALMENTE CASADOS")

Esta é a classe de sistemas geralmente mais associada à RV. Nos sistemas desta classe as imagens são exibidas diretamente ao usuário, sendo que o usuário está olhando em um dispositivo que deve acompanhar os movimentos de sua cabeça. Este dispositivo geralmente permite imagens e sons em estéreo, além de conter sensores especiais ligados a ele que detectam a movimentação da cabeça do usuário, usando esta informação para realimentação da imagem exibida (PIMENTEL e TEIXEIRA, 1995).

Desta forma, "Displays Visualmente Casados" são formas de RV que podem ser representados por dispositivos HMD's AMD's, BOOM e outros.

Figura 23 - BOOM	Figura 24 - HMD

3.7. REALIDADE VIRTUAL DE MESA (DESKTOP VR)

PIMENTEL e TEIXEIRA (1995) vêem a RV de Mesa como um subconjunto dos sistemas tradicionais de RV. Ao invés do uso de "Head Mounted Displays" (HMD's), são utilizados grandes monitores ou algum sistema de projeção para apresentação do mundo virtual. Alguns sistemas permitem ao usuário ver imagens 3D no monitor através do uso de óculos obturadores, polarizadores ou com filtros coloridos.

Figura 25 - Sistema de RV de Mesa

3.8. HIPERTEXTO (HYPERTEXT)

Para PIERRE LEVY, 1996, foi através do suporte digital, que surgiram novos tipos de leituras (e escritas) coletivas, que continuamente, desenrolasse entre a leitura individual de um texto preciso e a navegação em várias redes digitais no interior das quais, um grande número de pessoas anota, aumenta, conecta os textos uns aos outros por meio de ligações hipertextuais:

"(...) Um pensamento se atualiza num texto e um texto numa leitura (interpretação). Ao remontar essa encosta da atualização, a passagem ao hipertexto é uma virtualização. Não para retornar ao pensamento do autor, mas para fazer do texto atual uma das figuras possíveis de um campo textual disponível, móvel, reconfigurável à vontade, e até para conectá-lo e fazê-lo encontrar em composição com outros corpos hipertextuais e diversos instrumentos de auxílio à interpretação". Pierre Levy, "Qu'est-Ce Que Le Virtuel?", (1996, p. 43).

Hipertexto é um texto aberto à múltiplas conexões a outros hipertextos (Figura 26).
Com os hipertextos, é a figura do leitor que se vê substituída pela do "netsurfista". Esse não é mais um simples leitor, mas um autor e um agente de interação com as interfaces do ciberespaço, afirma LAUREL. O ciberespaço é assim um conjunto de hipertextos interligados entre si, onde podemos adicionar, remover e modificar partes do texto.

Entretanto, a idéia de hipertexto não é exclusividade do ciberespaço, pois o texto e o leitor se engajam num processo também hipermediático, visto que a leitura dar-se por interconexões à memória do leitor, às referencias do texto, aos índices e ao índex que remetem o leitor para fora da linearidade do texto. Portanto, todo texto escrito é um hipertexto, onde o sentido da "interatividade" se situa entre a memória subjetiva do leitor e a interatividade em relação ao objeto livro. Assim, todo texto escrito é um hipertexto onde o motor da "interatividade" se situa entre a memória subjetiva do leitor e a interatividade em relação ao objeto livro. Toda leitura exige um estado de atenção, de lapsos e de correlações similares ao surfar no Web.

Desta forma, a diferença entre um "hipertexto livro" e um "hipertexto ciberespaço", está na conexão em tempo real, imediata, "livre", na qual situa o ciberespaço. Ele nos permite passar de uma referência a outra, sendo a conexão imediatamente disponível. Essa conexão em relação ao livro obriga a vinculação também do corpo, além da memória e da subjetividade. O leitor deve buscar a referência, procurar numa biblioteca, subir nas estantes e achar a correlação procurada, saindo fisicamente de perto do livro em questão, para interagir com um outro.

No ciberespaço isso não acontece pois passamos de referências a referências, de servidor a servidor, de país em país com um simples clicar do "mouse", sem saber onde começa e onde termina o processo. Como afirmava MCLUHAN, (1967) GUTENBERG, (1455-1500) nos fez leitores, a máquina Xerox nos fez editores e a eletrônica e os computadores em rede nos faz autores. Nesse hipertexto planetário que é o ciberespaço, "todo o mundo pode ser um autor, no entanto, não há meios de se certificá-lo é um autor: a distinção em qual isto resto, a diferença do autor para o leitor desaparece. Parando diante de um imóvel que pertenceu a nossa infância, sentirmos os cheiros e ruídos que só a nós faz sentido, ou clicar num "link" que a você parece naquele instante interessante, nos parece parte de um mesmo processo hipertextual (formas de leitura e escrita próprias da vida cotidiana). É importante pensarmos que tanto a ação de interagir com os hipertextos eletrônicos como a simples circulação banal do flâneur pela cidade são, mais do que simples formas de passivamente absorvermos informações, presos nas malhas da infra-estrutura tecnocrática (os equipamentos da cidade, a tecno-ciência por trás dos softwares), elas são na verdade suportes de apropriações e invenções diárias. Para além de todos os determinismos tecnocráticos, alguma brecha encontramos para construir caminhos próprios. Tanto na flânerie pelos espaços urbanos como na nossa "navegação" hipertextual eletrônica, mais banal estaríamos, certamente, imprimindo traços, deixando marcas, gravando a dimensão do cotidiano com nossas idiossincrasias.

Figura 26 - Hipertexto

3.9. SOM 3D

Numa simulação de condução, ou em qualquer outro ambiente de RV, a síntese de Som 3D permite aumentar de forma substancial a percepção que o usuário tem do ambiente que o envolve, bem como a sensação de imersão nesse mesmo ambiente.
Segundo JACOBSON, (1994), as gravações de som tridimensional baseiam-se em um processo de manipulação auditiva que permite que o artista ou o engenheiro de gravação "posicione" os sons no espaço, controlando sua direção, distância e profundidade.

Neste contexto, foi desenvolvido um sistema de síntese de Som 3D que se pode integrar facilmente em diversas plataformas. O sistema possui largo campo de aplicações, quer através da sua integração com plataformas de simulação de condução, quer noutras aplicações na área da RV e Telepresença que poderão vir a ser desenvolvidas futuramente.

Este sistema de Som 3D foi aplicado a um simulador de condução automóvel (DRIS) desenvolvido a partir da plataforma de simulação genérica. Os resultados obtidos demonstram o indiscutível incremento da capacidade de imersão na simulação. Verificou-se que, mesmo a síntese de sons simples, como o do motor do automóvel de simulação, origina melhorias consideráveis nessa capacidade.

Dado que apenas é possível instalar duas placas de som por computador, a especialização sonora do sistema está limitada à utilização de quatro canais. A utilização simultânea da aplicação de síntese de Som 3D em diversos computadores permite obviar solucionar este problema, sendo necessário desenvolver algum trabalho a nível da sua sincronização. Uma vez que o controle do hardware de síntese de som é realizado através da Linguagem MIDI, outra solução possível seria a utilização de sintetizadores adicionais ligados ao interface MIDI das placas de som.

3.10. CIBORG

Em torno de uma década atrás, DONNA HARAWAY (1991) publicou um artigo entitulado "A Cyborg Manifesto: Science, Technology, and Socialist-Feminism in the Late Twentieth Century."

Era uma composição feminista social que usou o conceito de ciborg em um teoricamente modo de percepção. Seu artigo é entendido como um conceito acentuado para o uso metafórico da noção de Ciborg. Ele retornará o conceito de "ciborg" para seu contexto original científico e desenvolverá um modelo de natureza do processo do ciborg de um ponto de vista estruturalmente biogenético. Isto permitirá a nós um melhor entendimento de desenvolvimentos futuros no prosseguimento da evolução da consciência do ciborg.

O conceito de ciborg emergiu fora do campo da Cibernética (estudo do controle e das propriedades reguladoras de sistemas complexos, que primeiramente fora definido por NORBERT WIENER em 1948). A perna de madeira e o gancho como dispositivos protéticos, representam as inovações mais primitivas que conduzem ao processo de transformação de ciborg. Entretanto, hoje entende-se por Ciborg, como uma criatura composta de algumas partes construídas sem o benefício da mente. Além disso, as partes devem ser de grandeza maior que a dimensão molecular. Uma criatura com aspirina em seu corpo não é um ciborg. Uma criatura com um coração artificial é um ciborg. Em cima desta definição, animais com corações doados, rins ou retinas também devem ser ciborgs.

Segundo WIENER, estava desde o princípio claro que cibernéticos aplicavam-se igualmente a máquinas e sistemas viventes. Embora ele tenha endereçado as implicações sociais de cibernéticos em seus primeiros trabalhos, ele não discutiu a fusão física atual de máquinas e organismos. Isto tomou outra década antes de dois cientistas da NASA, chamados MANFRED CLYNES e NATHAN KLINE (1960) cunharem o termo "ciborg" e sugerirem algumas das vantagens para viagem espacial de alteração do corpo humano em máquinas.

Atualmente, para desdobrar o que desenvolve-se de tecnologias cibernéticas para controlar o mundo, como exemplo, sistemas computacionais para controlar usinas de energia, sistemas de apoio de vida para nos conduzir à lua ou para explorar o fundo dos oceanos, etc.., também se produz tecnologias para controlar o ser físico e mental, por exemplo, sensores eletrônicos, marca-passos, próteses, etc..

Considerando que a revolução industrial substituiu o humano com tecnologias, isto é, músculo e osso substituídos por máquinas, e a revolução cibernética substituiu os controladores humanos com tecnologias, ou seja, cérebros substituídos por computadores; uma "casa inteligente" substitui uma tradicional "dona de casa" ou "guardiã de casa", não é tão simples ver que os mesmos processos penetram reciprocamente no corpo e consciência, por exemplo, servo-motores, torneiras bioquímicas, membros artificiais, caixas de voz e sensações, e eventualmente "microchips" no cérebro; que fixaram o ciborg como uma conseqüência inevitável da técnica humana. Portanto, o ciborg resulta em uma transformação inevitável do próprio corpo humano, e consequentemente a organização interna da consciência do corpo.

Eventualmente, para ganhar acesso a um alcance mais largo de experiências que os limites proveram para o corpo natural, podemos ter que alterar o sistema nervoso tecnicamente. De certo modo, os sistemas endogênicos vêm reproduzir os exógenos, padrões tecnologicamente alterados no mundo. A humanidade caminha indissoluvelmente ao desenvolvimento de uma interface de cérebro-máquina direta, no qual ambos eliminarão a necessidade de interação comportamental-sensorial, com máquinas que dissolverão a distinção fenomelógica até mesmo entre corpo e máquina.

As figuras 27. e 28. demonstram como representa-se a forma de RV nos Ciborgs.