TÓPICOS DE INFORMÁTICA AVANÇADA II
Ambientes Colaborativos de Realidade Virtual e Aumentada
Prof. Mário Dantas
2
Denise FilippoAlberto RaposoMarkus Endler
Hugo Fuks
PUC-RioDepartamento de Informática
CONTRIBUIÇÃO:
3
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
4
SUMÁRIO
Conceitos básicos da Colaboração Ambientes colaborativos de RV Ambientes colaborativos de RA Conclusão e Tendências
5
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
6
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
7
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
8
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
9
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]
10
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
11
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
12
COMUNICAÇÃO
ação de trocar mensagens para que haja entendimento comum das idéias discutidas
troca de idéias e negociação tomada de decisão e compromissos
13
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
14
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
15
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
16
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
17
CLASSIFICAÇÃO DE SERVIÇOS EM FUNÇÃO DO MODELO 3C
Alguns exemplos
baseado em Borghoff e Schlichter (2000); Teufel et al. (1995)
18
ADOÇÃO DE GROUPWARE
Massa crítica de usuários
Exemplos bem-sucedidos: telefone, Web
Não adotam o groupware
Adotam o groupware
No de usuáriosN*
19
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
20
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
21
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.
22
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
23
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
24
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
25
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
26
CVE E COORDENAÇÃO
Simulações militares e jogos multi-usuários são exemplos de CVEs usados para fins de coordenação
Ex: SAVE [Holm et al. 2002]
27
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
28
CVE E COOPERAÇÃO
Ex: Walkinside Viewer [VRContext 2007]
29
CVE E COOPERAÇÃO
Primeiro CVE que podechegar à massa crítica:
30
SECOND LIFE
Algumas razões do sucesso:CVE com boa edição de avatares
31
SECOND LIFE
Algumas razões do sucesso:Eficiente para as velocidades da Web
residencialBusine$$
32
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?)
33
SECOND LIFE
Algumas razões do sucesso:Mixed reality (virtualidade aumentada)
34
SECOND LIFE
Outras razões do sucesso:Reproduçao do mundo (quase) real ou
idealização do mundo real
35
RV: USUÁRIOS CO-LOCALIZADOS
IllusionHole
36
RV: USUÁRIOS CO-LOCALIZADOS Displays holográficos
37
AMBIENTES COLABORATIVOS DE RA
Usuários colaboram com apoio de objetos virtuais misturados a seus ambientes reais
38
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
39
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
40
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)
41
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
42
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
43
AMBIENTES COLABORATIVOS DE RA E COORDENAÇÃO
Exemplos: OCAR - Outdoor Collaborative Augmented Reality
System [Feiner 2004]
MARS - Mobile Augmented Reality System [Höllerer 1999]
MARS OCAR
44
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
45
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
46
AMBIENTES COLABORATIVOS DE RA E COOPERAÇÃO
The Invisible Train
Construct 3D
47
VÍDEOS Ambientes Colaborativos de RA
48
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
49
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)
50
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
teleconferencing. Computer Graphics and Applications, IEEE, v.22, n.6, Nov/Dez, ISSN: 0272-1716, pp 11-13
Billinghurst, M. and Kato, H. (2002) Collaborative Augmented Reality. Communications of the ACM, Vol. 45, No. 7, July, ISSN:0001-0782, pp.64 – 70
Borghoff, U.M.; Schlichter, J.H. (2000) Computer-Supported Cooperative Work: Introduction to Distributed Applications, Springer, USA.
DeSanctis, G. e Gallupe, B. (1987) A foundation for the study of group decision support systems, Management Science, v. 33, n. 5, pp. 589-609
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
Nakanishi, H. (2004) FreeWalk: a social interaction platform for group behaviour in a virtual space. International Journal of Human-Computer Studies, v.60, n.4, April, pp. 421-454.
Raposo, A. e Fuks, H. (2002) Defining Task Interdependencies and Coordination Mechanisms for Collaborative Systems. in: Blay- Fornarino, M., Pinna-Dery, A. M., Schmidt, K. & Zaraté, P.; Cooperative Systems Design (vol 74 of Frontiers in Artificial Intelligence and Applications), ISBN 1-58603-244-5 IOS Press, Amsterdam, pp 88-103
52
REFERÊNCIAS Second Life - www.secondlife.com Spohrer, J. (1997) What comes after the WWW?. ISITalk 1997 Disponível em:
http://www.worldboard.org/pub/spohrer/wbconcept/default.html, Acesso em: 19.jan.2005
VRContext. Walkinside (2007) Visualization for the Industry. http://www.walkinside.com, Acesso em Jan/2007
Wagner, D., Schmalstieg, D., Billinghurst, M.. (2006) Handheld AR for Collaborative Edutainment. In Proceedings of the 16th International Conference on Artificial Reality and Telexistence (ICAT 2006), Nov, 29 – Dec,1, Hangzhou, China.
Weiser M. (1991) The computer for the twenty-first century. Scientific American, pp. 94-100, Setembro