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Jogos - Interfaces de
Interação
2016-2017 1º Semestre
Equipa 4
Curso MIEIC
Coordenador Geral: Prof.Manuel Firmino
Coordenador do Curso: Prof.José Magalhães Cruz
Supervisor: Prof.Jorge G. Barbosa
Monitor: Diogo Barroso
Diogo Yaguas - [email protected]
Mariana Soares - [email protected]
Miguel Carvalho - [email protected]
Simão Silva - [email protected]
Tiago Cardoso - [email protected]
Data: 28 de setembro de 2016
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto - FEUP
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Resumo
No âmbito da unidade curricular Projeto FEUP, foi proposto aos alunos
do Mestrado Integrado em Engenharia Informática e Computação (MIEIC) da
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, a realização de um
trabalho sobre a Interface de Interação em prol de Jogos, tendo como objetivo
explorar este conceito.
A interface homem-computador é essencial para a comunicação entre
o utilizador e a máquina. Segundo Johanna Drucker (2008), “Interface, por
definição, é um espaço de comunicação e de troca, um lugar onde dois
mundos, entidades, sistemas se interligam”.
A interação humano-computador (IHC) é o conjunto de procedimentos
através do qual um humano interage com um computador.
No design de Interface salientam-se os elementos que permitem
executar as operações, como por exemplo, a configuração e a organização
de informações verbais, visuais, sonoras e sinestésicas, além dos índices de
navegação e de interação.
A ergonomia é a descrição da ciência de “conceber uma tarefa que se
adapte ao trabalhador, e não forçar o trabalhador a adaptar-se à tarefa”. A
sua aplicação em diversos setores leva a um aumento significativo de
diversos fatores. A ergonomia divide-se em três domínios: o físico,
organizacional e cognitivo.
Existem vários tipos de interface, no entanto as principais são a
Tangible User Interface (TUI) e a Natural User Interface (NUI) que permitem
uma interação entre um indivíduo e uma máquina.
A realidade virtual é um campo tecnológico que visa recriar
experiências imersivas que façam o utilizador agir durante a simulação como
se estivesse a interagir com o mundo real.
O facto de o computador conseguir interagir mutuamente com a mente
humana levanta muitas questões éticas e de segurança.
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Palavras-Chave
FEUP;
SIGARRA;
CICA;
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto;
Jogos;
Interface;
Interação;
Interface de Interação;
Paradigma da Comunicação Humano-Computador;
Design de interface;
Interação Homem-Computador;
Ergonomia;
Ergonomia Física;
Ergonomia Cognitiva;
Ergonomia Organizacional;
Tipos de Interface;
Tangible User Interface;
TUI;
Natural User Interface;
NUI;
Realidade Virtual;
Interface Cérebro-Computador;
ICC;
BCI;
Next Generation BCI;
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Agradecimentos
A realização deste trabalho teve a ajuda de várias pessoas, às quais
deixamos o nosso agradecimento.
Dentro de muitos outros, um especial agradecimento ao nosso monitor,
Diogo Barroso, que nos orientou e nos apoiou sempre que precisamos e que
sempre se mostrou disponível para esclarecimento de dúvidas que nos
poderiam surgir. Para além disso, um obrigado à Mafalda Falcão Ferreira pelo
auxílio prestado.
E ao nosso supervisor, Jorge G. Barbosa, por nos ter ajudado na
elaboração deste trabalho, mostrando-se sempre presente quando
necessário.
Igualmente agradecemos à Universidade do Porto, mais concretamente
à Faculdade de Engenharia por nos ter fornecido os equipamentos e as
ferramentas necessárias e à realização deste projeto.
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Índice
Resumo ............................................................................................................. 2
Palavras-Chave ................................................................................................. 3
Agradecimentos ................................................................................................ 4
Índice ................................................................................................................. 5
Lista de Figuras ................................................................................................. 6
Introdução ......................................................................................................... 7
Paradigma da Comunicação Humano-Computador ......................................... 8
Design de Interface ........................................................................................... 9
Ergonomia ....................................................................................................... 10
● Ergonomia Física ................................................................................... 10
● Ergonomia Cognitiva .............................................................................. 11
● Ergonomia Organizacional ..................................................................... 11
Tipos de interface ............................................................................................ 12
● Tangible User Interface (TUI) ................................................................. 12
● Natural User Interface (NUI) .................................................................. 13
Realidade Virtual (VR) ..................................................................................... 15
Interface Cérebro-Computador (ICC) .............................................................. 16
Next Generation BCI ....................................................................................... 17
Conclusão ....................................................................................................... 18
Bibliografia ....................................................................................................... 19
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Lista de Figuras
► Figura 1 - Interação humano-computador. 2014.
http://siunifebprojetos.blogspot.pt/2014_10_26_archive.html
► Figura 2 - Design de Interface. 2014. http://byvinko.com/portfolios/site-
ccseguros-design-de-interface/
► Figura 3 - Ergonomia em empresas é lei. 2016.
http://revistacipa.com.br/ergonomia-em-empresas-e-lei/
► Figura 4 - Interface Natural do Utilizador. 2011.
http://softwarelivre.org/jordan/blog/interface-natural-do-usuario-nui-
%E2%80%93-natural-user-interface
► Figura 5 - Kinect para Xbox One. 2016. http://www.xbox.com/pt-
PT/xbox-one/accessories/kinect-for-xbox-one
► Figura 6 – The Emotiv EPOC headset. 2011.
http://neurogadget.net/2011/04/18/israeli-students-develop-mouse-
application-for-emotiv-epoc/1883
► Figura 7 - Oculus VR. 2016. http://games.volume.at/author/david/
► Figura 8 - Sistemas de interface cérebro computador. 2013.
http://alsn.mda.org/article/brain-computer-interfaces-unlock-world-
people-paralysis
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Introdução
Atualmente, as “interfaces” estão cada vez mais presentes no nosso
quotidiano. Esta presencia-se através dos inúmeros mecanismos que nos
permitem usufruir e movimentar os sistemas de informação, quer físicos, quer
virtuais.
Pretende-se, com este trabalho, esclarecer as interfaces existentes,
bem como a sua importância nos dias de hoje e o papel fundamental na área
dos jogos. Visamos também clarificar o conceito de ergonomia.
A indústria dos videojogos é uma das maiores indústrias de
entretenimento do mundo e ultimamente destaca-se a mudança de
paradigma de interação do jogador com o videojogo. Deste modo, fazemos
uma proposta de um jogo e de uma interface neurológica que quando
chegarem ao mercado irão revolucionar o modo como a sociedade vê e vive
os videojogos.
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Figura 1
Paradigma da Comunicação Humano-Computador
A Interação Humano-Computador (IHC) é o conjunto de ações através
do qual uma pessoa (humano) interage com uma máquina (computador). A
IHC preocupa-se em projetar, avaliar e desenvolver sistemas que
proporcionem a maior interação possível. Esta área de estudo, além dos
aspetos computacionais da interface, considera também fatores humanos tais
como: a perceção visual, a psicologia da leitura e o modelo mental do
utilizador, que podem afetar diretamente a interação entre o humano e a
máquina.
Interação homem-computador é considerada um campo de estudo
multidisciplinar que envolve as áreas da Computação, Psicologia, entre
outras. Este estudo não é voltado à computação, ou às particularidades do
ser humano, mas sim ao modo como se dará a comunicação entre os dois.
Por este motivo, uma preocupação fundamental da IHC é o homem, ou
seja, o utilizador é o componente central para o desenvolvimento da
tecnologia. Assim sendo é importante o estudo das pessoas, dinâmicas e
condições onde estas tecnologias serão usadas. A partir destas
idiossincrasias pode-se aproveitar o conhecimento e competências que a
população-alvo possui, para desenvolver uma tecnologia que possua um
importante componente, definido por “usabilidade”.
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Figura 2
Design de Interface
No Design de Interface evidenciam-se os elementos que permitem
executar as operações, como por exemplo, a configuração e a organização
de informações verbais, visuais, sonoras e sinestésicas, além dos índices de
navegação e de interação.
Contudo, a expressão visual da página aparece como um conjunto de
ícones, menus, linhas e outros elementos, que são dispositivos metafóricos
de uma realidade operacional interativa acessível aos utilizadores. Nesse
sentido, essa visualidade além de representar a realidade, também se
constitui como um tipo de realidade.
Os elementos visuais que aparecem no monitor compõem um espaço
de ação, portanto cabe ao designer projetar os elementos de modo que
induzam as ações. Entretanto, para isso ser viável, torna-se necessário
planear de modo eficiente o processo simbólico de cada elemento, tendo em
vista as características próprias, considerando a influência do contexto
material e simbólico que circunda os elementos e user. (Cristina Portugal,
2013)
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Figura 3
Ergonomia
Atualmente a definição de ergonomia é a descrição da ciência de
“conceber uma tarefa que se adapte ao trabalhador, e não forçar o
trabalhador a adaptar-se à tarefa”. Nos últimos tempos tem havido uma
especial atenção em relação à Interface Homem-Computador devido à
evolução das tecnologias.
A aplicação da Ergonomia em diversos setores leva a um aumento
significativo da produtividade, eficiência, saúde e segurança nos postos de
trabalho, atuando em inúmeros fatores ambientais que afetam a audição,
visão, saúde e conforto.
A ergonomia divide-se em três domínios: o físico, organizacional e
cognitivo.
● Ergonomia Física
A ergonomia física relaciona-se com a antropometria, anatomia
humana, fisiologia, biomecânica e com a atividade física, pelo que esta
centra-se no estudo da postura e distúrbios músculo-esqueletais
relativos ao trabalho bem como o manuseio de materiais, movimentos
repetitivos, segurança e saúde. (José Roberto Marques, 2015)
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● Ergonomia Cognitiva
A ergonomia cognitiva, também conhecida por engenharia
psicológica, relaciona-se “com um conjunto de processos mentais, entre
eles a perceção, atenção, cognição, controle motor e armazenamento e
recuperação de memória”. Esta pretende investigar o impacto que
esses processos têm na IHC, especificando-se em áreas como “carga
mental de trabalho, vigilância, tomada de decisão, desempenho de
habilidades, erro humano, interação humano-computador e
treinamento”.
● Ergonomia Organizacional
A ergonomia organizacional ou macroergonomia assume que o
trabalho se desenvolve no domínio de organizações, tendo como
objetivo potenciar esses sistemas quer ao nível da estrutura quer ao
nível das políticas e processos da organização.
Como observado, a Ergonomia Física, Cognitiva e Organizacional
facilitam-nos de numerosos modos, particularmente em termos de maior bem-
estar, saúde e satisfação, evitando problemas e distúrbios que prejudicam a
nossa produtividade e rendimentos.
Tanto no que tange os processos, as condições físicas e mentais, a
ergonomia deve ser tratada como uma poderosa aliada dos colaboradores e
também das empresas e sociedade. Por isso, este é um trabalho essencial
para que o capital humano das organizações possa desempenhar o seu
papel dispondo das condições adequadas. (José Roberto Marques, 2015)
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Tipos de interface
A interface do utilizador é a interação entre um indivíduo e uma
máquina. Esta envolve tanto o hardware como o software. Existem
dispositivos de entrada e de saída que permitem ao utilizador controlar o
sistema e receber as informações deste, tal como, na comunicação de um ser
humano com outro, que recebe e envia informação através da fala.
Mais concretamente, em informática são as imagens, textos e sons que
o computador apresenta e as nossas ordens enviadas através de dispositivos
externos (rato, teclado) que manipulam um programa.
Existem diversos tipos de interface em informática.
● Tangible User Interface (TUI)
Neste tipo de interface, são utilizados dispositivos e objetos do
quotidiano que necessitam de contacto físico e que através da sua
manipulação, controlamos os objetos virtuais de forma intuitiva.
Um exemplo deste tipo de interface é o rato, que depois do teclado, é o
dispositivo mais utilizado na execução de tarefas realizadas no computador,
especialmente em programas com ambiente gráfico. Este periférico recebeu,
nos últimos anos, grandes avanços no que toca à tecnologia utilizada e ao
acabamento exterior. Os primeiros ratos funcionavam com fios e com recurso
a uma esfera, que tinha como função transmitir os movimentos. Atualmente,
para além do wireless, as tecnologias mais utilizadas são os sensores óticos
e laser, que consistem em feixes eletromagnéticos que “leem” a superfície em
que se encontram a uma frequência relativamente elevada (na ordem das
2000 vezes por segundo). Outra melhoria significativa realizada nestes
dispositivos é a ergonomia, de forma a adaptarem-se melhor às mãos dos
utilizadores.
Uma vez que os utilizadores necessitam de um rato para realizarem a
maioria das ações mais importantes no decorrer de um videojogo, este
representa um papel fundamental na experiência do jogador. Como tal, é
necessário a utilização de ratos gaming, especialmente concebidos para as
necessidades dos utilizadores, tanto a nível ergonómico como a nível técnico
(tempo de resposta, sensibilidade, entre outros aspetos).
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Figura 4
Figura 5
● Natural User Interface
(NUI)
As interfaces naturais são
interfaces de utilizador que têm por
base comportamentos naturais para
interagir com o conteúdo digital. O
utilizador comunica com o computador
através do corpo, gestos, voz e toque
de uma forma intuitiva e simples sem
que se perceba a tecnologia.
A criação deste tipo de interfaces
conta com alguns princípios que
constam, por exemplo, na utilização de
gestos simples, na simplicidade e
facilidade de utilização e compreensão.
Exemplos de NUI:
Interface háptica (tátil)
Interfaces multitoque
Interfaces baseadas em reconhecimento de gestos e voz
O Kinect é um sensor de movimentos e fala, desenvolvido pela
Microsoft, em conjunto com a empresa Prime Sense. Este dispositivo é
compatível com o
Windows e com as
consolas Xbox 360
e Xbox One, tendo
como principal
objetivo permitir
aos jogadores, por
movimentos
gestuais e por
comandos de voz, controlar o sistema, navegar pelo ambiente gráfico e
realizar ações em determinados videojogos, deixando assim de ser
necessário a utilização de um dispositivo físico em mãos (por exemplo, um
comando).
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Figura 6
A Microsoft realizou recentemente um melhoramento bastante
significativo ao Kinect, no momento do lançamento da consola Xbox One
(em finais de 2013). Esta última versão possui um detetor de movimentos
muito preciso, capaz de identificar movimentos bastante delicados, como
girar o pulso, mover os dedos, expressões faciais, batimento cardíaco e
permite até mesmo medir a força realizada num movimento. Para além
destas especificações, o sensor do Kinect possui um campo de visão
capaz de captar e interpretar o movimento de até seis utilizadores ao
mesmo tempo, mesmo em condições de baixa iluminação.
No que diz respeito aos comandos por voz, o Kinect incorpora um
microfone desenvolvido com o objetivo de permanecer ativo em todos os
momentos. Desta forma o utilizador pode ligar a sua consola com uma
simples frase.
Brain-machine interface
O Emotiv EPOC, desenvolvido pela Emotiv Systems, é um
capacete capaz de receber os
impulsos nervosos enviados pelo
cérebro e de os interpretar, de forma a
transformá-los em comandos para
certos videojogos. O número de
expressões, emoções e ações que
reconhece ultrapassa as trinta: deteta
expressões como risos e sorrisos,
sensações como alegria e frustração, e
ações como empurrar, levantar ou
rodar.
Com este dispositivo, os jogadores podem controlar as personagens
dos videojogos, tanto em ações como em expressões faciais, e manipular
objetos através de comandos cerebrais.
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Figura 7
Realidade Virtual (VR)
A realidade virtual é um ramo tecnológico que visa recriar experiências
imersivas que façam o utilizador agir durante a simulação como se estivesse
a interagir com o mundo real.
Os óculos Rift foram os primeiros revolucionaram o mercado do
entretenimento. Além do sucesso exponencial que obtiveram, começaram a
aparecer novos e cada vez mais sofisticados jogos adaptados a esta
tecnologia tais como “Elite: Dangerous” ou “Alien Isolation”.
Os óculos VR são o exemplo mais conhecido desta interface pois
permitem transformar qualquer smartphone, com capacidade suficiente, numa
porta para o mundo da realidade virtual. Atualmente é possível improvisar uns
óculos VR a partir de cartão, lentes, ímanes, velcro e um elástico.
Recentemente a inovação passa por arranjar maneiras de tornar ainda
mais realistas as experiências dos utilizadores. A empresa “Manus VR”
desenvolveu luvas que permitem ao utilizador ‘agarrar’ objetos no mundo
virtual. As luvas também contêm sensores que ajudam a simular a sensação
de ter os diferentes objetos na mão.
É uma tecnologia recente e o mercado está disposto a apostar nela,
por isso devemos esperar mais inovações nos próximos anos.
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Figura 8
Figura 8
Interface Cérebro-Computador (ICC)
O Dr. Jacques J. Vidal, ex-diretor do Brain-Computer Interface
Laboratory na UCLA, foi um grande impulsionador desta interface ao
conseguir, na década de 1970, criar uma ICC bem-sucedida que abriu
caminho para posteriores e mais ousadas experiências na área.
Esta tecnologia evoluiu bastante até aos dias de hoje. Este ano
realizou-se a primeira corrida de drones controlados apenas com impulsos
cerebrais. Antes da corrida foram registados os padrões elétricos dos pilotos
quando estes queriam que o drone subisse ou descesse e com base nesse
registo foi possível aos computadores interpretar os pensamentos dos pilotos.
Embora os fundos atualmente serem mais direcionados para a área da
saúde, esta tecnologia tem um potencial enorme no mercado do
entretenimento. Por agora, só é possível ao computador interpretar
pensamentos simples como esquerda e direita, mas com o desenvolvimento
desta interface poderão surgir jogos em que utilizador não interage
fisicamente com a máquina.
Ainda que seja uma perspetiva excitante é alarmante a invasão de
privacidade que esta tecnologia proporciona, a capacidade de uma máquina
ler o pensamento de um utilizador sem o seu consentimento.
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Next Generation BCI (Brain Computer Interface)
As experiências em VR são cada vez mais realistas, no entanto os
utilizadores percecionam que estão a interagir num mundo virtual. E se fosse
possível sintetizar uma interface que enganasse o utilizador?
Atualmente já é possível um computador interpretar um pensamento
humano comparando a atividade cerebral com um conjunto registado
previamente através de um eletroencefalograma.
Propomos então uma interface neurológica que permita ao computador
analisar os impulsos nervosos e moldar o mundo virtual conforme as ideias
do utilizador. O computador devolverá impulsos elétricos ao cérebro do
utilizador influenciando o que este vê, ouve e sente. Este estaria num estado
de dormência física e intensa atividade cerebral tornando os jogos realmente
em primeira pessoa.
O tipo de jogo ideal para esta interface será um Massive Multiplayer
Online Role-Playing Game (MMORPG). Os jogadores irão vivenciar uma
liberdade que tornará este jogo o mais jogado de sempre. Vai ser possível
experimentar novas sensações que seriam impossíveis na vida real devido às
limitações de cada um. Poderiam perseguir os seus sonhos, tentar novas
opções de carreira ou simplesmente escapar da monotonia do quotidiano.
A componente social do jogo será sem precedentes. Todo o género de
pessoas a interagirem nos mais diversos locais e nas mais extraordinárias
circunstâncias. Poderá ser uma forma de verdadeiramente globalizar uma
sociedade mais aberta a ideias alternativas.
O facto de este mundo parecer ser de facto a realidade irá levar a
casos de vício extremo. Será necessário impor limites de utilização para que
não ocorra nenhum dano a utilizadores que estejam viciados e evitar que
estes deixem de distinguir o mundo real do mundo virtual.
Por outro lado, o facto de o computador conseguir interagir com a mente
humana levanta muitas questões éticas e de segurança.
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Conclusão
Com este trabalho propiciou-se a compreensão de conceitos como
interface homem-computador, ergonomia e realidade virtual.
Percebeu-se que o estudo da ergonomia é essencial neste contexto, já
que a interação homem-computador demonstra grande preocupação com as
condições em que as novas tecnologias serão utilizadas, visando sempre o
bem-estar do utilizador.
Um outro tópico abordado foram as experiências cada vez mais
realistas e imersivas que as interfaces visam proporcionar às pessoas, tendo
sido proposta uma interface neurológica que irá certamente revolucionar a
maneira como a sociedade perceciona a realidade virtual.
Contudo durante a realização deste relatório ficou claro que o tema
“interfaces de interação” é muito abrangente e que ficaram muitos temas por
referir. Tudo o que nós usamos para comunicar com o computador, neste
caso, para jogar é considerado uma interface. Por isso, é fácil perceber que
nomear todas as interfaces e explorar cada uma delas resultaria num projeto
extremamente longo. Seriam necessários múltiplos relatórios até que o tema
ficasse devidamente exposto.
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Bibliografia
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de 2016. http://www.ivogomes.com/blog/o-que-e-a-ergonomia/
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► Portugal, Cristina. 2013 “Design, Educação e Tecnologia”. Acedido a 12
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http://www.fabricadejogos.net/posts/artigo-a-interacao-humano-
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Acedido a 28 de setembro de 2016
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► José Roberto Marques. 2015. “Tipos de Ergonomia”. Acedido a 30 de
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