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TCC - PUBLICAÇÃO E ACESSO A CONTEÚDOS 3D ATRAVÉS DA WEB: O CASO DO MUSEU3I Monografia sobre o desenvolvimento de um museu virtual 3D para a internet.TRANSCRIPT
EDUARDO DE LUCENA FALCÃO
PUBLICAÇÃO E ACESSO A CONTEÚDOS 3D
ATRAVÉS DA WEB: O CASO DO MUSEU3I
Trabalho de Conclusão de Curso apresentada ao Departamento de Informática da Universidade Federal da Paraíba para obtenção do título de Bacharel em Ciência da Computação.
João Pessoa
2011
EDUARDO DE LUCENA FALCÃO
PUBLICAÇÃO E ACESSO A CONTEÚDOS 3D
ATRAVÉS DA WEB: O CASO DO MUSEU3I
Trabalho de Conclusão de Curso apresentada ao Departamento de Informática da Universidade Federal da Paraíba para obtenção do título de Bacharel em Ciência da Computação.
. Orientadora: Profa. Dra. Liliane dos Santos Machado
João Pessoa
2011
iii
Dedico a minha família, que é o a-
licerce da minha vida.
iv
Agradecimentos
Aos meus pais, Marcelo e Virgínia, principais responsáveis pela minha edu-
cação e caráter. A pessoa que sou hoje devo a eles. Agradeço pelo amor incondicio-
nal, e pelo esforço empreendido na minha educação.
Aos meus irmãos, Fabio e Rafael, que sempre me apoiaram em todos os
momentos, oferecendo carinho e conselhos, me ajudando a crescer e amadurecer.
À minha avó Geruza, por ter me ajudado a dar os primeiros passos nos es-
tudos, sempre com carinho e dedicação. À minha avó Lourdes (in memoriam), pelo
exemplo de pessoa e caráter que me transmitiu, além do imenso amor que tinha por
mim. Ao meu avô Antenor (in memoriam) , pelo exemplo do homem simples de
grande coração, pelos ensinamentos que aprendi com ele. Ao meu avô Severino (in
memoriam), que infelizmente não tive oportunidade de conhecer.
À orientadora, Professora Liliane Machado, acima de tudo, agradeço pela
confiança depositada desde o início do meu trabalho no LabTEVE.
Aos meus amigos: Ivan, Américo, Múcio, Halisson, Lucas, Erick, Victor,
Diego, Bruno R., Rafael R., Bruno G., Gustavo, André, que sempre estarão presentes
na minha vida como irmãos.
Em especial a Bruno Sales, por ser uma amizade verdadeira, pelos momen-
tos de descontração e acima de tudo por ter me dado bons conselhos ao longo do
curso.
Um agradecimento especial à Jéssyca Fernanda, por me aceitar como sou, e
ser minha companheira nos bons e maus momentos. Novamente, muito obrigado.
Aos amigos que conheci por meio da graduação, Luciano, Kívio, Mayrton,
Bruno, Halisson, Ana, Igor, Erick, Berg, Glauco, Ana Paula, Ronei, Jader, Clisthenes,
pelos momentos e lembranças que passamos juntos.
Aos antigos e atuais companheiros de trabalho no LabTEVE, Bruno, Alys-
son, Daniel Faustino, Daniel Pires,Herminegildo, Thaíse, Herbet, Paulo, Aline, Ala-
v
na, que me auxiliaram muito além das suas atribuições, tanto no ambiente do labo-
ratório, como fora dele.
Por fim, meu agradecimento ao CNPQ e Ministério da Cultura através do
edital XPTA.Labs, pelo auxílio financeiro que possibilitou a realização deste traba-
lho.
vi
Sumário
Lista de Figuras e Gráficos viii
Lista de Tabelas x
Lista de Acrônimos xi
Resumo xii
Abstract xiii
1 Introdução 14
1.1 Motivação .......................................................................................................... 16
1.2 Objetivo ............................................................................................................. 16
1.3 Justificativa ........................................................................................................ 18
1.4 Estrutura do Trabalho ..................................................................................... 18
2 Revisão de Literatura 20
2.1 O que é um Museu? .................................................................................... 20
2.2 Museus Virtuais ............................................................................................... 21
2.3 Trabalhos Correlatos ....................................................................................... 23
2.3.1 Museus Virtuais 3D sem Interação Háptica ...................................... 25
2.3.2 Museus Virtuais 3D com Interação Háptica ...................................... 32
2.3.3 Dados Gerais da RS ............................................................................. 36
3 Materiais e Métodos 40
3.1 Introdução .......................................................................................................... 40
3.2 Modelagem Tridimensional .............................................................................. 41
3.3 X3D .................................................................................................................... 42
3.3.1 Padrão de Arquivos XML ...................................................................... 43
vii
3.3.2 Especificações .......................................................................................... 43
3.3.3 Browsers X3D .......................................................................................... 43
3.3.4 Nós e Campos para Objetos e Ações no Ambiente 3D .............. 44
3.3.5 SAI (Scene Access Interface) ............................................................... 45
3.4 Java ................................................................................................................... 46
4 Desenvolvimento 47
4.1 Arquitetura Proposta ........................................................................................ 47
4.2 Desenvolvimento ............................................................................................... 49
4.2.1 Módulo 1: Aplicação do Visitante ........................................................ 49
4.2.2 Módulo 2: Base de Acervos 3D ......................................................... 50
4.2.3 Integração entre a Base de Acervos 3D e o Museu3I ................ 52
4.2.4 Módulo 3: Aplicação do Curador......................................................... 54
4.2.5 Publicação na Base de Acervos 3D .................................................. 56
4.2.6 Disponibilização do Museu3I na Web ................................................. 57
5 Resultados 62
5.1 Discussão .......................................................................................................... 62
6 Considerações Finais 66
6.1 Discussão .......................................................................................................... 66
6.2 Exposição do M3I na Feira XPTA.Labs ..................................................... 67
6.3 Publicações ....................................................................................................... 68
6.4 Trabalhos Futuros ............................................................................................ 69
6.5 Agradecimentos Especiais ............................................................................... 69
Referências 70
viii
Lista de Figuras e Gráficos
Figura 1 – Museu simulado com RV (esquerda) e RA (direita) (Sylaioua,
Maniab, Karoulisa, & White, 2010) ...................................................... 27
Figura 2 – Museu SoftVali (Seára, Benitti, & Raabe, 2004) ......................... 27
Figura 3 – museuM (Marçal, Santos, Vidal, Andrade, & Rios, 2005) .......... 28
Figura 4 – Discretização do cenário 3D a partir de imagens (Soares, Silva,
Bellon, & Vrubel, 2009) .......................................................................... 29
Figura 5 – À esquerda: plugin Imago; à direita: protótipo para o SBTVD
(Soares, Vrubel, Drees, & Bonto, 2006) (Soares, Silva, Bellon, &
Vrubel, 2009) ............................................................................................ 29
Figura 6 – “Dinos Virtuais” do MNRJ (Monnerat, Romano, Grilo, Haguenauer,
Azevedo, & Cunha, 2008) ..................................................................... 30
Figura 7 – Ferramenta para construção de exposição (Gomes, Carmo, &
Cláudio, 2010) .......................................................................................... 31
Figura 8 – 3D-Coform: exposição interativa na Web (Doerr, Tzompanaki,
Theodoridou, Georgis, Axaridou, & Havemann, 2010) ...................... 32
Figura 9 - a) The Haptic Museum (M. McLaughlin, 2000); b) The Museum of
Pure Form (C. Loscos, 2004); c) antigo templo grego em Messene
(Christou, Angus, Loscos, Dettori, & Roussou, 2006); d)The Gold
Museum (Osorio, Figueroa, Prieto, Boulanger, & Londoño, 2011) . 35
Figura 10 - Museus virtuais 3D com e sem háptico (esquerda); Dispositivos
hápticos utilizados nos 4 museus com interação háptica (direita) 36
Figura 11 – Quantidade de trabalhos produzidos por ano ............................. 37
Figura 12 – Tecnologias utilizadas ....................................................................... 38
Figura 13 – Forma de disponibilização ............................................................... 38
Figura 14 – Quanto à disponibilidade do projeto para execução pelo usuário
................................................................................................................... 39
Figura 15 – Construção de modelos 3D ............................................................ 39
Figura 16 – Fase inicial da modelagem do Museu3I...................................... 42
Figura 17 - Exemplo de cena X3D visualizada no browser Mozilla Firefox44
ix
Figura 18 - Módulos da Arquitetura do Museu 3I .......................................... 48
Figura 19 - Sala de Recepção com o balcão que inicia o menu de Acervos
3D ............................................................................................................... 50
Figura 20 - Menu de Acervos 3D ...................................................................... 51
Figura 21 - Estrutura de diretórios e arquivos presentes no servidor ........ 52
Figura 22 - Primeira versão da aplicação para o Curador do Museu ....... 55
Figura 23 - Versão final da aplicação para o Curador do Museu ............. 56
Figura 24 - Escaneamento 3D do crânio .......................................................... 57
Figura 25 - Versão standalone da aplicação para o Visitante do M3I ...... 58
Figura 26 - Vista externa do Museu 3I ............................................................ 63
Figura 27 - Vista interna do Museu 3I, respectivamente a partir do térreo e
do primeiro piso ....................................................................................... 63
Figura 28 - Acervo intitulado de “Deformações de Arcadas Dentárias” ...... 64
Figura 29 - Acervo intitulado de “Arqueologia Paraibana” .............................. 64
Figura 30 - Acervo intitulado de “Corpo Humano” .......................................... 64
Figura 31 – Museu3I sendo executado através da Web ................................ 65
Figura 32 – Visitantes explorando o M3I ........................................................... 68
Figura 33 – Crianças navegando pelo M3I........................................................ 68
x
Lista de Tabelas
Tabela 1 – Principais trabalhos encontrados através da RS ......................... 26
Tabela 2 – Museus Virtuais 3D com interação háptica .................................. 32
Tabela 3 - Estabelecendo uma conexão com o servidor .............................. 53
Tabela 4 - Carregando as obras na cena principal através da API SAI . 53
Tabela 5 – Código HTML referente a uma applet Java Plugin ................... 59
Tabela 6 - Assinando os jars com o jarsigner. .............................................. 60
Tabela 7 – Formato de um arquivo JNLP ........................................................ 61
xi
Lista de Acrônimos
3D Tridimensional API Application Programming Interface BD Banco de Dados CNPQ Conselho Nacional de Desenvolvimento
Científico e Tecnológico GUI Graphical User Interface HTML HyperText Markup Language
HTTP Hypertext Transfer Protocol
IDE Integrated Development Environment JDK Java Development Kit JOGL Java Open Graphics Library JNLP Java Network Launching Protocol LabTEVE Laboratório de Tecnologias para o En-
sino Virtual e Estatística M3I Museu3I MPF Museum of Pure Form MNRJ Museu Nacional do Rio de Janeiro RV Realidade Virtual RA Realidade Aumentada RS Revisão Sistemática RNP Rede Nacional de Ensino e Pesquisa SAI Scene Access Interface SBTVD Sistema Brasileiro de TV Digital SGBD Sistema de Gerenciamento de Banco
de Dados VRML Virtual Reality Modeling Language XML eXtensible Markup Language
xii
Resumo
Publicação e Acesso a Conteúdos 3D na Web: o Caso do Museu3I. 2011. Trabalho de Conclu-
são de Curso – Departamento de Informática, Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa,
2011.
Com o advento da Internet, um novo meio de divulgação de cultura passou a ser explorado:
os museus virtuais. Inicialmente eram utilizadas simples páginas HTML contendo textos,
hyperlinks, e algumas vezes conteúdo multimídia como áudio ou vídeo, relativos à cultura e
museus reais. Adicionalmente, a evolução tecnológica proporcionou um aumento na capaci-
dade de processamento gráfico computacional permitindo a inserção de técnicas de Realida-
de Virtual (RV), convergindo para o surgimento de uma nova modalidade de museus virtu-
ais: os museus virtuais tridimensionais. Dentre os objetivos dos museus virtuais tridimensi-
onais (3D) os mais freqüentes são a preservação do patrimônio histórico cultural, como é o
caso de museus reais ou obras de arte, por meio de uma representação digital dos mesmos. O
presente trabalho tem como objetivo geral o desenvolvimento de uma infra-estrutura de
software para publicação e acesso a conteúdos 3D através da Web. Para isto, foi utilizado o
paradigma de museus virtuais tridimensionais, para prover a visitantes virtuais a capacidade
de acesso ao conteúdo 3D, que por sua vez são publicados na Web por curadores virtuais.
Como estudo de caso foi desenvolvido o Museu3I (M3I), um museu virtual tridimensional
imersivo (navegação 3D pelo museu), interativo (capacidade de manipular e interagir com as
obras) e itinerante (capacidade de ser acessível de diferentes lugares). O trabalho também
envolveu uma revisão de literatura do tema abordado, visando captar as principais caracte-
rísticas dos museus virtuais 3D para traçar um comparativo com vantagens e desvantagens
em relação ao Museu3I. As principais vantagens do M3I em relação aos outros é: a) possibi-
lidade do visitante escolher quais acervos deseja visualizar enquanto navega, b) aplicativo
para o curador adicionar um acervo 3D à Base de Acervos, c) capacidade do M3I de se conec-
tar a diferentes Bases de Acervos para prover maior diversidade ao visitante, d) capacidade
do visitante interagir com as obras 3D. Por fim, percebeu-se que além do caráter cultural, o
trabalho apresenta um potencial pedagógico, servindo como uma alternativa aos meios con-
vencionais de educação.
Palavras-chave: Museu3I, museu virtual tridimensional, educação.
xiii
Abstract
Publication and Access to 3D Content on the Web: the Museu3I Case. 2011. Completion of
Course Work – Departamento de Informática, Universidade Federal da Paraíba, João Pesso-
a, 2011.
With the advent of the Internet, a new mean for the dissemination of culture began to be ex-
plored: the virtual museums. Initially, were used simple HTML pages containing texts, hy-
perlinks, and sometimes multimedia content as audio or video relating to the culture and
real museums. In addition, technological evolution provided an increase in graphics pro-
cessing capability allowing the insertion of Virtual Reality (VR) techniques, converging to the
emergence of a new type of virtual museums: three-dimensional virtual museums. Among
the objectives of the 3D virtual museums the most frequent are the preservation of cultural
heritage, as the case of real museums or artwork, by means of a digital representation there-
of. This study has as overall objective the development of an infrastructure of software for
publication and access to 3D content over the Web. For this, was used the paradigm of three-
dimensional virtual museums, to provide virtual visitors the capacity to access to the 3D con-
tent, which in turn are published on the Web by virtual curators. As case study was devel-
oped the Museu3I (M3I), a three-dimensional immersive virtual museum (3D navigation
through the museum), interactive (capacity to manipulate and interact with the artworks)
and itinerant (capacity to be accessible from different places). The work also involved a liter-
ature review of the subject, aiming to capture the main features of the 3D virtual museums to
draw a comparison with advantages and disadvantages compared to Museu3I. The main ad-
vantages of M3i in relation to others is: a) possibility of the visitor choose which collections
want to view while browsing, b) application to the curator to add a 3D collection to the Col-
lection Database, c) M3i's capacity to connect to different Collection Databases to provide
greater diversity to the visitor, d) capacity of the visitor to interact with the 3D artwork. Fi-
nally, it was noticed that besides the cultural feature, the paper presents a pedagogical poten-
tial, serving as an alternative to conventional means of education.
Keywords: Museu3I, three-dimensional virtual museum, education.
Capítulo
1 Introdução
O acesso à informação tem sido constante justificativa para a utilização de
tecnologias baseadas na Internet. Dentre estas tecnologias, a Realidade Vir-
tual se destaca por permitir a navegação realista em cenários para visualiza-
ção e interação em ambientes simulados por computador (Netto, Machado, &
Oliveira, 2002). Quando disponibilizados pela Internet, os ambientes virtuais
permitem a oferta do conteúdo a um público vasto, aproximando usuários e
oferecendo acesso à informação independente de localização geográfica
(Chittaro & Ranon, 2007). Uma das vantagens dos ambientes virtuais 3D é
que estes podem reproduzir cenários reais e adicionar a eles funcionalidades
e informações não disponíveis no local real. Além disso, objetos virtuais po-
dem ser manipulados e observados virtualmente de diferentes direções e ân-
gulos sem que haja prejuízo do seu correspondente real, oferecendo ao usuá-
rio uma exploração muitas vezes não permitida com o objeto real.
Diversos projetos já previram a visita pela Web a museus virtuais.
Em geral, os ambientes são tridimensionais e oferecem navegação e visuali-
zação de obras. Um exemplo bastante popular é o museu do Louvre de Paris
na França. A partir do sítio na Internet do museu, o visitante pode navegar
por salas de exposição e visualizar obras de pintores, acessando informações
sobre a obra e o artista. Apesar de não se basear nas instalações reais do mu-
seu, as salas de exposição virtual oferecem um acervo de quadros de pintores
clássicos famosos em um cenário detalhado graficamente
(http://www.louvre.fr/llv/dossiers/liste_ei.jsp?bmLocale=en). Uma série de
15
outras iniciativas tem sido desenvolvidas no Brasil e no mundo visando pro-
ver cultura e educação independente de localização geográfica.
Observa-se, entretanto, que os acervos de alguns museus virtuais são
fornecidos por um grupo ou consórcio particular, não permitindo a inserção
de novas obras ou descritivos senão pelo próprio grupo desenvolvedor. Para
driblar esta dificuldade, o projeto Museus Virtuais patrocinado pela RNP de-
senvolveu um portal no qual os usuários podem se cadastrar e criar suas pró-
prias exposições, construindo, inclusive, o espaço onde estas serão expostas
(http://www.natalnet.br/gtmv).
Um projeto bastante inovador é o Google Art Project. Este projeto
permite usuários de Internet explorar diversos museus reais, através de visi-
tas virtuais. A reconstrução desses museus acontece através da captura de
imagens, de diversos pontos de vista para que seja possível simulá-los quan-
do o visitante mover-se pela cena. Além de visualizar centenas de obras de
arte, o visitante pode montar sua própria coleção, agindo como o curador de
“seu próprio museu” (http://www.googleartproject.com/).
Observa-se que no contexto das potencialidades dos museus tridi-
mensionais simulados com RV, há a possibilidade de exploração individuali-
zada e multisensorial das obras de arte, ou seja, exploração que permite ao
usuário mover, decompor, tocar e obter informações da peça de forma simul-
tânea. Neste contexto, o presente projeto pretende expandir o conceito de
museus virtuais 3D para museus virtuais 3I: Imersivos, Itinerantes e Interati-
vos. O diferencial deste projeto, em relação a outros previamente encontra-
dos, reside na capacidade de inserção de novos acervos sem alteração da apli-
cação do cliente, na presença da figura do curador do museu que pode alterar
o acervo remotamente. As salas do museu poderão ser acessadas remotamen-
te e a seleção da exposição poderá ser realizada pelo usuário a partir de uma
lista de exposições disponíveis em um servidor. Este servidor será parametri-
zável, ou seja, será possível carregar acervos de diferentes servidores, uma
vez que a ferramenta do curador permitirá a fácil criação dos mesmos. O mu-
seu virtual em questão contemplará a interatividade dos espectadores que
poderão manipular interativamente as obras, explorar suas partes, e obter
informações individualizadas.
16
1.1 Motivação
A concepção de museus virtuais 3D dispostos na Internet tem sido prevista
em diversos projetos nacionais e internacionais. Um ponto que engrandece o
presente trabalho não é somente a capacidade de disponibilizar o conteúdo
3D interativo na Web, mas prover uma infra-estrutura que possibilite pessoas
leigas o fazer. Deste modo, alcançando-se a proposta de publicação e acesso a
conteúdos tridimensionais e interativos de maneira intuitiva, abre-se diferen-
tes possibilidades, como por exemplo: servir como alternativa aos meios con-
vencionais de educação.
A aplicação para o curador possui uma interface amigável, com o ob-
jetivo de facilitar a inserção de novos acervos sem necessidade de um pro-
gramador. Deste modo, a Base de Acervos 3D pode ser expandida por qual-
quer pessoa (alheia à tecnologia) que possua objetos 3D no formato X3D, ar-
quivos esses que podem ser facilmente ser encontrados na Internet.
Com o intuito educacional, um professor poderia construir seus acer-
vos e disponibilizá-los em um servidor próprio, para distribuir o link do
mesmo e outras pessoas possam visualizá-los. A partir deste link, vários alu-
nos poderiam acessar o Museu3I simultaneamente através da Internet.
Uma das motivações do presente trabalho é a possível inserção da
capacidade de “toque virtual” no Museu3I. Para isso foi preciso investigar
museus com capacidade multisensorial e suas características específicas, a
fim de montar uma estratégia para inclusão da interação háptica no Museu3I.
1.2 Objetivo
O desenvolvimento de ambientes virtuais precisa levar em consideração a sua
forma de disponibilização. Para este projeto, objetivou-se que os ambientes
virtuais estivessem dispostos na Internet e, por esta, razão devem poder ser
recebidos pelo usuário remoto dentro de um intervalo de tempo que não invi-
abilize seu uso. Tal consideração torna necessário o uso de abordagens espe-
17
cíficas no desenvolvimento dos ambientes sem que haja perda da qualidade
da informação.
O presente projeto visa o desenvolvimento de um conjunto de ferra-
mentas que torne possível a publicação e acesso a conteúdos 3D interativos
pela Web, de maneira intuitiva. Para tal utilizou-se a concepção de museus
virtuais 3D, onde o acesso ao conteúdo 3D se dá pela interação entre os visi-
tantes virtuais e as obras do museu, e a publicação é representada pela figura
do curador virtual.
Para simplificar o desenvolvimento do projeto, o objetivo geral foi
decomposto em cinco objetivos específicos, são eles:
Objetivo 1. Construção de um museu virtual tridimensional imersivo,
interativo e itinerante, intitulado de Museu3I. Isto inclui
a modelagem de um ambiente tridimensional para inte-
ração e visualização interativa das obras expostas, assim
como a integração do mesmo em um aplicativo Web;
Objetivo 2. Desenvolver uma aplicação para o curador do museu,
disponibilizando uma interface gráfica amigável para que
uma pessoa alheia à tecnologia possa incluir novos acer-
vos de maneira intuitiva;
Objetivo 3. Criação de uma estrutura de dados para prover integra-
ção entre o Banco de Dados (BD) de objetos 3D e a apli-
cação Web do M3I;
Objetivo 4. Efetuar a publicação de dois acervos no intuito de validar
a infra-estrutura proposta;
Objetivo 5. Estudar estratégias para inclusão de capacidade multi-
sensorial no Museu3I.
Alcançando os objetivos supracitados, torna-se possível disponibili-
zar conteúdos tridimensionais de maneira intuitiva, focando disseminação
cultural, e podendo também ser facilmente utilizado como uma ferramenta
de auxílio à educação.
18
1.3 Justificativa
Uma das causas da construção de museus virtuais 3D é a representação gráfi-
ca tridimensional de museus reais para que pessoas de lugares distantes pos-
sam conhecê-lo. Adicionalmente, é uma alternativa para preservação do pa-
trimônio cultural, uma vez que através da representação digital do mesmo
garante-se a proteção contra os desgastes naturais e do tempo.
Tão importante quanto a preservação dos museus é a preservação de
suas obras de arte. Para isto, o Museu3I se propõe como uma infra-estrutura
de publicação e acesso destas peças na Internet, facilitando a preservação e
divulgação das mesmas, podendo ser utilizado como auxílio à educação.
O fato da não possibilidade de tocar as peças (no âmbito real) justifi-
ca os esforços de pesquisadores para permitir tal apreciação em um espaço
virtual. O presente trabalho também propõe o estudo de estratégias para
permitir o toque virtual destas peças, através da Web.
1.4 Estrutura do Trabalho
Esta monografia está estruturada de acordo com a seguinte lista de capítulos:
No segundo capítulo, “Revisão de Literatura”, são encontradas a
definição de museu, e uma Revisão Sistemática (RS) de trabalhos
correlacionados a museus virtuais;
O terceiro capítulo, “Materiais e Métodos”, apresenta o estudo das
ferramentas, técnicas e tecnologias utilizadas no projeto;
O quarto capítulo, “Desenvolvimento”, tem como objetivo apre-
sentar a arquitetura proposta para o projeto, e detalhar as partes
principais da implementação dos módulos propostos.
O quinto capítulo, “Resultados”, irá apresentar os resultados da
infra-estrutura de software que resultou o Museu3I;
No sexto capítulo, “Considerações Finais”, serão apresentadas
uma discussão dos objetivos alcançados, e resultados obtidos até
o momento. Adicionalmente, serão comentadas também a exposi-
19
ção do trabalho em um feira de inovação tecnológica, e possíveis
trabalhos futuros.
20
Capítulo
2 Revisão de Literatura
Este capítulo inicia-se apresentando a concepção e definição da palavra mu-
seu. Em seguida, explica como se deu a evolução dos museus virtuais na In-
ternet até a era dos museus virtuais tridimensionais. Posteriormente são rela-
tados os resultados referentes a uma Revisão Sistemática a cerca do assunto,
traçando comparativos (vantagens e desvantagens), e exibindo a evolução
que o conceito de Museus3I apresenta em relação aos demais. A partir dessa
RS, são levantados as tendências e dados que facilitam o estudo de estratégias
para incorporação do toque virtual no M3I.
2.1 O que é um Museu?
O conceito de museu não se atém apenas a um espaço físico para preservação
e exposição de obras de arte. Segundo o International Council of Museums
(International Council of Museums), o museu é "uma instituição permanente,
sem fins lucrativos, a serviço da sociedade e do seu desenvolvimento, aberta
ao público e que adquire, conserva, investiga, difunde e expõe os testemu-
nhos materiais do homem e de seu entorno, para educação e deleite da socie-
dade".
É importante saber explorar as potencialidades dos museus no que
concerne não apenas exposições de obras de arte, mas qualquer forma de
promoção de cultura, cidadania ou educação. Para isto, este conceito tem se
expandido e remodelado para aplicações nas mais diversas áreas do cotidia-
21
no, principalmente o ensino. É evidente o alto potencial pedagógico de mu-
seus, no auxílio à transmissão de conhecimento de uma forma mais interes-
sante. Em (Cox-Petersen, 2003), são apresentados resultados de avaliação de
visitas guiadas de estudantes do ensino fundamental a museus de ciências e
de história natural, evidenciando que os mesmos apresentaram grande inte-
resse com a excursão realizada. Adams (Adams, 2007) avaliou que as experi-
ências em museus vivenciadas pelos estudantes tornam o aprendizado mais
interessante, porém a forma de transmissão deste conhecimento deve ser a-
primorada para atingir o objetivo com mais eficiência.
Nos últimos 20 anos o conceito de museu vem evoluindo junto com a
tecnologia, de forma a torná-lo mais acessível, provendo inclusão social e fa-
cilitando acesso da população aos mesmos. É chegada a era dos museus vir-
tuais.
2.2 Museus Virtuais
Com o advento da Internet, um novo meio de divulgação de cultura passou a
ser explorado: os museus virtuais. Inicialmente eram utilizadas simples pági-
nas HTML contendo textos, hyperlinks, e algumas vezes conteúdo multimí-
dia como áudio ou vídeo, relativos à cultura e museus existentes.
A evolução tecnológica impulsionou o aumento no poder de processa-
mento gráfico computacional e também na taxa de transmissão de dados, fa-
cilitando a inserção de técnicas de realidade virtual. Deste modo, passou-se a
vislumbrar uma nova modalidade de museus virtuais: os museus virtuais tri-
dimensionais (Jones G., 2002).
Museus virtuais 3D são ambientes virtuais que buscam representar
museus reais ou imaginários em espaços tridimensionais. Esta abordagem
proporciona uma maior interatividade para o visitante, que pode navegar pe-
lo museu da maneira que lhe convir.
Dentre os objetivos dos museus virtuais 3D, o principal propõe a pre-
servação do patrimônio histórico cultural (Monnerat, Romano, Grilo,
Haguenauer, Azevedo, & Cunha, 2008). É impossível proteger completamen-
te um museu real das ações de vândalos e principalmente dos desgastes natu-
22
rais e do tempo, mas com a reconstrução 3D do mesmo, pode-se conservá-lo
através de uma representação digital para que várias gerações possam apre-
ciá-la. Outra meta comum é a utilização destes museus 3D como uma alterna-
tiva aos meios convencionais de educação (Seára, Benitti, & Raabe, 2004).
Devido à dificuldade ou ineficiência na reconstrução de obras de arte
já existentes, os primeiros museus 3D possuíam apenas objetos bidimensio-
nais, ou seja, quadros e pinturas. Uma das alternativas a este problema é a
utilização de scanners 3D para digitalização fiel da obra real, mas o alto valor
comercial do mesmo inviabiliza seu uso em alguns casos. Uma opção de baixo
custo é a reconstrução tridimensional através de imagens, fazendo-se neces-
sário a utilização apenas de câmeras fotográficas (Pastorino & Haguenauer,
2008) (Teixeira, Simões, Roberto, Teichrieb, & Kelner, 2010). A digitalização
de obras reais permite ainda a restauração virtual de uma obra fisicamente
desgastada (Fatuzzo, Mussumeci, Oliveri, & Sequenzia, 2011). Adicionalmen-
te, algoritmos de redução da malha poligonal podem ser aplicados aos mode-
los gerados para reduzir sua carga, e tornar eficiente sua transmissão via re-
de.
Observa-se que no contexto das potencialidades dos museus tridimen-
sionais simulados com RV há a possibilidade de exploração individualizada e
multisensorial (McLaughlin, Sukhatme, Hespanha, Shahabi, Ortega, &
Medioni, 2000) das obras de arte, ou seja, exploração que permite ao usuário
mover, decompor, tocar e obter informações da peça de forma simultânea. O
objetivo de museus virtuais com sensibilidade háptica é expandir a capacida-
de de interação dos espectadores que poderão manipular interativamente as
obras, explorando suas partes, tocando-as para obter informações individua-
lizadas. Além de uma maior imersão provida pela sensação do toque, a inte-
ração háptica tem como vantagens prover a possibilidade de “tocar” uma obra
do museu, o que propõe a preservação da integridade física da peça tocada,
pois o que ocorre é uma simulação das forças de um objeto virtual (que re-
presenta a obra real) aplicada na mão do usuário através do dispositivo háp-
tico.
23
2.3 Trabalhos Correlatos
Para realizar uma pesquisa completa e imparcial optou-se por utilizar a Revi-
são Sistemática (RS). Segundo (Kitchenham, 2004), uma Revisão Sistemática
da literatura é um meio de identificar, avaliar e interpretar todas as pesquisas
disponíveis relevantes para uma questão específica ou área temática. Seguin-
do esta metodologia, evita-se o preconceito ou julgamento pessoal sobre
quais trabalhos devem ser avaliados, provendo maior valor científico à pes-
quisa. Adicionalmente, a consistência dos dados coletados em uma RS au-
menta a capacidade de identificar eventuais lacunas na pesquisa atual a fim
de sugerir áreas para posterior investigação, além de fornecer uma base sóli-
da para formulação de novas idéias acerca do assunto pesquisado.
Para a revisão do presente trabalho a pergunta foi “Quais os traba-
lhos realizados ou artigos publicados que abordam aplicações (ou framework
para desenvolvimento) de museus virtuais tridimensionais?”. Em um primei-
ro momento foram utilizadas as palavras chaves “3D virtual museum”, e em
um segundo momento “3D virtual museum” AND “haptic”, além da pesquisa
dos termos supracitados na língua portuguesa. Baseados nos títulos e resu-
mos dos artigos foram escolhidos 66 artigos científicos resultantes da pesqui-
sa realizada, mas apenas 25 foram selecionados seguindo os critérios de in-
clusão e exclusão listados abaixo.
1. O formato do documento deve ser impresso ou digitalizado;
2. O documento deve estar escrito em inglês ou português;
3. São considerados os artigos publicados de 1998 a 2011;
4. Os documentos devem fornecer informações sobre as seguintes
características:
a. objetivo do trabalho;
b. se é disponibilizado online ou standalone;
c. se está disponível;
d. se disponibiliza interação háptica;
e. se possui aplicativo para curador.
Para tal, a pesquisa foi efetuada nos meses de setembro e outubro de
2011, nas seguintes bases de periódicos: Web of Science, ScienceDirect (Else-
24
vier), Emerald, Association for Computer Machinery, Institute of Electrical
and Electronics Engineers, além de buscas no Google Scholar.
Esta RS visou avaliar o estado da arte de projetos com o objetivo de
desenvolver ou fornecer ferramentas para a construção de museus virtuais
tridimensionais. Trabalhos que apenas disponibilizam obras de arte de valor
cultural, sem a presença de uma edificação 3D representando o museu, foram
considerados (pelo autor) como museus virtuais 3D, pela forte ideia concei-
tual que o trabalho propõe. Além destes, trabalhos que propõem a preserva-
ção do patrimônio histórico cultural também foram incluídos.
Deste modo, foram avaliadas as seguintes características que os tra-
balhos encontrados atenderiam ou não:
1. Ano de desenvolvimento: baseado no ano da publicação do tra-
balho;
2. Tecnologias utilizadas;
3. Se disponibiliza interação háptica;
4. Se está disponível;
5. Quanto a sua disponibilização para acesso;
6. Se possui aplicativo para curador;
7. Quanto à digitalização das obras 3D;
8. Objetivo do projeto;
9. Se é colaborativo.
Nos tópicos seguintes, os trabalhos encontrados serão listados por
categoria em tabelas, para facilitar uma análise mais detalhada dos museus
com certas características em comum. As tabelas exibirão os tópicos atendi-
dos em cada artigo, onde a primeira coluna da tabela indica a referência do
artigo, e as colunas seguintes indicam a informação de determinada caracte-
rística segundo a numeração acima definida.
A análise será dividida em dois sub-tópicos:
1. Museus Virtuais 3D sem Interação Háptica: onde serão lis-
tados os Museus Virtuais 3D que não permitem o toque vir-
tual;
2. Museus Virtuais 3D com Interação Háptica: onde serão lis-
tados os Museus Virtuais 3D que permitem o toque virtual.
25
O primeiro sub-tópico tem como objetivo traçar um comparativo entre os
museus virtuais desenvolvidos por outros grupos, e o Museu3I, estudo de ca-
so do presente trabalho. O segundo sub-tópico visa colher as principais carac-
terísticas dos museus 3D que disponibilizam sensibilidade háptica, a fim de
aglutinar suas características para formar novas ideias e discutir os aspectos
relevantes que auxilie no desenvolvimento da estratégia para implantação do
toque virtual no M3I.
2.3.1 Museus Virtuais 3D sem Interação Háptica
Dos 25 trabalhos encontrados na RS realizada, 19 tratam de museus que não
permitem o toque virtual, ou seja, não possuem interação háptica. A Tabela 1
abaixo lista os trabalhos julgados mais relevantes (pelo autor do presente tra-
balho) levando em conta suas principais características e semelhança com o
projeto Museus3I.
Na Tabela 1 assuma que as seguintes letras correspondem às seguintes
fontes: A – Projeto ARCO (Mourkoussis, et al., 2002) (Sylaioua, Maniab,
Karoulisa, & White, 2010), B – Museu SoftVali (Seára, Benitti, & Raabe,
2004), C – museuM (Marçal, Santos, Vidal, Andrade, & Rios, 2005), D –
Museu Virtual 3D Imago (Soares, Vrubel, Drees, & Bonto, 2006), E – Projeto
Dinos Virtuais (Monnerat, Romano, Grilo, Haguenauer, Azevedo, & Cunha,
2008), F – Museu Virtual 3D Imago para TV Digital (Soares, Silva, Bellon, &
Vrubel, 2009), G – Construção de Exposições Virtuais Interativas (Gomes,
Carmo, & Cláudio, 2010), H – 3D-Coform (Doerr, Tzompanaki, Theodoridou,
Georgis, Axaridou, & Havemann, 2010).
26
Tabela 1 – Principais trabalhos encontrados através da RS
Artigo Tópicos 1 2 3 4 5 6 7 8 9
A 2002 VRML ARTool- Kit
Não Não Standalone Online
Sim Indispo-nível
Presente Não
B 2004 Flash Blender
Não Não Standalone Sim Obras 2D
Presente Não
C 2005 J2ME M3G
Não Não Standalone Não Indispo-nível
Presente Não
D 2006 Plugin especif.
Não Sim Online Não A partir de imgs.
Presente Não
E 2008 X3D Não Sim Online Não Scanner 3D
Presente Não
F 2009 Não Não Não Standalone Não Indispo-nível
Presente Não
G 2010 X3D Não Não Standalone Sim Indispo-nível
Presente Não
H 2010 X3DOM Não Sim Online Não Indispo-nível
Presente Não
O trabalho A (Mourkoussis, et al., 2002) (Sylaioua, Maniab, Karoulisa,
& White, 2010) apresenta um sistema que auxilia os museus reais a criarem
exposições com recursos de Realidade Virtual e Aumentada de maneira rápi-
da e intuitiva para disponibilização na Internet. Deste modo, curadores de
museus reais (sem conhecimento específico de programação) poderão criar
suas próprias exposições virtuais na Web, e disponibilizá-las para quaisquer
pessoas. Para tal, utilizou-se a tecnologia X-VRML como template de visuali-
zação, facilitando o processo de parametrização para a criação da cena 3D. A
utilização destes templates possibilita que os mesmos conteúdos possam ser
expostos de diferentes maneiras, em diferentes posições. Adicionalmente, es-
te projeto possibilita a construção de cenários de aprendizado, como jogos
envolvendo perguntas. A Figura 1 abaixo exibe as exposições através de RV e
RA.
27
Figura 1 – Museu simulado com RV (esquerda) e RA (direita) (Sylaioua,
Maniab, Karoulisa, & White, 2010)
A relevância do trabalho B (Seára, Benitti, & Raabe, 2004) é sua pro-
posta de servir como um museu virtual 3D para auxílio a educação. No Mu-
seu Virtual 3D SoftVali, a tridimensionalidade é abordada pelo espaço físico
do mesmo, possuindo apenas quadros como obras de suas exposições. Um
ponto interessante é que neste museu existe uma aplicação na qual o usuário
escolhe as imagens que deseja visualizar, ou seja, uma aplicação para o cura-
dor virtual. Este museu tem como objetivo ser utilizado por estudantes do
Ensino Fundamental em atividades de sala de aula (Figura 2).
Figura 2 – Museu SoftVali (Seára, Benitti, & Raabe, 2004)
No trabalho C (Marçal, Santos, Vidal, Andrade, & Rios, 2005) é utili-
zado o paradigma m-Learning (mobile learning) para utilizar a mobilidade
dos dispositivos móveis para disponibilização de um museu virtual 3D. No
28
museuM é possível visualizar obras de arte 3D disponibilizadas em suas salas,
e suas respectivas descrições. Apesar de possuir interatividade limitada pela
sua baixa capacidade de processamento, o trabalho inova quando possibilita
usuários acessarem conteúdo cultural em dispositivos móveis. A Figura 3 exi-
be imagens da navegação no museuM.
Figura 3 – museuM (Marçal, Santos, Vidal, Andrade, & Rios, 2005)
Os trabalhos D (Soares, Vrubel, Drees, & Bonto, 2006) e F (Soares,
Silva, Bellon, & Vrubel, 2009) são ambos desenvolvidos pelo grupo Imago, e
visam desenvolver respectivamente um museu virtual 3D para a Internet e
para a TV digital. Em D, o projeto envolveu o desenvolvimento de um novo
plugin para navegadores Web, com o intuito de alcançar maior eficiência na
renderização das obras, e por conseqüência criar a possibilidade de manter
um acervo online para preservação cultural. Os esforços de F focaram o estu-
do de estratégias para o desenvolvimento de um museu 3D para a TV digital,
resultando em uma simulação de um ambiente tridimensional através de i-
magens (
29
Figura 4). A Figura 5 exibe o plugin Imago executando na Web, e o
protótipo de museu 3D executando no Sistema Brasileiro de TV Digital
(SBTVD).
Figura 4 – Discretização do cenário 3D a partir de imagens (Soares,
Silva, Bellon, & Vrubel, 2009)
Figura 5 – À esquerda: plugin Imago; à direita: protótipo para o SBTVD
(Soares, Vrubel, Drees, & Bonto, 2006) (Soares, Silva, Bellon, &
Vrubel, 2009)
O artigo E, que constitui o Projeto Dinos Virtuais (Monnerat, Romano,
Grilo, Haguenauer, Azevedo, & Cunha, 2008), tem como objetivo a recons-
trução tridimensional do Museu Nacional do Rio de Janeiro (MNRJ). A visita
ao MNRJ virtual permite conhecer o esqueleto e estruturas de animais pré-
históricos na exposição intitulada Dinos Virtuais
(http://www.dinosvirtuais.museunacional.ufrj.br/). Neste projeto foi dispo-
30
nibilizado um conjunto de ambientes tridimensionais virtuais que apresen-
tam informações, imagens e estruturas ósseas em 3 dimensões associadas à
paleovertebrados, similares aos expostos no museu real. A Figura 6 exibe
capturas de tela de um usuário navegando no MNRJ.
Figura 6 – “Dinos Virtuais” do MNRJ (Monnerat, Romano, Grilo, Haguenauer,
Azevedo, & Cunha, 2008)
A proposta do trabalho G – Construção de Exposições Virtuais Intera-
tivas (Gomes, Carmo, & Cláudio, 2010) é bastante semelhante a dos Mu-
seus3I: prover uma infra-estrutura de software que a partir de arquivos X3D
permite uma pessoa montar uma exposição para disponibilização na Web.
Para tal, tecnologias semelhante são utilizadas como o X3D e o player Xj3D.
A Figura 7 exibe o aplicativo que permite a construção de exposições 3D.
31
Figura 7 – Ferramenta para construção de exposição (Gomes, Carmo, &
Cláudio, 2010)
No projeto 3D-Coform (Doerr, Tzompanaki, Theodoridou, Georgis,
Axaridou, & Havemann, 2010), o principal objetivo é o desenvolvimento de
um repositório integrado com capacidade de armazenamento, manipulação,
e exportação de modelos 3D, e seus os respectivos objetos digitais e metada-
dos, a fim de permitir acesso eficiente, utilização, reutilização e
preservação das informações, garantindo a integridade referencial
e semântica das mesmas. Para tal, o projeto baseia-se na tecnologia X3DOM,
um framework open-source que permite a introdução de conteúdo 3D decla-
rativo em páginas HTML, basicamente o futuro do X3D. A Figura 8 exibe a
página Web do projeto, em que o usuário pode manipular e interagir com o
objeto 3D.
32
Figura 8 – 3D-Coform: exposição interativa na Web (Doerr, Tzompanaki,
Theodoridou, Georgis, Axaridou, & Havemann, 2010)
2.3.2 Museus Virtuais 3D com Interação Háptica
Dos 25 artigos encontrados, 6 deles dissertam sobre museus que permitem
seus usuários “tocarem a peça” através da interação háptica, mas os trabalhos
(Bergamasco, Avizzano, Di Pietro, Barbagli, & Frisoli, 2001), (Bergamasco,
Frisoli, & Barbagli, 2002) e (Loscos, et al., 2004) tratam do mesmo museu. A
Tabela 2 abaixo lista estes trabalhos e suas respectivas peculiaridades. Na
Tabela 2, assuma que as seguintes letras correspondem às seguintes fontes: A
(McLaughlin, Sukhatme, Hespanha, Shahabi, Ortega, & Medioni, 2000),
B (Bergamasco, Avizzano, Di Pietro, Barbagli, & Frisoli, 2001),
(Bergamasco, Frisoli, & Barbagli, 2002), (Loscos, et al., 2004), C
(Christou, Angus, Loscos, Dettori, & Roussou, 2006), D (Osorio, Figueroa,
Prieto, Boulanger, & Londoño, 2011).
Tabela 2 – Museus Virtuais 3D com interação háptica
Artigo Tópico 1 2 3 4 5 6 7 8 9
A 2000 Não Sim Não Standalone Não Scanner 3D
Presente Sim
B 2004 Não Sim Não Standalone Não Scanner Presente Não
33
3D C 2006 Não Sim Não Standalone Não Indispo-
nível Presente Não
D 2011 X3D/H3D Sim Não Standalone Não Scanner 3D
Presente Não
Como a RS realizada restringiu os anos dos artigos pesquisados entre
1998 e 2011, não podemos concluir que o trabalho A (McLaughlin, Sukhatme,
Hespanha, Shahabi, Ortega, & Medioni, 2000) foi o primeiro museu a dispo-
nibilizar interação háptica. Porém, foi constatado que este trabalho é tido
como referência de suma importância nos artigos que tratam de interação
háptica não somente em museus. Este trabalho descreve o desenvolvimento
do “The Haptic Museum” (“O Museu Háptico”), um museu com o objetivo de
prover a seus visitantes a capacidade de explorar obras de arte tridimensio-
nais através de dispositivos hápticos, com o Phantom ou CyberGrasp. Assun-
tos considerados desafios naquele momento também foram abordados: estu-
do de aquisição de modelos 3D, detecção de colisão, compressão de dados
hápticos para transmissão eficiente, e colaboração háptica em ambientes vir-
tuais.
Os artigos B (Bergamasco, Avizzano, Di Pietro, Barbagli, & Frisoli,
2001), (Bergamasco, Frisoli, & Barbagli, 2002) e (Loscos, et al., 2004) des-
crevem o desenvolvimento e concepção do “Museum of Pure Form” (MPF). O
MPF visa proporcionar ao usuário um ambiente com maior imersão, proven-
do capacidade de “tocar as obras” do museu através de dispositivos hápticos,
aliados à visualização estereoscópica do objeto 3D. Uma idéia interessante
que o MPF utiliza é de instalar esse sistema dentro do próprio museu, para
que o visitante possa tocar a obra virtual enquanto visualiza a obra real, apro-
ximando a experiência da realidade. Quando não é possível a instalação dos
dispositivos no próprio museu, o MPF possui uma infra-estrutura alternativa
que também oferece grande imersão: a CAVE. Em uma CAVE é possível ter
de quatro a seis projeções (cubo), com angulação de 90º entre elas, onde o
usuário encontra-se totalmente imerso no ambiente.
34
O artigo C (Christou, Angus, Loscos, Dettori, & Roussou, 2006) apre-
senta a reconstrução 3D de um antigo templo grego em Messene. Para tal, o
ambiente 3D é disponibilizado em uma CAVE que contém uma interface háp-
tica consistindo em dois braços mecânicos, para que o usuário possa apreciar
com mais realidade o esforço envolvido na construção de componentes arqui-
teturais como é o caso das colunas dos templos gregos. Já no trabalho D
(Osorio, Figueroa, Prieto, Boulanger, & Londoño, 2011), o foco foi estudar
novas técnicas de digitalização para objetos que possui grandes índices de re-
flexão e refração, como objetos de ouro. Deste modo, o trabalho propôs a re-
construção virtual do “Museu do Ouro” em Bogotá, disponibilizando ao usuá-
rio uma interface háptica para que o mesmo possa tocar a peça para melhor
apreciá-la.
A Figura 9 abaixo exibe os usuários interagindo com os dispositivos
hápticos, nos museus pesquisados que possuem tal interação.
35
Figura 9 - a) The Haptic Museum (McLaughlin, Sukhatme, Hespanha, Shahabi,
Ortega, & Medioni, 2000); b) The Museum of Pure Form (Loscos,
et al., 2004); c) antigo templo grego em Messene (Christou, Angus,
Loscos, Dettori, & Roussou, 2006); d)The Gold Museum (Osorio,
Figueroa, Prieto, Boulanger, & Londoño, 2011)
Dos 23 museus virtuais 3D encontrados, apenas 4 deles disponibilizam
interação háptica. Em alguns deles são disponibilizados mais de um disposi-
tivo de interação háptica, como no caso de (McLaughlin, Sukhatme,
Hespanha, Shahabi, Ortega, & Medioni, 2000) que pode ser utilizado com o
Phantom ou CyberGrasp, e (Osorio, Figueroa, Prieto, Boulanger, & Londoño,
2011) com o Phantom ou Novint Falcon. No caso de (McLaughlin, Sukhatme,
Hespanha, Shahabi, Ortega, & Medioni, 2000), os visitantes responderam a
uma pesquisa constatando que tinham preferência pelo dispositivo estilo luva
(Asano, Ishibashi, Minezawa, & Fujimoto, 2005). Os usuários do “Museum of
Pure Form” também se submeteram a uma avaliação que constatou que os
mesmos possuíram alto grau de satisfação com a experiência háptica, porém
relataram o fato do dispositivo háptico (Figura 9 - b) ser muito invasivo, e ar-
gumentaram que a sensibilidade de toque não é muito realista, pelo fato do
dispositivo apenas permitir usar um dedo na ação, ao invés da mão inteira
(Loscos, et al., 2004). Os dados sobre interação e dispositivos hápticos em
museus 3D estão representados na Figura 10 através do gráfico.
19
4
Museus Virtuais 3D
S/ Háptico
C/ Háptico
2
1 1
2
0
1
2
3
Disp. Háptico
Dispositivo Háptico
36
Figura 10 - Museus virtuais 3D com e sem háptico (esquerda); Dispositivos
hápticos utilizados nos 4 museus com interação háptica (direita)
Dos 4 museus apenas um cita qual tecnologia utiliza pra fazer a inte-
gração do ambiente virtual 3D com o dispositivo háptico: H3D, um frame-
work cujo objetivo é facilitar a integração de dispositivos hápticos em um
ambiente 3D no formato X3D. Deste modo, nada se pode concluir a respeito
de qual tecnologia é mais utilizada para tal, uma vez que estas informações
não são disponibilizadas nos artigos.
Uma informação importante extraída dos dados da RS realizada é que
não foram encontrados museus virtuais 3D com interação háptica executá-
veis em navegadores Web. Isto se deve possivelmente ao alto custo dos dispo-
sitivos hápticos, que provêem maior imersão, ao longo da última década.
Consequentemente, o número de pessoas que possui esse dispositivo é muito
baixo, o que justificaria a falta de esforços da comunidade científica no estudo
para disponibilização desta interação na Internet.
Recentemente, o preço de tais dispositivos tem reduzido, tornando-se
mais acessível à população, o que abre novas possibilidades de uso. Deste
modo, pode-se proporcionar experiências multisensoriais aos usuários da In-
ternet, como é uma das propostas dos Museus3I, permitir visitantes tocar pe-
ças 3D através de dispositivos hápticos de maneira fácil e intuitiva, na própria
Web. O fato de o usuário poder tocar a obra de arte, sentindo sua textura, e-
lasticidade, rigidez, e possivelmente sua temperatura, torna essa visita muito
mais interessante, já que o mesmo não pode em um museu real.
2.3.3 Dados Gerais da RS
Como já mencionado anteriormente, foram encontrados 23 trabalhos relati-
vos a museus virtuais, porém tornar-se-ia inviável citar todos eles nos tópicos
anteriores. Deste modo optou-se por apresentar as estatísticas gerais da RS
realizada, a fim de obter uma visão generalizada do estado da arte dos mu-
seus virtuais 3D.
37
Quanto à quantidade de trabalhos produzidos ao longo dos últimos 13
anos, pode-se ver através da Figura 11 que esse número é bastante variado,
não havendo redução ou aumento no número de museus desenvolvidos (se-
gundo os dados da RS realizada).
Figura 11 – Quantidade de trabalhos produzidos por ano
A respeito das tecnologias utilizadas, pode-se verificar que VRML é a
mais utilizada por ter sido o padrão para distribuição de conteúdo 3D na Web
no início da última década. Contudo, nos últimos anos nota-se que está ha-
vendo a migração do uso de VRML para X3D (por ser o atual padrão), e pro-
vavelmente haverá a migração do X3D para X3DOM, pelo fato de que essa
tecnologia experimental encaminha-se para se tornar sucessora da tecnologia
X3D. A Figura 12 exibe as tecnologias utilizadas nos projetos
A escolha da tecnologia influi diretamente na possibilidade de dispo-
nibilização destes trabalhos de forma online ou standalone. Pode-se notar
que inclusive alguns projetos que usam a tecnologia VRML ou X3D, não o
disponibiliza online. Com projetos que visam promoção de cultura será sem-
pre uma boa prática tentar disponibilizá-lo na Web, tornando-o o mais aces-
sível possível. A Figura 13 exibe os dados referentes à forma de disponibiliza-
ção dos projetos.
0 1 2 3 4 5
98 99
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
Ano do Trabalho Publicado
38
Figura 12 – Tecnologias utilizadas
Figura 13 – Forma de disponibilização
Notou-se que além das tecnologias utilizadas, a forma de disponibili-
zação do projeto interfere bastante na disponibilidade do mesmo. Quando
disponibilizados como aplicativos standalone, o nível de dificuldade para e-
xecução do mesmo por parte dos usuários torna-se extremamente alto, seja
pela não existência do link para download, ou pelo grau de dificuldade na
instalação do aplicativo.
Adicionalmente, novas tecnologias vão surgindo, e as anteriormente
utilizadas tornam-se obsoletas, e não mais são suportadas nas plataformas
atuais, dificultando a manutenção da acessibilidade dos trabalhos ao longo do
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Tecnologias Utilizadas
8
17
2
Disponibilização
Online
Standadone
Online/Standalone
39
tempo. A Figura 14 exibe os dados referentes à disponibilidade do projeto pa-
ra execução pelo usuário.
Figura 14 – Quanto à disponibilidade do projeto para execução pelo usuário
Outro fator analisado na RS foi a forma de construção dos modelos 3D
(Figura 15) adotados pelos projetos. Notou-se que o scanner 3D é o mais uti-
lizado, apesar do alto custo do dispositivo. Um ponto que contribui para isso
é a provável necessidade de representação fiel da obra nos projetos.
Figura 15 – Construção de modelos 3D
22%
78%
Disponível
Sim
Não
2
4
9
8
Obras 3D
Reconstrução através de imagens
Modelagem 3D
Scanner 3D
Indisponível
40
Capítulo
3 Materiais e Métodos
Para o desenvolvimento do Museu3I foi necessário o estudo de ferramentas,
técnicas e tecnologias que se adequassem às necessidades do projeto. O obje-
tivo deste capítulo é apresentar as tecnologias escolhidas, citando os motivos,
e explicando seus funcionamentos e conceitos relacionados.
3.1 Introdução
Para modelagem tridimensional optou-se por utilizar o Blender, por ser um
programa gratuito de código aberto e com grande capacidade computacional.
Para a disponibilização do M3I na Internet foi escolhido o formato X3D, por
ser o padrão definido pela Web3D para distribuição de conteúdos tridimensi-
onais na Internet, e por ter total compatibilidade com os objetivos do projeto.
Para a programação do M3I, foi escolhida a linguagem de programação Java
por ser multi-plataforma e possuir fácil integração com o padrão X3D. Adi-
cionalmente, foram estudadas as tecnologias Java Plugin e Java Web Start
para integração do ambiente 3D na Web.
41
3.2 Modelagem Tridimensional
Modelagem tridimensional (também conhecido como modelagem 3D) é uma
área da Computação Gráfica que tem como objetivo a geração tridimensional
de entidades, cenas estáticas (renderização) ou interativas, e imagens em mo-
vimento (animação). É basicamente a criação de formas tridimensionais que
representam objetos, personagens e cenários.
É possível fazer modelos 3D simples (como cubos, pirâmides, cilin-
dros, etc.) utilizando apenas editores de texto para descrever os vértices do
polígono. Contudo, existem programas de computadores, comumente cha-
mados de ferramentas de modelagem tridimensionais, que auxiliam no de-
senvolvimento das mais básicas formas tridimensionais, e são imprescindí-
veis aos modelos mais complexos, como geralmente são os ambientes virtuais
3D. Exemplos de programas que contém tais ferramentas são: Blender, Ma-
ya, SketchUp, 3D Studio Max, AutoCAD, entre outros.
Através de estudos realizados sobre estes programas, optou-se por
utilizar o Blender por ser um programa de alto poder computacional, gratui-
to, de código aberto e multi-plataforma. Além disso, possui exportador para o
formato X3D, tecnologia na qual o Museu3I se baseia.
Para transmitir ao visitante do museu a sensação de que aquele am-
biente virtual tridimensional é um museu, faz-se necessário prezar pela qua-
lidade gráfica do mesmo. Isto implica que o modelador deve dominar técni-
cas de modelagem, texturização e iluminação.
As principais técnicas de modelagem são: instanciação de primitivas,
representação por varredura, espelhamento, e operações booleanas por união
e diferença. É importante dominar todas, pois cada técnica facilita a modela-
gem de diferentes objetos tridimensionais, proporcionando maior eficiência
na construção do modelo. A Figura 16 exibe a fase inicial de modelagem do
Museu3I.
Para aumentar o grau de realidade dos objetos tridimensionais, é im-
portante a texturização dos mesmos. A texturização possibilita a redução de
pontos do polígono, sem perda de qualidade na aparência do modelo 3D. A
técnica utilizada é a de mapeamento UV (UV mapping), processo de modela-
42
gem para fazer uma imagem 2D representar um modelo 3D. Esta técnica
permite que a imagem seja ajustada perfeitamente à superfície do objeto 3D.
Figura 16 – Fase inicial da modelagem do Museu3I
Os aspectos luminosos do mundo real são representados por diferen-
tes técnicas e tipos de iluminação. Um aspecto importante é que alguns tipos
de iluminação permitem o modelador reduzir a quantidade de vértices da
malha poligonal para ganhar processamento na renderização da mesma. O
Blender e X3D suportam iluminação pontual (nó PointLight), direcional (nó
DirectionalLight), por holofotes (nó SpotLight), entre outras.
3.3 X3D
X3D (eXtensible 3D) é o padrão definido pelo grupo Web3D para distribuição
de conteúdos tridimensionais e interativos, principalmente através da Inter-
net (Brutzman & Daly, 2007). Ele é utilizado para construir ambientes virtu-
ais tridimensionais complexos, sendo um padrão aberto que permite descre-
ver em um arquivo formas e comportamentos destes ambientes.
O antigo padrão internacionalmente aceito era o VRML (Virtual Rea-
lity Modeling Language). Inicialmente este formato de arquivo conseguia
descrever apenas simples cenários estáticos, e aos poucos foi ganhando novas
funcionalidades e mais interatividade. Devido a esta necessidade de evolução
surgiu o X3D. Nesta evolução foram aproveitados os principais conceitos in-
troduzidos pelo VRML, utilizando suas idéias básicas e promovendo a ampli-
43
ação delas com a incorporação de novas funcionalidades. A principal mudan-
ça está no novo formato de codificação adotado: O XML.
3.3.1 Padrão de Arquivos XML
O XML (Extensible Markup Language) é um padrão bastante conhecido e
robusto, que proporciona maior facilidade para integrar tais aplicações 3D
com a Web. Além disto, desenvolvedores de aplicativos que utilizam o X3D
passaram a poder utilizar ferramentas de suporte ao XML, como a API (Ap-
plication Programming Interface) JDOM que ajuda a ler e gerar arquivos
XML através da linguagem Java. Com esta mudança, o X3D possui agora
uma arquitetura modularizada, permitindo uma maior extensibilidade e fle-
xibilidade (Web3D Consortium, 2011). Deste modo as aplicações podem ser
mais facilmente desenvolvidas pela possibilidade de não precisarem imple-
mentar de uma vez todas as funcionalidades definidas nas especificações do
X3D.
3.3.2 Especificações
As especificações do X3D (Web3D Consortium, 2011) são uma série de do-
cumentos produzidos pelo grupo Web3D que definem e detalham geometrias
e comportamentos do padrão (Brutzman & Daly, 2007). Dentre os conteúdos
abordados nas especificações, existem documentos apropriados para a expli-
cação da codificação de um arquivo X3D, incluindo vários aspectos como: ti-
pos de campos, tipos de nós, expressões que definem rotas, etc. Um fator in-
teressante é que as funcionalidades primitivas (como nós e campos) são espe-
cificadas de forma neutra, tornando-as independente de qualquer formato de
codificação e browser.
3.3.3 Browsers X3D
A visualização de ambientes virtuais X3D é realizada através de browsers es-
pecíficos que consistem em aplicações capazes de interpretar e processar os
arquivos X3D, apresentando os modelos tridimensionais, animados ou não, e
permitindo interações do usuário com os objetos. Estes browsers, comumen-
te chamados de navegadores ou players, podem se apresentar como plugins
44
ou applets em navegadores Web (Figura 17), como o Internet Explorer ou
Mozilla Firefox, ou como aplicações independentes (Web3D Consortium,
2011).
Figura 17 - Exemplo de cena X3D visualizada no browser Mozilla Firefox
3.3.4 Nós e Campos para Objetos e Ações no Ambiente 3D
Nós X3D são os elementos fundamentais que compõem o grafo de cena. Cada
nó é formado por uma seqüência dos campos que o representa. Estes nós e
seus agrupamentos descrevem as funcionalidades disponibilizadas pelo X3D
utilizadas para descrição e comportamentos dos objetos nos ambientes virtu-
ais. Os campos servem para especificar os atributos e características dos nós
X3D.
A interatividade de uma cena X3D pode ser caracterizada por mu-
danças de posição, orientação, tamanho, cores ou outras características per-
tinentes aos campos do nó X3D, resultando em uma animação. Eventos e ro-
tas são as funcionalidades do X3D que permitem adicionar tais comporta-
mentos a objetos do ambiente virtual de forma simples. Para interações mais
complexas são utilizados o nó Script e a API SAI (Scene Access Interface) que
permite o controle do grafo de cena através de linguagens de programação
(Web3D Consortium, 2011).
45
3.3.5 SAI (Scene Access Interface)
Os objetivos da maioria dos ambientes virtuais tridimensionais são de prover
ao usuário um grau de imersão que o faça esquecer que está em uma simula-
ção. Seja na representação de ambientes reais ou imaginários, tais mundos
possuem alto grau de complexidade para representar os comportamentos dos
mesmos. Neste contexto, a SAI proveniente do X3D apresenta-se como alter-
nativa para estas finalidades.
A SAI é o conjunto de serviços padrão especificados pelo grupo
Web3D, que são disponibilizados pelos browsers X3D para que um autor
possa acessar e alterar o grafo de cena enquanto ele é executado (Web3D
Consortium, 2011). Este acesso permite ao autor obter informações sobre os
nós e campos do grafo de cena, notificar e receber eventos destes nós, e alte-
rar seus valores para realizar modificações no ambiente (em tempo de execu-
ção), tornando-o interativo.
Deste modo, os browsers X3D desenvolvem suas próprias APIs em
conformidade com os documentos especificados por (Web3D Consortium,
2011) para prover tais serviços aos criadores de ambientes virtuais tridimen-
sionais X3D. Este acesso ao grafo de cena pode ocorrer de forma externa ao
arquivo X3D, por linguagens de programação ou de script como Java e EC-
MAScript, ou de forma interna, apenas possível por linguagens de script.
Adicionalmente, o autor pode obter dados sobre as configurações do
browser e manipulá-las a partir de aplicações externas. A SAI provê métodos
para que o desenvolvedor seja capaz de instanciar browsers X3D com as con-
figurações desejadas a partir de linguagens de programação. Como exemplo
pode ser citado o browser Xj3D (utilizado no presente projeto), que foi de-
senvolvido na linguagem de programação Java, e disponibiliza a API SAI para
que criadores de ambientes virtuais X3D que o utilizarem como browser pos-
sam ter acesso ao grafo de cena e respectivas configurações.
Muitos programas que utilizam ambientes virtuais X3D precisam de
uma diferente interface gráfica que se adapte às necessidades de sua aplica-
ção. Este é um dos motivos pelo qual o Xj3D é bastante utilizado no âmbito
acadêmico (Costa & Machado, 2008) (pesquisas científicas, teses de mestra-
46
do), pois provê uma fácil readaptação da interface gráfica do usuário através
da integração de sua API SAI com o pacote Swing de Java.
3.4 Java
A escolha do browser Xj3D para o desenvolvimento do projeto resultou na
utilização da linguagem Java para programação de scripts e da GUI (Graphi-
cal User Interface), pela forte compatibilidade da linguagem com o browser,
uma vez que o mesmo foi desenvolvido na linguagem Java. Adicionalmente, a
SAI, API fornecida pelo Xj3D, é escrita em Java.
Java é uma linguagem de programação orientada a objetos que dife-
rentemente das linguagens convencionais, que são compiladas para código
nativo, é compilada para um bytecode que é executado por uma máquina vir-
tual. Java possui duas tecnologias que permitem a integração de seus aplica-
tivos na Web independente de plataforma de execução ou sistema operacio-
nal: Java Plugin e Java Web Start.
47
Capítulo
4 Desenvolvimento
O objetivo deste capítulo é apresentar a arquitetura proposta para o projeto, e
detalhar as partes principais da implementação dos módulos propostos. As
subseções que se seguem apresentam arquitetura proposta, e o desenvolvi-
mento do: a) módulo da aplicação do Visitante; b) módulo da Base de Acer-
vos 3D; c) testes de conexão entre a Base de Acervos 3D e o Museu3I; d) mó-
dulo da aplicação do Curador; e) testes de publicação de acervos 3D na Base
de Acervos; f) disponibilização do projeto em uma página Web.
4.1 Arquitetura Proposta
O Museu Virtual Tridimensional 3I (Imersivo, Interativo e Itinerante) consis-
te de um ambiente virtual que representará um museu com capacidade de
exposições itinerantes. Para tal, o visitante terá a oportunidade de escolher
(enquanto navega no ambiente) quais peças 3D deseja visualizar em sua ex-
posição. As peças escolhidas serão carregadas e o usuário terá a oportunidade
de interagir com as mesmas. Outro fator interessante é que qualquer pessoa
pode ser o curador do museu, e adicionar novas exposições no acervo do mu-
seu (Base de Acervos 3D).
Através da Figura 18 pode-se observar a arquitetura do Museu3I pro-
posta. Esta arquitetura é composta por três módulos: uma aplicação para o
Visitante do Museu, uma aplicação para o Curador do Museu, e a Base de A-
cervos 3D. Dessa maneira o museu dará ao usuário a capacidade de visitar as
exposições itinerantes que desejar, em tempo-real de navegação.
48
Figura 18 - Módulos da Arquitetura do Museu 3I
A aplicação para o Visitante do Museu é representada através de uma
interface gráfica totalmente tridimensional, ou seja, qualquer funcionalidade
que o visitante desejar acionar será através de interação com os objetos 3D. A
partir destas interações, menus adicionais são apresentados para que o visi-
tante possa listar todas as obras disponíveis no acervo e escolher as que mais
lhe interessarem para carregar no ambiente. Tais peças serão carregadas so-
bre as pilastras (em tempo de execução), e assim o usuário poderá interagir
com as mesmas.
A Base de Acervos 3D é responsável pelo armazenamento de todas as
peças pertencentes ao museu, bem como as informações, textuais ou não, re-
lacionadas às mesmas.
Já a aplicação para o Curador do Museu apresenta uma interface grá-
fica que envolve conteúdos tridimensionais - caso das obras 3D - ou bidimen-
49
sionais como, por exemplo, as descrições sobre as peças além de suas medi-
das físicas para ajuste na sala. Para carregar um acervo na Base de Acervos
3D, o curador deve adicionar todas as informações pertinentes às seis obras
do acervo, fazer o ajuste físico de cada peça à pilastra - escala, posição, rota-
ção - e posteriormente fazer o upload das mesmas em um servidor.
4.2 Desenvolvimento
O desenvolvimento do M3I foi segmentado em seis partes:
1. Desenvolvimento do módulo 1: a aplicação do Visitante;
2. Desenvolvimento do módulo 2: a Base de Acervos 3D;
3. Testes de conexão entre a Base de Acervos 3D e o Museu3I;
4. Desenvolvimento do módulo 3: a aplicação do Curador;
5. Testes de publicação de acervos 3D na Base de Acervos;
6. Disponibilização do projeto em uma página Web.
4.2.1 Módulo 1: Aplicação do Visitante
Para o desenvolvimento do módulo da aplicação do Visitante do Museu fo-
ram definidas duas etapas:
1. modelagem tridimensional do museu;
2. planejamento e desenvolvimento da aplicação e interface gráfica
a ser utilizado pelo visitante.
A modelagem tridimensional do museu virtual foi concebida como
primeira atividade a ser executada. Para isso foi utilizado o Blender, por mo-
tivos previamente citados (tópico 3.2). Como o objetivo principal do projeto é
a disponibilização do M3I na Internet, a modelagem foi otimizada em um ní-
vel que a qualidade gráfica do ambiente virtual não inviabilizasse o uso devi-
do o tamanho de sua carga. Deste modo, foram utilizadas texturas com pe-
queno tamanho de carga, mas que provêem uma aparência realista ao ambi-
ente. Adicionalmente foram utilizadas as tags especiais DEF/USE referentes
ao X3D, em todos os objetos tridimensionais que se repetiam, para evitar re-
plicação desnecessária de código, e consequentemente aumentar a velocidade
de transmissão via Internet dos modelos tridimensionais.
50
Para a interface gráfica da aplicação para o visitante do museu foi uti-
lizada a linguagem de programação Java em conjunto com a API SAI prove-
niente do browser Xj3D, para obter uma instância do visualizador e incorpo-
rá-lo à interface gráfica desenvolvida com a API Swing. Nesta aplicação o vi-
sitante terá acesso ao M3I, ou seja, um ambiente tridimensional no qual ele
terá a capacidade de interagir com os objetos 3D. Na entrada do museu, o vi-
sitante deverá clicar em um balcão de recepção contendo o texto “Acervos”
(Figura 19), que acionará um menu 2D (Figura 20) para listar todos os acer-
vos da Base de Acervos 3D. Deste modo, o usuário poderá escolher quais a-
cervos deseja visualizar na exposição, e as mesmas serão carregadas em tem-
po de execução.
Figura 19 - Sala de Recepção com o balcão que inicia o menu de Acervos
3D
4.2.2 Módulo 2: Base de Acervos 3D
Para o desenvolvimento da Base de Acervos 3D foi realizado um estudo sobre
as tecnologias relacionadas e sua usabilidade no presente projeto. Inicialmen-
te, uma pesquisa sobre SGBDs (Sistema de Gerenciamento de Bancos de Da-
dos) foi executada para verificar a necessidade de uso dos mesmos no projeto.
51
Constatou-se que a falta de complexidade de dados tornava seu uso desneces-
sário, assim como a presença de informações em forma de arquivos na exten-
são X3D (arquivos referente às cenas 3D) o tornava inviável.
Pensou-se então em uma estrutura de arquivos e pastas, que em ser-
vidores convencionais poderiam ser acessadas programaticamente através de
uma conexão Web via HTTP. Esta estrutura facilita também a criação de no-
vos servidores de acervos 3D por outras pessoas ou professores que porven-
tura visem transmitir conteúdo pedagógico em três dimensões. Uma vez que
a aplicação para o visitante irá requisitar a url do servidor de acervos (Figura
20), qualquer servidor que estiver em conformidade com a estrutura de ar-
quivos e diretórios representados na Figura 21 poderá servir como uma Base
de Acervos 3D. Além disso, no tópico 4.2.4 será explicado que o módulo de
aplicação referente ao Curador do M3I, irá abstrair parte dessa estrutura para
o então “curador”.
Figura 20 - Menu de Acervos 3D
Para montar a estrutura de diretórios e arquivos do servidor, deve-se
realizar a seguinte sequência de passos:
Escolher uma pasta/url raiz para por os acervos. Ex.:
http://horus.de.ufpb.br/museu/acervos/;
52
Criar um sub-diretório para o novo acervo, onde o nome do diretório
será o nome do acervo representado no menu exibido ao visitante. Ex.:
Arqueologia Paraibana.
Adicionar um arquivo chamado descricao.txt, que deve conter a des-
crição do acervo, que irá ser exibido no menu ao visitante;
Adicionar exatamente seis peças tridimensionais e suas corresponden-
tes seis descrições textuais a esta pasta, ou seja, doze arquivos com ex-
tensão .x3d:
o Para cada peça 3D adicionada, deverá existir um arquivo no
formato “<nome do arquivo>< - texto descritivo.x3d>” referen-
te aos textos descritivo presente no ambiente virtual 3D dispos-
to ao lado de suas respectivas peças.
Figura 21 - Estrutura de diretórios e arquivos presentes no servidor
4.2.3 Integração entre a Base de Acervos 3D e o Museu3I
Os primeiros testes realizados para a integração entre a Base de Acervos e o
Museu 3I foram realizados com acervos constituindo simples formas geomé-
tricas, como esferas e cubos. A idéia era conseguir carregar objetos 3D mais
53
simples, para posteriormente tentar carregar os mais complexos, o que tor-
nou mais eficiente e fácil a integração.
Para tal, foi necessária a utilização do nó Script referente ao X3D, pa-
ra que quando acionado executasse uma classe (programa) em Java. Este mi-
ni-programa é encarregado de fazer a leitura de quais acervos estão presentes
na Base de Acervos 3D, para que o visitante possa escolher o acervo de sua
preferência. Deste modo, optou-se por utilizar as classes URL e URLConnec-
tion do pacote java.net, além das classes de entrada e saída (BufferedReader
e InputStreamReader), para que pudesse ser realizada uma conexão com a
url do servidor e então obter as informações importantes para a aplicação a
partir do próprio código HTML da página. As principais informações obtidas
são: os acervos e suas urls para download, as descrições e urls de cada obra
dos acervos. A Tabela 3 exibe o trecho de código que faz a conexão ao servi-
dor para armazenar o código HTML da página.
Tabela 3 - Estabelecendo uma conexão com o servidor
//url a ser estabelecida uma conexão
String urlStr = "http://horus.de.ufpb.br/museu/acervos/";
URL url = new URL(urlStr);
URLConnection con = url.openConnection();
con.connect();
//armazenar codigo html da página
BufferedReader in = new BufferedReader (new InputStreamReader
(con.getInputStream()));
Com todas as informações obtidas, torna-se possível carregar em tempo de
execução o acervo escolhido pelo visitante, através da API SAI fornecida pelo
browser Xj3D. A Tabela 4 exibe o trecho de código que carrega as obras do
servidor na cena principal através da API SAI.
Tabela 4 - Carregando as obras na cena principal através da API SAI
//obtendo a referência da cena principal
X3DScene currentScene = (X3DScene)
this.getX3dBrowser().getExecutionContext();
//obtendo a referência da obra 3D a ser carregada
X3DScene obra = this.getX3dBrowser().createX3DFromString(objObra);
//adicionando todos os nós raízes da obra à cena principal
for(X3DNode no : obra.getRootNodes())
currentScene.addRootNode(no);
54
//adicionando todas as rotas da obra à cena principal
for(X3DRoute rota : obra.getRoutes())
currentScene.addRoute(rota.getSourceNode(), rota.getSourceField(),
rota.getDestinationNode(), rota.getDestinationField());
4.2.4 Módulo 3: Aplicação do Curador
É importante ressaltar que cada acervo possui uma breve descrição que será
disposta no menu 2D ao visitante. Adicionalmente, cada acervo é composto
por seis obras 3D, todas relacionadas ao título do mesmo, e cada peça conterá
um painel com uma descrição textual com informações sobre a mesma.
Deste modo, a aplicação para o Curador do museu dispõe de uma in-
terface gráfica que se utiliza de recursos bidimensionais aliado a conteúdos
tridimensionais. Seu objetivo é se apresentar como um facilitador para que o
Curador adicione um acervo ao servidor (Base de Acervos 3D) da maneira
correta. Para isto, ele precisa passar por um processo de ajuste tanto do con-
teúdo 3D quanto das informações que representarão uma determinada obra e
acervo.
Uma versão beta foi desenvolvida antes da versão final. O objetivo
desta versão foi descobrir as potencialidades e eventuais dificuldades propor-
cionadas pelas ferramentas utilizadas, para saber quais funcionalidades po-
deriam ser implementadas. Nesta versão (Figura 22), foi testada com sucesso
a integração do browser Xj3D com o pacote Swing de Java, para que o visua-
lizador de ambientes virtuais 3D fosse embutido na interface gráfica de um
programa convencional escrito em Java. Deste modo, foram realizados os
primeiros testes de inserção de peças 3D no ambiente, o que proporcionou a
aceitação das tecnologias utilizadas. Possuindo as tecnologias validadas, foi
realizada uma especificação das funcionalidades que a versão final deveria
ter, para então iniciar a implementação.
55
Figura 22 - Primeira versão da aplicação para o Curador do Museu
Na especificação de requisitos para a versão final da aplicação do Cu-
rador, definiu-se que alguns dos campos de informação seriam os seguintes:
nome do acervo, descrição do acervo, e o nome do Curador. Após essa defini-
ção, o curador deve clicar no botão “OK” para criar o acervo especificado, ou
seja, criar a pasta onde ficará uma estrutura semelhante à da Figura 21. O
próximo passo é adicionar as seis obras 3D pertencentes ao acervo. Para tal, o
Curador deve clicar no botão “Abrir” para escolher o arquivo X3D que con-
tém a peça a ser adicionada ao acervo, e em seguida clicar no botão “Atuali-
zar” para que a cena seja atualizada com a obra escolhida. Em seguida, se ne-
cessário, deve ser alterado os campos referentes à translação, escala e rotação
para ajustar o objeto sobre a pilastra. O campo texto descritivo deve ser pre-
enchido para que as informações sobre a peça sejam exibidas no painel textu-
al ao lado da obra. Este algoritmo deve se repetir até que as seis obras este-
jam devidamente carregadas, e toda a estrutura do diretório esteja pronta.
Finalmente, deve ser copiado o diretório gerado para a pasta raiz de acervos
do servidor, como especificado na Figura 21. A Figura 23 mostra uma captura
de tela de um Curador salvando um acervo, com a versão final do aplicativo.
56
Figura 23 - Versão final da aplicação para o Curador do Museu
Para o desenvolvimento do mesmo foram utilizadas a API SAI prove-
niente do browser Xj3D, que permite obter uma instância do visualizador de
cenas 3D em conjunto com o pacote Swing da linguagem de programação Ja-
va para possibilitar integrá-lo em uma interface gráfica. Adicionalmente foi
utilizada a API de entrada e saída, para realizar o processamento dos arqui-
vos X3D.
4.2.5 Publicação na Base de Acervos 3D
Para esta etapa, foram convidados professores de outras áreas de estudo para
que selecionassem objetos reais, formando assim acervos com conteúdo rele-
vantes e variados, a serem publicados no M3I. O professor Carlos Xavier do
Departamento de Arqueologia da Universidade Federal da Paraíba separou
seis peças de valor cultural encontradas na região paraibana, formando um
acervo intitulado de “Arqueologia Paraibana”. A professora Ana Maria G. Va-
lença do Departamento de Odontologia da UFPB também reuniu seis peças
de arcadas dentárias, resultando no acervo intitulado por “Deformações de
Arcadas Dentárias”.
Estes objetos passaram por um processo de escaneamento tridimen-
sional, ou seja, tiveram suas dimensões físicas digitalizadas transformando-
os então em modelos 3D. O nível de detalhamento do escâner é extremamen-
te alto, chegando a possuir precisão milimétrica, ou seja, a cada milímetro um
57
vértice é digitalizado pelo mesmo. Deste modo, cada modelo 3D resultante de
um escaneamento deve passar por um processo manual e trabalhoso de redu-
ção da quantidade de pontos da malha poligonal sem perda de qualidade do
mesmo. Posteriormente, utiliza-se a aplicação do Curador para realizar a pu-
blicação destas peças 3D em acervos no servidor. A Figura 24 exibe a imagem
do processo de escaneamento 3D de um crânio encontrado em um sítio no
interior da Paraíba.
Figura 24 - Escaneamento 3D do crânio
4.2.6 Disponibilização do Museu3I na Web
Todos os testes preliminares quanto à navegabilidade, usabilidade, e carga
dos acervos foram executados em uma versão standalone do aplicativo para o
Visitante. Deste modo, algumas sub-versões da mesma foram examinadas e
58
avaliadas. Na versão standalone validada, quando o usuário requisitasse tal
acervo na aplicação Visitante, um Script programado em Java seria executa-
do, com a tarefa de ler as peças do acervo no servidor e copiar para um subdi-
retório local SalaDireita ou SalaEsquerda para posteriormente recarregar o
ambiente MuseusVirtuaisCarregarSalas que possuirá as novas peças. O es-
quema de execução desta versão do Museu 3I é ilustrado na Figura 25.
Figura 25 - Versão standalone da aplicação para o Visitante do M3I
Contudo, um dos objetivos principais do projeto é a disponibilização
de um ambiente 3D com conteúdo cultural relevante acessível através da
Web. Para isto, existem duas opções:
1. utilizar um browser X3D que possua plugin para navegadores
Web, entretanto são software comerciais;
2. utilizar o browser Xj3D (gratuito), e aliado às tecnologias Java
Plugin e Java Web Start executar a cena 3D dentro do próprio
navegador Web.
59
Deste modo, a opção dois foi escolhida, tendo em vista que o projeto visa a
utilização de tecnologias open source, para prover acesso gratuito a maior
quantidade possível de usuários. Para tal, deve ser necessário apenas um na-
vegador Web como o Google Chrome ou Mozilla Firefox e uma conexão com
a Internet. Adicionalmente, é preciso ter o Java instalado na máquina, o que
não é problema visto que essa tecnologia já é utilizada massivamente pela so-
ciedade, e possui fácil instalação.
Para adicionar um programa Java em uma página HTML qualquer, u-
tiliza-se o script deployJava.js fornecido pelo sítio do Java, e inicializar uma
applet através do método runApplet(attributes,parametes,version). O cam-
po attributes possuem os respectivos sub-campos:
1. code: classe principal;
2. archive: bibliotecas (jars) utilizadas pelo projeto;
3. width: largura da janela na página HTML;
4. height: altura da janela na página HTML.
O campo parametrers especifica algum arquivo jnlp (Java Network Laun-
ching Protocol) (Tabela 7)– tecnologia Java Web Start – a ser carregado, ou
outros tipos de parâmetros. Já no campo version, especifica-se a versão mí-
nima da máquina virtual Java para que o aplicativo possa executar. A Tabela
5 exibe o código HTML para ativação de uma applet através da tecnologia Ja-
va Plugin.
Tabela 5 – Código HTML referente a uma applet Java Plugin
<script src=”http://java.com/js/deployJava.js”></script>
<script>
var attributes = {
code: "Xj3DM3I",
archive: "JWSExample.jar, allJars.jar, ",
width: "97%",
height: "78%"
};
var parameters = {jnlp_href:"launch.jnlp"};
<!-- Applet Parameters -->
var version = "1.6"; <!-- Required Java Version -->
deployJava.runApplet(attributes, parameters, version);
</script> Quando disponibiliza-se uma aplicação Java na Web, existe a obrigatoriedade
de assinar digitalmente os jars utilizado, no intuito de prover maior seguran-
ça ao usuário. Para isso, pode-se utilizar o programa jarsigner presente na
60
instalação do JDK (Java Development Kit), ou utilizar a IDE Netbeans. Com
o jarsigner, o processo é bastante lento, sendo necessário assinar um jar por
vez através da console. A Tabela 6 exibe o passo a passo da geração de uma
chave, assim como a utilização da mesma para assinar os jars. Usando o Net-
beans, basta configurar um projeto com Java Web Start, e habilitar nas pro-
priedades do projeto a assinatura digital de todas as bibliotecas, e todas elas
serão assinadas automaticamente.
Tabela 6 - Assinando os jars com o jarsigner.
<!--Gerando senha/assinatura -->
C:\Users\Eduardo\Desktop\Xj3D Applet Exemplo>keytool -genkey
Insira a senha do armazenamento de chaves:
Insira novamente a nova senha:
Qual Ú o seu nome e o seu sobrenome?
[Unknown]: eduardo falcao
Qual Ú o nome da sua unidade organizacional?
[Unknown]: labteve
Qual Ú o nome da sua empresa?
[Unknown]: labteve
Qual Ú o nome da sua cidade ou localidade?
[Unknown]: joao pessoa
Qual Ú o nome do seu estado ou municÝpio?
[Unknown]: paraiba
Quais sÒo as duas letras do c¾digo do paÝs desta unidade?
[Unknown]: PB
CN=eduardo falcao, OU=labteve, O= labteve, L=joao pessoa, ST=paraiba, C=PB
Ú correto?
[nÒo]: s
Inserir a senha da chave de <mykey>
(RETURN se for igual Ó senha do armazenamento de chaves):
Insira novamente a nova senha:
C:\Users\Eduardo\Desktop\Xj3D Applet Exemplo>keytool -selfcert
Insira a senha do armazenamento de chaves:
<!--Assinando os jars -->
C:\Users\Eduardo\Desktop\Xj3D Applet Exemplo>jarsigner applet-launcher.jar
mykey
Enter Passphrase for keystore:
Warning:
The signer certificate will expire within six months.
C:\Users\Eduardo\Desktop\Xj3D Applet Exemplo>
<!--e assim sucessivamente...-->
Para programas mais complexos, que utilizem recursos do sistema o-
peracional como arquivos de extensão dll (para Windows) ou so (para Linux),
faz-se necessário a utilização da tecnologia Java Web Start. Esta tecnologia
61
verifica em tempo de execução qual a versão e arquitetura do sistema opera-
cional, para posteriormente carregar as dependências necessárias para que o
programa execute corretamente. No caso do M3I, são utilizadas bibliotecas
que usam recursos do sistema operacional, como a JOGL (Java Open Gra-
phics Library), e consequentemente precisam carregar suas dependências. A
Tabela 7 exibe parte do arquivo JNLP, em que o sistema operacional e sua
arquitetura são identificados, para posteriormente carregar as dependências
do arquivo jar especificado.
Tabela 7 – Formato de um arquivo JNLP
<resources os="Windows">
<nativelib href="lib/xj3d-native-win.jar" download="eager"/>
</resources>
<resources os="Windows" arch="x86">
<nativelib href = "lib/xj3d-natives-windows-i586.jar" down-
load="eager"/>
</resources>
<resources os="Windows" arch="amd64">
<nativelib href = "lib/xj3d-natives-windows-amd64.jar" down-
load="eager"/>
</resources>
<resources os="Windows" arch="x86_64">
<nativelib href = "lib/xj3d-natives-windows-amd64.jar" down-
load="eager"/>
</resources>
<resources os="Linux" arch="i386">
<nativelib href = "lib/xj3d-natives-linux-x86.jar" download="eager"/>
</resources>
<resources os="Linux" arch="x86">
<nativelib href = "lib/xj3d-natives-linux-x86.jar" download="eager"/>
</resources>
<resources os="Linux" arch="amd64">
<nativelib href = "lib/xj3d-natives-linux-x86_64.jar" down-
load="eager"/>
</resources>
<resources os="Linux" arch="x86_64">
<nativelib href = "lib/xj3d-natives-linux-x86_64.jar" down-
load="eager"/>
</resources>
Alguns testes realizados com a applet validaram o funcionamento da
mesma no Windows com arquitetura de 64 bits, e no Linux com arquitetura
32 bits. A applet deve funcionar nos demais sistemas operacionais, visto que
os JNLPs referenciados estão e são mantidos no site do Java
(http://download.java.net/media/), ou seja, se existir dependência disponí-
vel para qualquer sistema operacional, elas são disponibilizadas diretamente
neste sítio.
62
Capítulo
5 Resultados
O objetivo deste capítulo é apresentar os resultados da infra-estrutura de
software que resultou o Museu3I. Como resultado do presente projeto foi
concluído o desenvolvimento dos três módulos: aplicação para o Visitante do
Museu, Base de Acervos 3D, e aplicação para Curador do Museu. Adicional-
mente, foram efetuados testes de conexão entre a Base de Acervos e a Aplica-
ção do Visitante, e testes de publicação de acervos 3D para validação da fer-
ramenta do Curador. Finalmente, disponibilizou-se o Museu3I na Web, atra-
vés do sítio http://horus.de.ufpb.br/M3I/plugin/.
5.1 Discussão
A arquitetura do projeto foi concebida de uma forma que a aplicação
para o Visitante pudesse ser integrada com diferentes Bases de Acervos 3D,
que porventura tenham sido criadas por diferentes pessoas, bastando forne-
cer o link desse servidor. A aplicação para o Curador promove facilidade no
ajuste das peças ao ambiente 3D, além de publicar os arquivos na estrutura
correta, aceita pelo programa. Qualquer pessoa que possua modelos 3D, pode
se tornar um Curador e montar seu próprio servidor disponibilizando o link
do mesmo para quem desejar acessá-lo. As Fig. 13 a 17 exibem capturas de
tela do M3I. A Figura 31 exibe o M3I sendo executado através da Web.
63
Figura 26 - Vista externa do Museu 3I
Figura 27 - Vista interna do Museu 3I, respectivamente a partir do térreo e
do primeiro piso
64
Figura 28 - Acervo intitulado de “Deformações de Arcadas Dentárias”
Figura 29 - Acervo intitulado de “Arqueologia Paraibana”
Figura 30 - Acervo intitulado de “Corpo Humano”
65
Figura 31 – Museu3I sendo executado através da Web
66
Capítulo
6 Considerações Finais
Neste capítulo serão apresentadas uma discussão dos objetivos alcançados
além dos resultados obtidos até o momento. Serão comentadas também a ex-
posição do trabalho em um feira de inovação tecnológica, publicações reali-
zadas, e por fim, possíveis trabalhos futuros.
6.1 Discussão
Pode-se observar que o Museu Virtual 3I aproveitou algumas caracte-
rísticas importantes de outros trabalhos correlatos, como a capacidade de a-
dicionar novas obras ou acervos no servidor (Curador) (Mourkoussis, et al.,
2002) (Sylaioua, Maniab, Karoulisa, & White, 2010) (Seára, Benitti, & Raabe,
2004) (Gomes, Carmo, & Cláudio, 2010), e capacidade de interação que o
visitante terá com a peça tridimensional. Adicionalmente, no Museu3I o visi-
tante terá a oportunidade de escolher qual acervo deseja visualizar na sua ex-
posição, ao mesmo tempo em que navega no museu. A disponibilização do
Museu Virtual 3I via Internet, mais especificamente através de uma applet,
facilita o uso do mesmo devido à facilidade de acesso e instalação.
Com relação aos objetivos traçados para o projeto:
Objetivo 1. Desenvolvimento do aplicativo para o Visitante do M3I
alcançado;
Objetivo 2. Desenvolvimento da aplicação para o Curador do M3I
alcançado;
Objetivo 3. Criação e integração de um Banco de Dados para arma-
zenamento dos acervos 3D alcançado;
67
Objetivo 4. Publicação de dois acervos para validação da infra-
estrutura desenvolvida alcançado;
Objetivo 5. Estudar estratégias para inclusão do toque virtual ao M3I
alcançado parcialmente.
Com relação ao objetivo 5, a falta de informações mais detalhadas no traba-
lho inviabilizou a construção de uma estratégia mais contundente. Porém,
outros pontos conceituais foram esclarecidos e podem ser utilizados, como é
o caso dos dispositivos hápticos utilizados, e a preferência dos usuários em
relação aos mesmos.
6.2 Exposição do M3I na Feira XPTA.Labs
O Museu Virtual 3I foi apresentado durante a Feira XPTA.Labs que aconte-
ceu em abril de 2011 na cidade de São Paulo, na Cinemateca Brasileira. As a-
plicações foram apresentadas em uma televisão que proporcionava visualiza-
ção estereoscópica com utilização de óculos especiais para tanto. Durante a
feira, várias famílias tiveram a oportunidade de navegar no ambiente virtual
com visualização 3D e notou-se que as crianças mostraram interesse ao inte-
ragir com as peças, principalmente as do acervo sobre o corpo humano. Os
pais também mostraram aceitação da aplicação, sugerindo que a mesma po-
deria ser usada como uma ferramenta de aprendizagem dentro de sala de au-
la. Adicionalmente, os visitantes mostraram interesse em saber quando o
M3I estaria disponível na Internet. As Figura 32 e Figura 33 exibem os visi-
tantes navegando no M3I.
68
Figura 32 – Visitantes explorando o M3I
Figura 33 – Crianças navegando pelo M3I
6.3 Publicações
Como fruto do projeto, obteve-se a publicação do artigo “Museu 3I: Publica-
ção e Visitação Online de Acervos Tridimensionais” no WRVA (Workshop de
Realidade Virtual e Aumentada) (Falcão & Machado, Museu 3I: Pubicação e
Visitação Online de Acervos Tridimensionais, 2010) a partir do estado atual
do museu em novembro/2010, disponível em:
http://www.de.ufpb.br/~labteve/publi/2010_wrva3.pdf.
Trabalhos paralelos também foram realizados em prol do projeto
maior concebido por “Museus Virtuais Multisensoriais Baseados em Realida-
de Virtual”, no intuito de gerar um sistema para multi-projeção de ambientes
virtuais 3D imersivos. Obteve-se uma publicação resultante deste trabalho,
intitulada por “Multiprojeção por Clusterização de Visualização de Ambientes
Virtuais com o Xj3D” no SVR (Simpósio de Realidade Virtual e Aumentada)
(Falcão & Machado, 2011) em abril/2011, disponível em:
http://www.de.ufpb.br/~labteve/publi/2011_svr2.pdf.
69
6.4 Trabalhos Futuros
Como trabalho futuro pretende-se a inserção da capacidade multisensorial no
M3I, a fim de que se torne um dos primeiros museus - nenhum museu com
interação háptica disponibilizado na Web foi encontrado através da RS reali-
zada - a possibilitar o toque virtual ao visitante, em uma visita através da In-
ternet.
Com essa nova “dimensão” no M3I, seria importante alterar a aplica-
ção do Curador do M3I, para que o mesmo pudesse efetuar a calibração háp-
tica (Gomes & Machado, 2009) das obras a serem adicionadas no acervo. As
propriedades táteis destas obras de arte 3D devem ser ajustadas de forma a se
aproximarem das propriedades reais, contribuindo para o realismo da rende-
rização háptica. Deste modo, ao invés de todas as obras terem uma proprie-
dade háptica padrão, elas possuirão suas próprias características peculiares,
ajustada pelo curador, o que as tornam obras únicas, de inestimado valor cul-
tural.
Por fim, o Museu3I deve ser apresentado aos professores, para que os
mesmos estudem a possibilidade de uso em suas aulas. Como mencionado no
tópico 6.2, notou-se o interesse das crianças ao navegar no museu e visualizar
um acervo de partes do corpo humano. Estas e outras abordagens poderiam
ser utilizadas em sala de aula, onde o professor disponibilizaria seu próprio
acervo no M3I, utilizando o aplicativo para o Curador. Disponibilizando ex-
posições contextualizadas, os professores podem tornar a aula mais dinâmi-
ca, tornando a absorção do conteúdo mais fácil por parte dos alunos.
6.5 Agradecimentos Especiais
Aos professores Carlos Xavier e Ana Maria G. Valença pela contribuição de
peças para os acervos disponibilizados neste trabalho.
Este trabalho insere-se no contexto do sub-projeto Arte Itinerante
com Museus Virtuais vinculado ao projeto Virtualidade Imersiva e Interativa
baseada em Cloud Computing financiado pelo Ministério da Cultura através
do edital XPTA.Labs.
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