ARGOS

Uma Interface Tangível de Navegação de Baixo Custo para Ambientes Virtuais

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Por: João Paulo Fechine Sette

O ARGOS nasceu para ser uma aplicação de Realidade Virtual focando na interatividade com o usuário. A meta é conseguir gerar uma interface interessante, de baixo custo, oferecendo ao usuário a possibilidade de navegar em um universo virtual, intuitivamente, através dela.

Com as metas do programa bem definidas, tornou-se necessário decidir quais tecnologias seriam utilizadas. Foi necessário então estabelecer qual motor gráfico seria empregado e qual programa seria encarregado de capturar informações de posição do mundo externo. Após pesquisas na área, foi decidido o uso do OGRE3D e do ARToolkitPlus. Estas duas tecnologias são de fácil acesso e suporte nas comunidades, além de serem gratuitas. Como se não bastasse duas tecnologias distintas, notou-se um complicador, a integração entre as duas tecnologias. Vários relatos de insucesso eram mostrados nas comunidades e neste momento foi decidido utilizar o OGREAR, uma camada de abstração entre a detecção de marcadores do ARToolkitPlus e o OGRE3D.

Para conseguir o efeito esperado na interatividade com o usuário, os autores necessitaram de uma estrutura física e de software específica para o ARGOS como visto na figura 1.

Figura 01 O item 1 (um) é o marcador representado por um boneco de aproximadamente 10 centímetros. Este objeto será a interface direta do usuário com o programa. Em 2 (dois) temos a mesa de superfície transparente medindo 30x45 centímetros. Este item é o espaço de movimentação do usuário e deve alcançar toda a dimensão da cena virtual. Em 3 (três) vemos o detalhe na base do boneco que mostra o marcador do ARToolkitPlus. 4 (quatro) representa a câmera física que fica acoplada na base da mesa, virada para cima. A distância da câmera para o vidro da mesa deve ser calibrada de acordo com cada câmera. Em 5 (cinco) temos o programa, um processamento composto pelo ARToolkitPlus, OGREAR, ARGOS e OGRE3D. Por fim, o item 6 (seis) representa a cena virtual que é gerada no monitor do computador.

Como notado acima, o processo do ARGOS é composto por várias peças separadas. No entanto, apesar de utilizar várias tecnologias, o fluxo é bastante claro como exposto a seguir:

1. Após iniciar a aplicação uma primeira tela de configuração será exibida. Esta tela é executada pelo OGRE3D e tem por finalidade ajustar a resolução da aplicação de acordo com a preferência do usuário.
2. Uma segunda tela é exibida pelo ARToolkitPlus. Ela tem por finalidade ajustar configurações da câmera.
3. Com a aplicação em execução, o usuário movimenta um boneco sob uma superfície de vidro.
4. A câmera física posicionada na base da mesa filma a mudança de posição do boneco. Dessa forma, a câmera visualiza os marcadores se movimentando nos eixos X e Y (esquerda direita, cima baixo).
5. Utilizando o DsVideoLib, o filme da câmera é gerado em frames que são passados para o ARToolkitPlus.
6. Nesse momento, a biblioteca de Realidade Aumentada calcula a posição e rotação dos marcadores e armazena estas informações.
7. O OGREAR captura as informações geradas pelo ARToolkitPlus e as converte, levando-as para o contexto do OGRE3D.
8. Com a posição e orientação do marcador, o ARGOS converte os eixos de X e Y para X e Z e seta estes valores na posição da câmera virtual, fazendo com que o usuário se movimente na cena como visto na figura 2. A rotação do boneco também é levada em consideração como visto na figura 3, ao girá-lo, o usuário poderá simular a tarefa de “olhar para os lados”.

Com estes passos, os movimentos realizados com o boneco na superfície de vidro são replicados para o mundo virtual. Na figura 2 podemos notar a perspectiva de espaço entre o mundo virtual e a mesa de vidro onde, um movimento de centímetros na mesa pode representar metros na cena virtual. A sensibilidade de movimentação e rotação do ambiente virtual é facilmente configurável e está diretamente ligada ao tamanho da mesa de vidro.

Dentre outras características, o ARGOS em seu estado final pretende:

1. Possibilitar que mais de um marcador seja colocado na mesa de vidro a fim de representar mais de uma visualização do mundo virtual na tela do computador;
2. Possibilitar a movimentação das câmeras em todos os ângulos e eixos;
3. Usufruir do poder do OGRE3D a fim de gerar cenas realistas;
4. Manusear o programa sem ruídos e interferências;
5. Facilitar a importação de mundos virtuais de vários programas geradores de modelos 3D.

Atualmente o programa encontra-se com as seguintes características como visto nas figuras 2 e 3:

1. Possibilita a visualização de uma câmera virtual;
2. Movimentação e rotação da câmera limitada;
3. Ambiente não rico em detalhes;
4. Apresenta ruído;
5. Facilita a importação de arquivos 3D em formato mesh.

Figura 02 Figura 03

Conclusões

As interfaces para ambientes virtuais, comumente encontrada na literatura, demonstram que muitas vezes não são projetadas pensando nos usuários. Interfaces pouco ergonômicas, que necessitam de conhecimento técnico ou que são de custo elevado são comuns. Visando solucionar este problema, os autores desenvolveram o ARGOS, um programa que tem por finalidade ser uma interface tangível de navegação em ambientes virtuais de baixo custo. O ARGOS propõe não só facilitar a navegação, mas também, ser uma experiência agradável para o usuário sem conhecimento em informática. Em sua composição, o ARGOS utilizou várias tecnologias já consolidadas. Esta distribuição de responsabilidade faz com que o ARGOS se torne um programa bastante dinâmico e configurável, dando a possibilidade de mudar por completo o mundo virtual e/ou alterar a forma de interação física com o usuário.

Por fim, o ARGOS já se encontra operacional, mas, com diversas perspectivas de melhorias a serem adicionadas ao programa, como visto anteriormente. O ARGOS permite uma interação agradável para o usuário, tornando-o interessante, porém uma avaliação de usabilidade será realizada em um segundo momento para verificar sua adequabilidade.