O Que São Ambientes Virtuais? (Stephen R. Ellis)
   

 
NASA Ames Research Center 

      Displays para Realidade Virtual são interativos, podendo ser os capacetes que dão a ilusão ao usuário de deslocamento para outros locais, adversos à sua atual posição. Diferentes termos têm sido aplicados à tal ilusão. Podemos encontrar "Realidade Artificial", "Realidade Virtual", "Ciberespaço", "Mundos Virtuais". As preferidas são "Realidade Virtual" e "Mundo Virtual", por serem linguisticamente conservativas, relacionando-se com termos mais aceitos, tais como "imagens virtuais". Neste contexto, define-se o ambiente virtual como interativos capazes de convencer os usuários de que estão imersos em um espaço sintético. Este artigo apresenta algumas tecnologias emergentes. 
 

Ambientes virtuais como média 

      Displays de ambientes virtuais provêm uma medida de comunicação homem-máquina. Em alguns casos, podem ser mais baratos, mais convenientes e mais eficientes que tecnologias atuais. De fato, tarefas de tele-operações que requerem controle de coordenadas e visualização de posição ficam mais adequadas de serem tratadas por ambientes virtuais. 
      Ambientes virtuais oferecem técnicas de solução de problemas causados por atrasos de tempos ou por colocações de câmeras de forma desajeitada. 
      Considerado como medida de comunicação, ambientes virtuais têm grande potencial de aplicação - em educação, no processo de treinamento, programação de alto nível, teleoperação, exploração de superfícies planetárias, análise de exploração de dados, visualização científica, entretenimento. Os cientistas estão pesquisando as formas de aplicação de tais ambientes de maneira contínua, desenvolvendo projetos dotados de ambientes virtuais, como interfaces. 
 

Usuários e desenvolvedores: 
 
      Cientistas, desenvolvedores e não-profissionais interessados na tecnologia de "ambientes virtuais" podem ser divididos em 2 grupos: - aqueles que usam a tecnologia para avançar em sua profissão em particular ou interesse, - aqueles que desenvolvem e aperfeiçoam a tecnologia em si. Alguns estão desenvolvendo a tecnologia para tarefas específicas. Também temos o interesse em tal tecnologia para conferências e "workshops" que devem envolver centenas de pessoas. Entretanto há entusiastas que afirmam que a realidade virtual é "um campo especial que não necessita especialistas, e qualquer um pode se tornar um". 
      Nada mais falso. A comunidade envolvida com a pesquisa e com o desenvolvimento desta tecnologia tem um treinamento técnico e um conhecimento prévio grande. 
 

Como ambientes virtuais trabalham? 

      O ambiente virtual ilusório é constituído pela operação de 3 tipos de hardware: (1) Sensores, tal como sensores de posição das mãos, para detectar movimentos do corpo do usuário; (2) Operadores, tais como os "displays" estereoscópios, para estimular os sentidos do usuário e (3) hardware especial que une os sensores e os operadores, para produzir tais experiências. Num ambiente virtual, um computador de união faz a associação entre tais elementos. Há possibilidade de uso de robôs, veículos, sistemas de controle, sensores e câmeras. - fig. 1. 
      A tecnologia do display trabalha para desenvolver em tempo real, interativa, simulação pessoal do conteúdo, geometria e dinâmica do ambiente. Há analogia destes propósitos com os de simulação de veículos. Mas, diferente de simulação de veículos, simulação de ambientes virtuais é tipicamente não interventiva (?). Os usuários são imersos diretamente num ambiente, muito mais que colocados num veículo simulado para ser um ambiente. 
      O software para ambientes virtuais deve resolver 3 coisas: 

  • o sombreamento e a cinemática dos atores e objetos; 
  • as interações consigo mesmo e com o ambiente, obedecendo leis de movimento;
  • a extensão e características do ambiente.
      Um bom software de simulação deve prover adequada solução e interação destes 3 pontos. 

‘Figura 2 do artigo’ 

      Base: valores para a percepção e controle motor baseados na literatura e na consulta a pesquisadores e desenvolvedores, baseados na prática de utilização de ambientes virtuais. Tais valores podem variar em condições específicas, por ex., quando o usuário usa visão em foco ou periférica. 
 

Origens da tecnologia 

      A tecnologia dos CAE, um dos primeiros displays usados para colocar sobre a cabeça, vem dos simuladores de vôo. O trabalho em simuladores de veículos pode ser encontrado em 1920 com Edwin Link. A tecnologia de teleoperação data de 1940, com sistemas desenvolvidos para este fim a partir de 1960. Por ex., tanto a Philco quanto o laboratório nacional de Argonne trabalharam em displays para teleoperação usando capacetes, baseados na tecnologia da televisão. Trabalho mais recente desenvolvido por Ivan Sutherland desenvolveu um simulador gráfico pioneiro e o primeiro display computadorizado usado para ambientes virtuais. 
      Com o crescimento demasiado desta associação com computadores gráficos 3D, pesquisa de ambientes virtuais tem sido intensificada para simuladores de vôo, de forma a chegar em sistemas mais próximos de aeronaves. Temos ainda notado o interesse em telerobótica, visualização de dados científicos e simulação de redes em larga escala, tal como o SimNet e arte interativa. 
      Nasa, em particular, tem muitas áreas de interesse e aplicações. 
 

Avaliação Comercial 

      Ambientes virtuais têm sido avaliados há muito para simuladores de vôo, mas a acomodação da performance requerida para tais fins tem custado milhões de dólares. Muitos sistemas de ambientes virtuais de alta resolução têm sido avaliados comercialmente. Isto inclui o Fakespace BOOM e n-Vision Datavisior, e alguns displays que custam centenas de dólares da Sony e da Sega. De fato, capacetes para realidade virtual não podem trabalhar com a mesma frequência de displays usados para linhas, tal como displays sugeridos para simuladores de vôo em cockpits. 
      Muitos sistemas usando tecnologia mais barata têm falhado para passar através do estágio da demonstração conceitual par o estágio de trabalho utilizável. O elemento chave freqüentemente omitido pelos pesquisadores nas áreas de aplicação é a rigorosa comparação entre a performance de capacetes para realidade virtual e os substitutos montados na forma de painéis. Tais montagens em painéis são mais baratas, mais públicas que capacetes. 
 

Problemas e soluções 

      Por que não temos ambientes virtuais ou teleoperação relatada geradas como produtos comerciais nos últimos 30 anos? A resposta provável consiste no custo e aspectos relevantes de performance para interfaces humanas. 
      A solução técnica para muitas dificuldades em produzir uma simulação realística é muito cara, muitos grupos de pesquisadores não têm suficientes recursos e subsídios. Há ainda limitações dos equipamentos, que podem ser desgastantes do ponto de vista físico. A experiência com simuladores de vôo mostra que um ambiente simples de aplicativo requer grande conhecimento de engenharia. Avanços na tecnologia de displays deve prover soluções para o problema de resolução. 
 

Procurado: um VisualC virtual 

       Tecnologia apresenta força no tratamento de especificidades e não para generalidades. Isto é especialmente verdadeiro no caso de ambientes virtuais. Por ex., simulador de vôo não são muito usuais porque aplicam-se a aparelhos específicos. Conceber tal simulador requereu estudos específicos, da mesma forma poderíamos ter soluções para ambientes virtuais, que requereria níveis equivalentes de esforço. O autor considera que um visual c para ambientes virtuais viria solucionar o problema genérico de centenas de pesquisadores que têm problemas comuns nesta área. Tal consideração levaria a custos e tempos menores para desenvolvimento e aumentaria o leque de pesquisadores.