Realidade Virtual não-imersiva como tecnologia de apoio no
desenvolvimento de protótipos para reconstituição de ambientes
históricos para auxilio ao ensino
Rodrigo Vasconcelos Arruda1, Wender A. Silva2, Edgard A. Lamounier3, Marcos W. Ribeiro1, Alexandre
Cardoso3, Nadabe Fortes2
1-Instituto Luterano de Ensino Superior de Itumbiara, 2-Faculdade Atual da Amazônia, 3-Universidade
Federal de Uberlândia
1- [email protected], [email protected], 2- [email protected],
[email protected], 3 – [email protected], [email protected]
Abstract
This article presents the development of a prototype of
software using techniques of Virtual Reality not immersive,
with the case study the historic center of the city of Itumbiara
- Goiás. The goal is to rebuild virtually the Cathedral Santa
Rita de Cássia and the Republic Square in the beginning of
its foundation, exposing the motivations and tools used, with
the aim to rebuild a historic environment, which is no longer
exists. Thus it is expected to contribute and provide an
environment geared to the teaching of history and especially
for the rescue of the historical and cultural city.
Resumo
Este artigo apresenta o desenvolvimento de um protótipo
de software utilizando técnicas de Realidade Virtual não
imersiva, tendo como estudo de caso o centro histórico da
cidade de Itumbiara – Goiás. O objetivo é reconstituir
tridimensionalmente a Catedral Santa Rita de Cássia e a
Praça da República nos primórdios de sua fundação,
expondo as motivações e ferramentas utilizadas, tendo como
intuito a reconstituição de um ambiente histórico, que já não
existe mais. Deste modo espera-se contribuir e constituir
com um ambiente voltado para o ensino de História e
principalmente para o resgate histórico-cultural da cidade.
1. Introdução
No mundo contemporâneo, onde a tecnologia se encontra
em basicamente todos os setores da sociedade, vê-se a
necessidade de impulsionar sua utilização como apoio aos
métodos tradicionais de ensino de modo atrativo e eficiente.
Nesse contexto, o uso da computação como ferramenta de
apoio à educação tem se tornado cada vez mais indispensável
para a melhoria da qualidade e dinamismo do processo de
ensino.
Dentre as mais variadas técnicas computacionais e suas
diversas possibilidades de aplicação, podemos destacar a
Realidade Virtual (RV), uma área que vem cada vez mais
conquistando espaço e adeptos.
Alguns são os fatores que tornam a RV uma técnica
viável e interessante de se utilizar no ensino e no resgate
histórico-cultural, dentre as quais destacamos: pelos métodos
tradicionais de ensino, o leitor tem uma limitação visual dos
objetos em estudo por meio de imagens bidimensionais e
textos, enquanto utilizando-se de ambientes tridimensionais o
usuário tem a possibilidade de ter múltiplas visões dos
objetos que o compõe, permitindo-lhe uma análise mais
detalhada e melhor compreensão, além de poder interagir
com esse mundo.
Além disso, pesquisadores apontam como principais
vantagens na utilização de técnicas de RV para fins
educativos a motivação, poderio de ilustração de
características e processos, permite a visualização de detalhes
de objetos ou de objetos que estão a grandes distâncias, como
um planeta ou satélite ou ainda, como é o caso deste
trabalho, a visualização de ambientes que só existem nos
anais da história, permite experimentos virtuais, exige que
cada participante se torne ativo dentro de um processo de
visualização, encoraja a criatividade, provê igual
oportunidade de comunicação para estudantes de culturas
diferentes, ensina habilidades computacionais e de domínio
de periféricos [1].
O presente artigo tem como objetivo a apresentação de
um protótipo de software desenvolvido com técnicas de RV
que possa auxiliar professores e alunos no processo de
abstração dos conteúdos de história, onde basicamente será
reconstituído um ambiente regional, o qual muitas pessoas
desconhecem, pois não está nos livros de História
tradicionais usados nas escolas.
1.1. Realidade Virtual
Realidade virtual é uma interface avançada para
aplicações computacionais, que permite ao usuário navegar e
interagir, em tempo real, com um ambiente tridimensional
gerado por computador, usando dispositivos multisensoriais
[2].
A Realidade Virtual pode ser classificada, em função do
senso de presença de usuário, em imersiva e não imersiva.
A Realidade Virtual é imersiva, quando o usuário é
transportado predominantemente para o domínio da
aplicação, por meio de dispositivos multisensoriais, que
capturam seus movimentos e comportamento e reagem a eles
(capacete, caverna e seus dispositivos, por exemplo),
provocando uma sensação de presença dentro do mundo
virtual [3].
A Realidade Virtual é categorizada como não imersiva,
quando o usuário é transportado parcialmente ao mundo
virtual, por meio de uma janela (monitor ou projeção, por
exemplo), mas continua a sentir-se predominantemente no
mundo real [3].
2. Trabalhos Relacionados
Diversos são os trabalhos existentes que ressaltam a
importância da Realidade Virtual nas mais variadas áreas do
conhecimento, das quais cita-se o ensino de redes de
computadores [4], utilização da Realidade Aumentada em
museus para visualização e compreensão de coleções
artísticas, técnicas ou biológicas [5], o ensino da fotossíntese
usando da Realidade Aumentada [6], o uso da RV no ensino
de Matemática fundamental [7], um jogo RPG feito em
Realidade Virtual abordando conteúdos multidisciplinares
[8], a RV na reconstrução de ambientes históricos [9], dentre
outros.
Em todos os sistemas avaliados, conclui-se que a
Realidade Virtual é uma ferramenta de grande importância
para o auxílio na educação e principalmente na reconstituição
ou visualização de ambientes complexos, abstratos ou que
não existem mais, atuando em diversas áreas do saber,
motivando e tornando o aluno mais ativo nas aulas,
proporcionando uma melhor absorção do conteúdo
ministrado. Neste sentido é ideal também para demonstrar a
História de um determinado lugar ou construção.
3. O Ambiente Histórico
O ambiente histórico escolhido para a realização deste
trabalho é o centro histórico da cidade de Itumbiara nos
primórdios de sua fundação, motivado por fatores como:
pouco conhecimento dos cidadãos itumbiarenses com relação
à sua história, enorme riqueza cultural da cidade pouco
explorada, falta de uma ferramenta que possibilite alcançar
um maior número de pessoas.
O uso da Realidade Virtual na realização deste trabalho
visa estimular e motivar o usuário a conhecer toda essa
riqueza histórica e cultural descrita em poucos livros.
3.1. Breve História de Itumbiara
Itumbiara é um município brasileiro localizado no sul do
estado de Goiás, na divisa com o estado de Minas Gerais.
Sua população estimada pelo IBGE em 2005 era de 86.496
habitantes. Seus principais pontos turísticos são o Rio
Paranaíba, a Represa de Furnas e a Avenida Beira Rio.
Práticas náuticas são comuns na cidade devido ao Rio
Paranaíba. Itumbiara fica a uma distância de 206 quilômetros
de Goiânia e a 400 de Brasília.
A História de Itumbiara é contada [10] que, por volta de
1824 o Deputado Imperial Marechal Cunha Matos fez votar
uma lei autorizando a abertura de uma estrada variante
partindo do povoado de Uberaba, antiga Farinha Podre
dirigindo-se à Goiás, atravessando o Rio Paranaíba onde se
construiu um porto de passagem em balsa. Junto a esse porto
formou-se um povoado, nomeado Porto de Santa Rita. Por
decreto do Governo Provincial, em 02 de agosto de 1842, foi
criado o Distrito e Freguesia de Santa Rita do Paranaíba
pertencente ao município de Morrinhos.
Foi elevado a Município em 16 de julho de 1909 e
instalado em 12 de outubro de 1909. Por lei Estadual em 27
de julho de 1915, Santa Rita foi elevada a Categoria de
Cidade e à Comarca em 31 de julho de 1918 [10].
Por intermédio de um concurso, o Município de Santa
Rita do Paranaíba passou a denominar-se Itumbiara que, em
Tupi-Guarani significa “Caminho da Cachoeira” [10].
3.2. A praça da matriz
Conta-se [10] que o primeiro Jardim Público de Itumbiara
foi construído entre os anos de 1.934 e 1.935 por decreto do
prefeito municipal Cel. Sidney Pereira de Almeida.
O projeto deste jardim foi executado pelo Engenheiro Dr.
Eduardo Figueiredo Mendes, e foi entregue ao público com
grande festa em 23 de julho de 1.935.
Neste projeto constava a construção dos canteiros,
calçamentos e um coreto que ficava de frente à Catedral.
3.3. Catedral Santa Rita de Cássia
Conta-se ainda [10] que a Igreja Santa Rita de Cássia fora
elevada a Paróquia em 02 de agosto de 1.842, pelo Bispo de
Goiás Dom Prudêncio, sendo que o primeiro batizado foi
realizado pelo padre goiano Felip Fleury em 1.868, que na
ocasião batizou a filha de uma escrava de Manoel Teixeira de
Queiróz.
Dentre os principais nomes religiosos da cidade podemos
destacar o Padre Florentino Bermejo, que administrou a
Paróquia Santa Rita de Cássia de junho de 1.917 à 20 de
dezembro de 1.965, ano de seu falecimento.
Segundo fontes da Casa da Cultura de Itumbiara, em seu
projeto original a Catedral Santa Rita de Cássia ficava de
frente para o Rio Paranaíba, dando boas vindas aos visitantes
que chegavam. Posteriormente foi alterada ficando de frente
para a cidade.
3. Métodos Aplicados
Inicialmente foi realizado um estudo das características
arquitetônicas do ambiente em questão, por meio do material
disponibilizado na Casa da Cultura de Itumbiara que conta
em seu acervo com fotografias e objetos originais da época,
obras de arte como quadros e uma maquete, trabalhos
produzidos por artistas plásticos da cidade que vivenciaram a
época.
Posteriormente foi realizada a modelagem dos objetos e a
implementação do protótipo, que são tratados a seguir.
3.1. Modelagem
3.1.2. Coreto
A modelagem foi feita utilizando-se o 3ds Max [11]. A
escolha desta ferramenta deve-se a ela ser uma das mais
utilizadas na área de computação gráfica atualmente, graças à
sua diversidade de funcionalidades técnicas bem como apoio
didático de fácil acesso e que oferece uma grande gama de
recursos, facilitando o processo de modelagem. Outro fator
importante para a escolha do 3ds Max é que ele permite
importar e exportar objetos para os principais formatos
tridimensionais existentes.
A modelagem foi dividida em 3 fases: modelagem da
Catedral, a modelagem do Coreto e a modelagem dos demais
objetos que formam a praça (banco, canteiros, etc).
O coreto era uma construção comum naquela época, em
praças e jardins das cidades, onde geralmente havia
apresentações de bandas marciais, discursos políticos, ou
simplesmente um ponto de encontro da população.
Na Praça da Matriz situava-se à frente da Catedral Santa
Rita de Cássia, que trazia uma elegância a mais para a Praça.
Possuía uma geometria em forma de hexágono e era
composto por entradas de ambos os lados, uma escada que
dava acesso ao andar superior onde havia bancos, a partir do
qual a população tinha uma vista privilegiada do centro da
cidade.
A figura 3 é uma representação em maquete do cenário
da Praça, confeccionada por um artista plástico da cidade.
3.1.1. Catedral Santa Rita de Cássia
A catedral Santa Rita de Cássia era uma construção bela e
imponente que orgulhava a população itumbiarense.
Segundo conta-se, em seu primeiro projeto a Igreja era
voltada de frente para o Rio Paranaíba, onde hoje se encontra
a fonte luminosa na Praça da República e dava boas vindas
aos visitantes que chegavam do estado de Minas Gerais.
A figura 1 é uma foto original da época e demonstra toda
essa beleza.
Figura 3. Maquete da Praça. (Disponível para visitação
na Casa da Cultura de Itumbiara).
A figura 4 mostra a imagem do objeto tridimensional,
modelado no 3ds Max, que representa o Coreto.
Figura 1. Foto da antiga Catedral Santa Rita de Cássia.
De seu projeto original, praticamente nada sobrou da
Catedral. Hoje Itumbiara conta com uma igreja moderna,
mas não menos imponente e bela que sua antecessora.
A representação tridimensional da Catedral é mostrada
pela figura 2 a seguir.
Figura 4. Representação tridimensional do Coreto.
3.2. Implementação
Figura 2. Representação tridimensional da Catedral
Santa Rita de Cássia.
Na implementação de um sistema em RV faz-se
necessário a integração entre várias ferramentas de
modelagem, linguagens e bibliotecas quando é o caso.
Feito a modelagem dos objetos utilizando o 3ds Max,
estes foram exportados para a linguagem VRML (Virtual
Reality Modeling Language), que é uma linguagem de
programação destinada a criação de ambientes virtuais 3D.
Arquivos que simulam ambientes tridimensionais em
VRML são, na verdade, uma descrição textual na forma de
textos ASCII, que são interpretados por um plug-in VRML e
visualizados diretamente no navegador de internet [1].
O fato de o código VRML ser interpretado por um plugin, merecendo destaque o Cortona e o Cosmo Player, lhe traz
vantagens em relação a outras linguagens e bibliotecas, como
o código funcionar independente de plataforma e navegador
utilizado, dependendo apenas da instalação do plug-in
adequado e a facilidade de sua disponibilização na Internet,
pois gera códigos muitos pequenos.
Uma maior complexidade na interação do usuário com os
objetos foi obtida por meio do uso do Javascript juntamente
com o VRML.
4. Funcionamento do Sistema
O protótipo é visualizado por meio do browser de
Internet. A página inicial possui algumas instruções sobre
como utilizar o protótipo e principalmente sobre a instalação
do Cortona para as pessoas que forem o utilizar pela primeira
vez, disponibilizando inclusive um link onde pode baixá-lo já
que, assim como o VRML, o Cortona é disponibilizado
gratuitamente no site do fabricante.
O conteúdo da página conta a história da cidade de
Itumbiara, no estado de Goiás, desde a época de sua
fundação até os tempos atuais, bem como a sua importância
no cenário goiano.
Dentro do ambiente virtual tridimensional, o usuário pode
navegar livremente pelo cenário, utilizando simplesmente as
setas do teclado (⇐,⇑, ⇓, ⇒).
No interior da Catedral ele tem a possibilidade visualizar
os detalhes arquitetônicos da época, as imagens sacras, o
altar entre outros. Da mesma forma, o lado exterior consta
com uma bela paisagem que era a praça, com seus jardins e
canteiros.
Dentro do coreto, no andar superior, o ponto de vista do
usuário fica ainda mais belo, vendo todos os cantos da praça
com uma visão mais elevada.
A figura 5 demonstra o diagrama de caso de uso do
sistema com as principais ações do usuário.
5. Análise dos Resultados
O protótipo foi apresentado a uma amostra de 15
usuários, composta por funcionários da Casa da Cultura de
Itumbiara e também por alguns visitantes que estavam
presentes no local.
A maior parte destes usuários declararam ter um
conhecimento básico de informática e que realizavam apenas
tarefas simples no computador como navegar na Internet,
bate papo com amigos e trabalhar com editores de texto e
cálculos. A grande maioria também afirmou não conhecer as
origens da cidade de Itumbiara e o quanto a Catedral Santa
Rita de Cássia significava um marco na sua fundação.
Estes usuários passaram previamente por um rápido
treinamento sobre as funções do protótipo, bem como a
finalidade e os objetivos que o mesmo pretende alcançar, que
é o resgate de parte da história e da cultura de Itumbiara.
Foram-lhes apresentados alguns materiais como fotos,
quadros e maquetes para que pudessem ter um senso crítico
maior quanto a real necessidade e contribuição do protótipo
de software.
De forma geral, pode-se perceber que as pessoas sentiamse entusiasmadas com a possibilidade de passear pelo
ambiente virtual conhecendo os detalhes arquitetônicos da
Catedral, em suas características originais e também do
Coreto, pois não sabiam que, o que hoje é uma fonte
luminosa na Praça da República, era uma bela construção e
ponto de encontros na cidade.
Após a utilização do protótipo, solicitou-se aos usuários
que respondessem um questionário, elaborado com base em
preceitos da Isonorm NBR 9241-11 que define a usabilidade
e explica como identificar a informação necessária a ser
considerada na especificação ou avaliação de usabilidade de
um computador em termos de medidas de desempenho e
satisfação do usuário.
Com base nos dados coletados, foi possível chegar as
seguintes conclusões.
5.1. Quanto a interface do protótipo
De modo geral, todos os usuários que experimentaram o
protótipo disseram que o mesmo possui uma Interface
Gráfica agradável, que motiva-os e torna o conhecimento do
conteúdo mais atraente.
Como pode-se ver na tabela 1, a Interface Gráfica foi
avaliada como agradável por todos os usuários, sendo que
40% a avaliaram como boa e 60% a avaliaram como ótima.
Isso pode ser explicado em parte pela simplicidade que o
protótipo propõe, mas também por ser uma inovação
tecnológica do ponto de vista de conhecido histórico e
cultural.
Tabela 1. Opinião dos usuários quanto a Interface Gráfica.
Classificação
Ótimo
Bom
Regular
Figura 5. Diagrama de caso de uso
Baixa
Péssimo
Total
Pontos
9
6
-
Percentual
60%
40%
-
-
-
15
100%
A tabela 1 é representada no gráfico abaixo.
Quanto a Interface Gráfica
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
Classificação
Ótimo
Bom
Regular
Baixa
Tabela 3. Opinião dos usuários quanto aos comandos do
protótipo
Péssimo
Figura 6. Gráfico de análise quanto a Interface Gráfica
5.2. Quanto a navegação do protótipo
Outro ponto avaliado a favor do protótipo foi o quesito de
navegação. Apesar de praticamente todos os usuários que o
experimentaram terem declarado que tinham tido apenas
contatos básicos com o computador, estes não apresentaram
grandes dificuldades para navegar pelo ambiente virtual,
limitando-se as dificuldades de coordenação motora ao
operar o mouse.
Tabela 2. Opinião dos usuários quanto a navegação do
protótipo
Classificação
Ótimo
Bom
Regular
Baixa
Péssimo
Pontos
2
10
3
-
Percentual
13%
67%
20%
-
15
100%
Total
Podemos melhor analisar os dados visualizando a figura
7, que é um gráfico representando a avaliação dos usuários.
Quanto a navegação no protótipo
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
Isso pode ser justificado devido ao foto de estes
comandos serem pré-definidos pelo Cortona, plug-in que
interpreta o código VRML, e que foi a escolha para
utilização na apresentação.
Nessa análise pode-se perceber que os comandos de
navegação do Cortona são simples para as pessoas que já tem
afinidade com a Realidade Virtual, mas não para usuários em
geral, pois não possuem características tão intuitivas quanto
o esperado.
Na tabela 3, podemos perceber que a maioria dos
usuários (47%) definiram os comandos com regular.
Classificação
Ótimo
Bom
Regular
Baixa
Péssimo
Pontos
6
7
2
-
Percentual
40%
47%
13%
-
15
100%
Total
A tabela 3 é expressa na figura 8 abaixo.
Quanto aos comandos
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
Classificação
Ótimo
Bom
Regular
Baixa
Péssimo
Figura 8. Gráfico de análise quanto aos comandos
Logo, chega-se a necessidade de uma implementação
própria dos comandos, a fim de torná-los mais intuitivos,
uma vez que se fossem acessar o software em suas casas pela
Internet por exemplo, teriam grandes dificuldades e não
teriam o suporte oferecido no momento da avaliação.
5.4. Quanto a facilidade de utilizar o protótipo
Classificação
Ótimo
Bom
Regular
Baixa
Péssimo
Figura 7. Gráfico de análise quanto a Navegação
5.3. Quanto aos comandos do protótipo
Em relação aos comandos de navegação do protótipo, é
um ponto que merece mais atenção, uma vez que foi o que
possui a pior avaliação dos usuários.
De modo geral, apesar de algumas limitações encontradas
pelos usuários, a grande maioria (60%) avaliou como boa e
outros 27% avaliaram como ótima a facilidade de utilizar o
protótipo.
Parte dos usuários (13%) avaliou a facilidade de
navegação como regular, fazendo algumas observações e
sugerindo algumas soluções para que se chegue ao produto
ideal.
Tabela 4. Opinião dos usuários quanto a facilidade de uso
Classificação
Ótimo
Bom
Regular
Baixa
Péssimo
Pontos
4
9
2
-
Percentual
27%
60%
13%
-
15
100%
Total
O gráfico abaixo é uma representação gráfica da tabela 4.
Quanto a facilidade
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
6. Conclusões
As pesquisas demonstraram que existe uma gama enorme de
aplicações de Realidade Virtual voltadas para a educação,
mas pouco se encontrou sobre trabalhos que tratam
estritamente do ensino e resgate histórico e cultural de
cidades.
Demonstrou também que a RV pode facilitar
consideravelmente o processo de abstração do conteúdo
pelos alunos de aplicação pelo professor, tornando-o mais
atrativo e eficiente. É importante frisar ainda que o trabalho
em questão será disponibilizado à população e às escolas
públicas da cidade, resgatando assim, parte da história de
Itumbiara.
6.1. Trabalhos futuros
Classificação
Ótimo
Bom
Regular
Baixa
Péssimo
Figura 9. Gráfico de análise quanto a facilidade
5.5. Quanto a finalidade do protótipo
Por fim, pode-se tirar de conclusão que os usuários de
forma geral avaliaram o protótipo como uma boa iniciativa e
que atende à sua finalidade, que é trazer o conhecimento e
conseqüentemente o resgate histórico da cidade.
A avaliação dos usuários quanto a finalidade é
apresentada abaixo.
Tabela 5. Opinião dos usuários quanto a finalidade do
protótipo
Classificação
Ótimo
Bom
Regular
Baixa
Péssimo
Pontos
6
9
-
Percentual
40%
60%
-
15
100%
Total
Quanto a finalidade
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
Classificação
Ótimo
Bom
Regular
Baixa
Péssimo
Figura 10. Gráfico de análise quanto a finalidade do
protótipo
Existem alguns pontos considerados essenciais, que
devem ser tratados na continuação deste trabalho.
Um ponto crucial é criar um sistema com arquitetura
distribuída, que permita ao usuário interagir não somente
com o ambiente virtual, mas também com os outros usuários
que estejam on-line.
Deve-se também, aumentar a interatividade do usuário
com os objetos do ambiente como por exemplo possibilitá-lo
mover objetos como bancos de um lugar para outro, pois
nesta fase de protótipo, as interações estão limitadas ao
caminhar pelo ambiente e a abertura de portas e janelas.
7. Referências Bibliográficas
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sistemas de realidade virtual e aumentada, Ed. Universitária da
UFPE, Recife, 2007.
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e Aumentada”, Realidade Virtual e Aumentada: Conceitos,
Projeto e Aplicações, pp. 9-21, maio 2007.
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Fundamentos e tecnologia de Realidade Virtual e Aumentada,
pp. 9-28, maio 2006.
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de Computadores”, XIV Simpósio Brasileiro de Informática na
Educação, novembro 2003.
[5] I. F. Braga, “Realidade Aumentada em Museus: As Batalhas
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[6] M. W. Ribeiro, W. A. Silva, “O ensino do fotossíntese usando
Realidade Aumentada”, IX Symposium on Virtual and
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[7] A. S. F. Sampaio, et. al, “Associando Realidade Virtual ao
Ensino de Matemática fundamental”, IX Symposium on Virtual
and Augmented Reality, maio 2007.
[8] M. A. Tobaldini, M. Martinelli, J. D. Brancher, “Arquiteturas
Históricas no Ambiente de um Jogo de RPG Educacional
Computadorizado”, novembro 2006.
[9] A. Gonçalves, “Reconstrução de Ambientes Históricos
Utilizando VRML: o caso do Fórum Flaviano de Conimbriga”,
maio 2004.
[10] S. P. Almeida, Itumbiara: um século e meio de história,
Itumbiara, 1997.
[11] A. B. Tavares, D. Lacerda, 3ds Max 8: guia autorizado
Autodesk, Ed. Campus, 2ª Reimpressão, Rio de Janeiro, 2006.