TÓPICOS DE INFORMÁTICA
AVANÇADA II
Ambientes Colaborativos de Realidade Virtual e
Aumentada
Prof. Mário Dantas
CONTRIBUIÇÃO:
Denise Filippo
Alberto Raposo
Markus Endler
Hugo Fuks
PUC-Rio
Departamento de Informática
2
OBJETIVOS
Apresentar os ambientes colaborativos de RV
e RA sob a ótica da Colaboração
 Apresentar o que as tecnologias de RV e RA
agregam aos ambientes colaborativos

3
SUMÁRIO
 Conceitos
básicos da Colaboração
 Ambientes colaborativos de RV
 Ambientes colaborativos de RA
 Conclusão e Tendências
4
COLABORAÇÃO

Colaborando, pelo menos potencialmente,
pode-se produzir melhores resultados de que
individualmente


complementação de capacidades, conhecimentos e
esforços
mais capacidade de gerar criativamente
alternativas
5
COMPUTER SUPPORTED COOPERATIVE
WORK (CSCW)
Área de estudo interessada no trabalho em
conjunto de grupos de pessoas com a ajuda de
computadores
 Leva em consideração fatores humanos do
trabalho em grupo para auxiliar o projeto e
especificação do suporte computacional a este
processo
 Tema multidisciplinar: computação, sociologia,
psicologia social, teoria organizacional,
educação, design etc

6
GROUPWARE
(SISTEMAS COLABORATIVOS)

Groupware ou Sistemas Colaborativos
sistemas computacionais que auxiliam grupos de
pessoas engajadas em uma tarefa (ou objetivo)
comum e que provêm uma interface para um
ambiente compartilhado


Área mais técnica, voltada para o
desenvolvimento de software que auxilie no
trabalho em grupo
7
CSCW X GROUPWARE

CSCW
área de pesquisa que busca entender a
natureza e as características do trabalho
cooperativo com o objetivo de projetar
tecnologias computacionais adequadas

feedback

Groupware
software para trabalho em grupo
 investigação de algoritmos e
arquiteturas para dar suporte a
aplicações de trabalho em grupo

8
CLASSIFICAÇÃO DE SERVIÇOS EM
FUNÇÃO DO ESPAÇO-TEMPO
mesmo tempo
(síncrono)
mesmo lugar
(local)
ESPAÇO
local diferente
(distribuído)
TEMPO
Interações face-a-face
Sala de re união
Ferramenta de Brainstorming
tempo diferente
(assíncrono)
Interações assíncronas
locais
Q uadro de avisos
Ferramenta de Post-It Notes
Interações síncronas
Interações assíncronas
distribuídas
Te le fone
Bate-papo
Videoconferência
C orre io tradicional
Correio eletrônico
Fórum
[DeSanctis e Gallupe, 1987]
9
EXTENSÃO NO ESPAÇO
Sentimento de presença crescente
Presencial
Virtualmente presencial
Localmente remota
Não-presencial
Não simula a
Semelhante à presencial,
presença de usuários
apenas não exigindo que
externos, mas permite
usuários estejam fisicamente
bom nível de interação
próximos. Necessita de
com eles, através do
recursos para simular a
compartilhamento de
presença de participantes
espaços de trabalho,
externos em tempo real.
por exemplo.
Nenhum
sentimento
de
presença
(e-mail,
por
exemplo).
10
RV / RA
MODELO 3C DE COLABORAÇÃO
comum + ação
Ação de tornar comum
COMUNICAÇÃO
COOPERAÇÃO
co + operar + ação
Ação de operar
em conjunto
COORDENAÇÃO
co + ordem + ação
Ação de organizar
em conjunto
11
COMUNICAÇÃO
ação de trocar mensagens para que haja
entendimento comum das idéias discutidas
 troca de idéias e negociação  tomada de
decisão e compromissos

12
COORDENAÇÃO
Para o atendimento dos compromissos
gerados pela Comunicação é necessário que
haja Coordenação do trabalho
 As tarefas atribuídas
aos participantes são
realizadas na ordem e
no tempo previstos e
de acordo com os
objetivos e restrições
determinados
 Sem Coordenação,
boa parte do esforço
de Comunicação é perdido

13
COOPERAÇÃO
Produção conjunta dos membros do grupo no
espaço compartilhado a fim de que as
atividades possam ser realizadas
 Ao cooperarem, os participantes do grupo
produzem, modificam e utilizam de maneira
compartilhada um conjunto informações e
artefatos reais ou virtuais

14
PERCEPÇÃO
(AWARENESS)
Em CSCW, perceber é adquirir informação,
por meio dos sentidos, do que está
acontecendo e do que os colegas estão fazendo
 Informações de percepção auxiliam os
indivíduos a avaliar o andamento do trabalho
e redirecionar suas atividades, se necessário

15
CLASSIFICAÇÃO DE SERVIÇOS EM
FUNÇÃO DO MODELO 3C

Serviços de comunicação


Serviços de coordenação


e-mail, lista de discussão, fórum, mensagem instantânea,
chat, áudio e vídeoconferência
workflow, agenda compartilhada, sistemas de apoio à
reunião, sistemas de apoio à decisão, votação, avisos
Serviços de cooperação

editores colaborativos, sistemas para controle de versões,
quadro branco, repositório para troca de arquivos
16
CLASSIFICAÇÃO DE SERVIÇOS EM
FUNÇÃO DO MODELO 3C

Alguns exemplos
17
baseado em Borghoff e Schlichter (2000); Teufel et al. (1995)
ADOÇÃO DE GROUPWARE

Massa crítica de usuários
Adotam o groupware
Não adotam o groupware
o
N de usuários
N*
 Exemplos bem-sucedidos: telefone, Web
18
GROUPWARE X RV/RA

Apesar da crescente popularidade, sistemas
colaborativos de RV e RA ainda apresentam
uma série de desafios em seu desenvolvimento,
por exemplo






processamento gráfico em tempo real
sincronização de visão entre usuários
integração com grandes bases de dados
segurança
estes temas não serão tratados
Foco: análise dos ambientes de RV e RA
segundo a ótica do modelo 3C
19
AMBIENTES COLABORATIVOS DE RV

Collaborative Virtual Environment (CVE)

Simulação em tempo real de um mundo real ou
imaginário, onde usuários estão simultaneamente
presentes e podem navegar e interagir com objetos
e outros usuários [Hagsand 1996]
CVE = Realidade Virtual + Colaboração
20
CVES: CARACTERÍSTICAS
 Avatares

usuários são representados como objetos do
ambiente
 Visão

do estado atual
mudança contínua em todos os aspectos:
usuários entrando e saindo, movendo-se,
mudando estado dos objetos etc.
21
CVES: CARACTERÍSTICAS

CVEs para usuários remotos

são mais comuns, tanto para uso de forma síncrona
como assíncrona
mesmo tempo
(síncrono)
TEMPO
Interações face-a-face
mesmo lugar
(local)
sistemas de projeção
multi-usuário (Illusion Hole)
tempo diferente
(assíncrono)
Interações assíncronas
locais
ESPAÇO
local diferente
(distribuído)

Interações síncronas
C VE típico
Interações assíncronas
distribuídas
C VE com mensagem para
participantes ausentes
CVEs para usuários co-localizados

nos últimos anos, têm sido realizados trabalhos no
sentido de desenvolver ambientes “fisicamente
compartilhados”
22
CVE E O MODELO 3C

Comunicação


Coordenação


CVEs voltados para Comunicação são plataformas
de interação social, onde os usuários normalmente se
encontram casualmente e se comunicam
dentre as 3 dimensões da colaboração, é a menos
explorada nos CVEs
Cooperação

faz parte da própria natureza dos CVEs, que são
literalmente espaços de trabalho compartilhados
23
CVE E COMUNICAÇÃO

Geralmente síncrona



chat, no caso de ambientes mais simples
áudio e vídeo-conferência, no caso de ambientes mais
sofisticados
Comunicação não-verbal




gestos
expressões faciais
postura do avatar
aproximação
24
CVE E COMUNICAÇÃO

Noção de espaço e metáfora de mundo real



oferece possibilidades de percepção que não são
triviais em aplicações de desktop
ex: movimentação dos avatares antecipa intenções
dos usuários e revela a expectativa que os demais
usuários têm a seu respeito
Exemplos


Active Worlds
FreeWalk
[2007]
[Nakanishi et al. 2004]
25
Active Worlds
CVE E COORDENAÇÃO


Simulações militares e jogos multi-usuários
são exemplos de CVEs usados para fins de
coordenação
Ex: SAVE
[Holm et al. 2002]
26
CVE E COOPERAÇÃO
A Cooperação está sempre materializada no
espaço virtual, onde ocorrem as interações entre
os usuários
 CVEs estão mais próximos da representação do
mundo real



noção de contexto compartilhado e percepção mútua
entre os usuários direciona ações futuras
representação dos avatares e recursos de visualização
no espaço 3D ampliam a capacidade de entender o que
os outros usuários estão fazendo
27
CVE E COOPERAÇÃO

Ex: Walkinside Viewer [VRContext 2007]
28
CVE E COOPERAÇÃO
 Primeiro
CVE que pode
chegar à massa crítica:
29
SECOND LIFE
 Algumas

razões do sucesso:
CVE com boa edição de avatares
30
SECOND LIFE
 Algumas


razões do sucesso:
Eficiente para as velocidades da Web
residencial
Busine$$
31
SECOND LIFE
 Algumas

razões do sucesso:
De acordo com muitas “lições”de CSCW
Bom suporte a percepção (awareness)
 Suporte ao contato informal (quem está por perto
e disponível? Devo contactar?)

32
SECOND LIFE
 Algumas

razões do sucesso:
Mixed reality (virtualidade aumentada)
33
SECOND LIFE
 Outras

razões do sucesso:
Reproduçao do mundo (quase) real ou
idealização do mundo real
34
RV: USUÁRIOS CO-LOCALIZADOS
Illusion
Hole
35
RV: USUÁRIOS CO-LOCALIZADOS

Displays holográficos
36
AMBIENTES COLABORATIVOS DE RA

Usuários colaboram com apoio de objetos
virtuais misturados a seus ambientes reais
37
AMBIENTES COLABORATIVOS DE RA:
CARACTERÍSTICAS
Natureza “sem cortes” da interface RA
 Diferentes visões do espaço
 Necessidade de garantir um entendimento
comum sobre o espaço compartilhado e de
evitar “colisões”
 Os ambientes para usuários co-localizados são
os mais comuns
 Vários ambientes fazem uso de computação
móvel
 Uso de capacetes ou óculos do tipo vídeothrough impede que os usuários vejam os
olhos uns dos outros

38
AMBIENTES COLABORATIVOS DE RA E O
MODELO 3C

Comunicação


Coordenação



dentre as 3 dimensões da colaboração, é a menos
explorada
ocorre quando os objetos virtuais são utilizados para
orientar o usuário nas atividades do seu trabalho
serviços direcionados para a Coordenação em
ambientes de RA diferem dos serviços de coordenação
típicos de desktops (workflow, agenda
compartilhada,…)
Cooperação

RA é, por definição, fortemente direcionada para a
apresentação e manipulação de objetos virtuais,
prestando-se naturalmente ao compartilhamento
destes objetos e, consequentemente, ao suporte à
Cooperação
39
AMBIENTES COLABORATIVOS DE RA E
COMUNICAÇÃO

Nestes ambientes geralmente a comunicação é
síncrona e não faz uso de objetos virtuais



quando usuários estão co-localizados, a comunicação
é realizada sem mediação do computador
quando usuários estão remotos, faz-se uso de áudio e
vídeo-conferência
Comunicação com RA: usuários representados
como objetos virtuais ou objetos virtuais que
ofereçam suporte para a comunicação (ex:
post-it)
40
AMBIENTES COLABORATIVOS DE RA E
COMUNICAÇÃO

Exemplos: filmes de ficção científica, Real World
Conference AR Communication [Billinghurst et al 2002]
ficção
Real World Conference AR
Communication
41
AMBIENTES COLABORATIVOS DE RA E
COORDENAÇÃO
Serviços ou funcionalidades de coordenação
usualmente são oferecidos em conjunto com
outros serviços
 Objetos virtuais são utilizados para orientar e
direcionar os usuários
 Uso de protocolo social através de comunicação
direta ou vídeo e áudio-conferência

42
AMBIENTES COLABORATIVOS DE RA E
COORDENAÇÃO

Exemplos:

OCAR - Outdoor Collaborative Augmented Reality
System [Feiner 2004]

MARS - Mobile Augmented Reality System
[Höllerer 1999]
43
MARS
OCAR
AMBIENTES COLABORATIVOS DE RA E
COOPERAÇÃO


Dimensão da colaboração mais explorada nos
ambientes colaborativos de RA

usuários vêem-se uns aos outros ao mesmo tempo em
que interagem e compartilham objetos virtuais em
meio a eles

ex: The Invisible Train
3D [Kaufmann 2006]
[Wagner et al 2006]
Construct
Predominância do sentido da visão

a maioria dos ambientes oferece o aumento do
sentido da visão em cenários síncronos co-localizados
ou remotos
44
AMBIENTES COLABORATIVOS DE RA E
COOPERAÇÃO

Visão dos objetos virtuais pelo grupo





todos vêem como se o objeto estivesse no mesmo
espaço físico ou
cada usuário vê o objeto através de tela de vídeo
usuários diferentes podem ter visões diferentes
com tecnologia de projeção, pode-se “apagar” um
objeto real
Ambientes remotos, é preciso transmitir tanto
as imagens reais e quanto as virtuais
45
AMBIENTES COLABORATIVOS DE RA E
COOPERAÇÃO
Construct 3D
46
The Invisible Train
VÍDEOS

Ambientes Colaborativos de RA
47
CONCLUSÃO
O grande potencial dos ambientes colaborativos
de RV e RA está no suporte à cooperação
 Ambientes colaborativos de RV também são
muito usados para prover suporte à
comunicação
 Interação no ambiente real ou através de
simulações de ambientes tridimensionais
favorecem a percepção mútua e o
compartilhamento de contexto, fatores
importantes para que a colaboração se realize

48
CONCLUSÃO

A tendência é que um grande número dos
ambientes de Realidade Aumentada se tornem
ambientes de Realidade Aumentada Ubíqua


Realidade Virtual e Computação Ubíqua, áreas
opostas na visão de Mark Weiser (1991), se
aproximam com o uso de sistemas de Realidade
Aumentada Ubíqua
Com a possibilidade de mobilidade dos
usuários, outra tendência dos ambientes de
RV e RA é o das aplicações sensíveis à
localização


Höllerer (1999): o mundo é a interface
Spohorer (1997): hipertexto/web ancorado no mundo
real (World Board)
49
REFERÊNCIAS


Publicações referentes a esta apresentação

Filippo, D., Raposo, A. B., Endler, M., Fuks,H. (2007) Ambientes Colaborativos de
Realidade Virtual e Aumentada. em Realidade Virtual e Aumentada: Conceitos,
Projetos e Aplicações. Claudio Kirner, Robson Siscoutto (Eds), capítulo 9, no prelo

Filippo, D., Endler, M., Fuks,H. Colaboração Móvel com Realidade Aumentada.
Monografias em Ciência da Computação n.01/05. PUC-Rio, jan.2005
Referências desta apresentação

Active Worlds (2007) http://www.activeworlds.com/ Acesso em Jan/2007

Billinghurst, M. Cheok, A. Prince, S. Kato, H. (2002) Real world teleconferencing.
Computer Graphics and Applications, IEEE, v.22, n.6, Nov/Dez, ISSN: 0272-1716, pp
11-13

Billinghurst, M. and Kato, H. (2002) Collaborative Augmented Reality.
Communications of the ACM, Vol. 45, No. 7, July, ISSN:0001-0782, pp.64 – 70

Borghoff, U.M.; Schlichter, J.H. (2000) Computer-Supported Cooperative Work:
Introduction to Distributed Applications, Springer, USA.

DeSanctis, G. e Gallupe, B. (1987) A foundation for the study of group decision
support systems, Management Science, v. 33, n. 5, pp. 589-609

Feiner, S.; Höllerer T.; Gagas, E.; Hallaway, D.; Terauchi T.; Güven, S.; MacIntyre B.
MARS – Mobile Augmented Reality System. Disponível em:
http://www1.cs.columbia.edu/graphics/projects/mars, Acesso em Jan/2007

Fuks, H., Raposo, A. e Gerosa, M.A. (2002) Engenharia de Groupware:
Desenvolvimento de Aplicações Colaborativas, XXI Jornada de Atualização em
Informática, Anais do XXII Congresso da Sociedade Brasileira de Computação, v.2, Cap.
3, ISBN 85-88442-24-8, pp 89-128
50
REFERÊNCIAS







Fuks, H., Gerosa, M.A. e Pimentel, M. (2003) Projeto de Comunicação em
Groupware: Desenvolvimento, Interface e Utilização, XXII Jornada de
Atualização em Informática, Anais do XXIII Congresso da Sociedade Brasileira de
Computação, v.2, cap. 7, ISBN 85-88442-59-0, pp. 295-338.
Hagsand, O. (1996) Interactive Multiuser VEs in the DIVE System, IEEE
Multimedia, 3(1):30-39. Spring
Höllerer T.; Feiner S.; Terauchi T.; Rashid, G.; Hallaway, D. (1999) Exploring MARS:
developing indoor and outdoor user interfaces to a mobile augmented reality
system. In: Computers and Graphics, 23(6), Elsevier Publishers, p. 779-785, dezembro
Holm, R., Priglinger, M. , Stauder, E., Volkert, J., Wagner. R. (2002) A Combined
Immersive and Desktop Authoring Tool for Virtual Environments”. IEEE
Virtual Reality 2002, USA, pp. 93-100.
Kaufmann, H. (2006) The potential of augmented reality in dynamic geometry
education, 12th International Conference On Geometry and Graphics (ISGG), Ago 610, Salvador, Brasil
Nakanishi, H. (2004) FreeWalk: a social interaction platform for group
behaviour in a virtual space. International Journal of Human-Computer Studies,
v.60, n.4, April, pp. 421-454.
Raposo, A. e Fuks, H. (2002) Defining Task Interdependencies and Coordination
Mechanisms for Collaborative Systems. in: Blay- Fornarino, M., Pinna-Dery, A. M.,
Schmidt, K. & Zaraté, P.; Cooperative Systems Design (vol 74 of Frontiers in Artificial
Intelligence and Applications), ISBN 1-58603-244-5 IOS Press, Amsterdam, pp 88-103
51
REFERÊNCIAS





Second Life - www.secondlife.com
Spohrer, J. (1997) What comes after the WWW?. ISITalk 1997 Disponível em:
http://www.worldboard.org/pub/spohrer/wbconcept/default.html, Acesso em: 19.jan.2005
VRContext. Walkinside (2007) Visualization for the Industry.
http://www.walkinside.com, Acesso em Jan/2007
Wagner, D., Schmalstieg, D., Billinghurst, M.. (2006) Handheld AR for
Collaborative Edutainment. In Proceedings of the 16th International Conference on
Artificial Reality and Telexistence (ICAT 2006), Nov, 29 – Dec,1, Hangzhou, China.
Weiser M. (1991) The computer for the twenty-first century. Scientific American,
pp. 94-100, Setembro
52