Tópicos de Informática Avançada II

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1 Tópicos de Informática Avançada II
Ambientes Colaborativos de Realidade Virtual e Aumentada Prof. Mário Dantas

2 Departamento de Informática
Contribuição: Denise Filippo Alberto Raposo Markus Endler Hugo Fuks PUC-Rio Departamento de Informática

3 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

4 Sumário Conceitos básicos da Colaboração Ambientes colaborativos de RV
Ambientes colaborativos de RA Conclusão e Tendências

5 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

6 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

7 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 Tecnologia baseada em mídia digital que dá suporte às atividades de pessoas organizadas em grupos que podem variar em tamanho, composição e local de trabalho

8 CSCW x Groupware CSCW Groupware feedback
área de pesquisa que busca entender a natureza e as características do trabalho cooperativo com o objetivo de projetar tecnologias computacionais adequadas Groupware software para trabalho em grupo investigação de algoritmos e arquiteturas para dar suporte a aplicações de trabalho em grupo feedback

9 Classificação de serviços em função do espaço-tempo
[DeSanctis e Gallupe, 1987]

10 Extensão no Espaço Sentimento de presença crescente
Presencial Virtualmente presencial Localmente remota Não-presencial Semelhante à presencial, apenas não exigindo que usuários estejam fisicamente próximos. Necessita de recursos para simular a presença de participantes externos em tempo real. Não simula a presença de usuários externos, mas permite bom nível de interação com eles, através do compartilhamento de espaços de trabalho, por exemplo. Nenhum sentimento de presença ( , por exemplo). Devido a inadequação da taxonomia tempo x espaço (slide anterior) para a classificação de alguns sistemas, vários autores propuseram extensões para a mesma. É possível, por exemplo, subdividir as aplicações não-presenciais em virtualmente presenciais, localmente remotas e remotas [Rodden 91]. As virtualmente presenciais são semelhantes às presenciais, apenas não exigindo que os participantes estejam fisicamente próximos. Para isso, as aplicações deste tipo necessitam comunicação de áudio e vídeo em tempo real para “simular” a presença dos participantes externos. As aplicações localmente remotas não simulam a presença dos participantes externos, mas permitem um bom nível de interação com eles, através do compartilhamento de espaços de trabalho, por exemplo. As aplicações remotas são apenas aquelas que não oferecem nenhum “sentimento de presença”, como o , por exemplo. T. Rodden and G. Blair. “CSCW and Distributed Systems: the Problem of Control”. Proceedings of ECSCW’91 (European Conf. on CSCW), pp RV / RA

11 Modelo 3C de Colaboração

12 Comunicação ação de trocar mensagens para que haja entendimento comum das idéias discutidas troca de idéias e negociação  tomada de decisão e compromissos

13 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

14 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

15 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

16 Classificação de serviços em função do modelo 3C
Serviços de comunicação , lista de discussão, fórum, mensagem instantânea, chat, áudio e vídeoconferência Serviços de coordenação 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

17 Classificação de serviços em função do modelo 3C
Alguns exemplos baseado em Borghoff e Schlichter (2000); Teufel et al. (1995)

18 Adoção de Groupware Massa crítica de usuários
Exemplos bem-sucedidos: telefone, Web Adotam o groupware Não adotam o groupware N* No de usuários

19 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

20 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

21 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.

22 CVEs: características
CVEs para usuários remotos são mais comuns, tanto para uso de forma síncrona como assíncrona CVEs para usuários co-localizados nos últimos anos, têm sido realizados trabalhos no sentido de desenvolver ambientes “fisicamente compartilhados”

23 CVE e o Modelo 3C Comunicação Coordenação Cooperação
CVEs voltados para Comunicação são plataformas de interação social, onde os usuários normalmente se encontram casualmente e se comunicam Coordenação 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

24 CVE e Comunicação Geralmente síncrona Comunicação não-verbal
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

25 CVE e Comunicação Noção de espaço e metáfora de mundo real Exemplos
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 [2007] FreeWalk [Nakanishi et al. 2004] Active Worlds

26 CVE e Coordenação Simulações militares e jogos multi-usuários são exemplos de CVEs usados para fins de coordenação Ex: SAVE [Holm et al. 2002]

27 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 - a Cooperação está sempre materializada no espaço virtual, onde ocorrem as interações entre os usuários - CVEs estão mais próximos da representação do mundo real do que as aplicações desktop, onde a transmissão de determinadas informações não é tão natural - noção de contexto compartilhado e percepção mútua entre os usuários direciona ações futuras - representação dos avatares e os recursos de visualização no espaço 3D ampliam a capacidade de entender o que os outros usuários estão fazendo

28 CVE e Cooperação Ex: Walkinside Viewer [VRContext 2007]

29 CVE e Cooperação Primeiro CVE que pode chegar à massa crítica:

30 Second Life Algumas razões do sucesso: CVE com boa edição de avatares

31 Second Life Algumas razões do sucesso:
Eficiente para as velocidades da Web residencial Busine$$

32 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?)

33 Second Life Algumas razões do sucesso:
Mixed reality (virtualidade aumentada)

34 Second Life Outras razões do sucesso:
Reproduçao do mundo (quase) real ou idealização do mundo real

35 RV: usuários co-localizados
Illusion Hole

36 RV: usuários co-localizados
Displays holográficos

37 Ambientes Colaborativos de RA
Usuários colaboram com apoio de objetos virtuais misturados a seus ambientes reais

38 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 vídeo- through impede que os usuários vejam os olhos uns dos outros

39 Ambientes Colaborativos de RA e o Modelo 3C
Comunicação dentre as 3 dimensões da colaboração, é a menos explorada Coordenação 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

40 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)

41 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

42 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

43 Ambientes Colaborativos de RA e Coordenação
Exemplos: OCAR - Outdoor Collaborative Augmented Reality System [Feiner 2004] MARS - Mobile Augmented Reality System [Höllerer 1999] MARS OCAR

44 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 [Wagner et al 2006] Construct 3D [Kaufmann 2006] Predominância do sentido da visão a maioria dos ambientes oferece o aumento do sentido da visão em cenários síncronos co-localizados ou remotos

45 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

46 Ambientes Colaborativos de RA e Cooperação
Construct 3D The Invisible Train

47 Vídeos Ambientes Colaborativos de RA

48 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

49 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)

50 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) 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: , pp 11-13 Billinghurst, M. and Kato, H. (2002) Collaborative Augmented Reality. Communications of the ACM, Vol. 45, No. 7, July, ISSN: , 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 Feiner, S.; Höllerer T.; Gagas, E.; Hallaway, D.; Terauchi T.; Güven, S.; MacIntyre B. MARS – Mobile Augmented Reality System. Disponível em: 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 , pp

51 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 , pp Hagsand, O. (1996) Interactive Multiuser VEs in the DIVE System, IEEE Multimedia, 3(1): 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 , 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 Kaufmann, H. (2006) The potential of augmented reality in dynamic geometry education, 12th International Conference On Geometry and Graphics (ISGG), Ago 6-10, 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 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 IOS Press, Amsterdam, pp

52 Referências Second Life - www.secondlife.com
Spohrer, J. (1997) What comes after the WWW?. ISITalk 1997 Disponível em: Acesso em: 19.jan.2005 VRContext. Walkinside (2007) Visualization for the Industry. 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 , Setembro