Tele e Videoconferência: Aplicações em Educação a Distância

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1 Tele e Videoconferência: Aplicações em Educação a Distância
Copyright © 2001 Renato Marcos Endrizzi Sabbatini, Campinas, São Paulo, Brasil. Todos os direitos reservados. Este material é protegido pelas leis internacionais de direito autoral. Toda e qualquer cópia, total ou parcial, por quaisquer meios, inclusive eletrônicos, é vetada, sem a autorização por escrito do autor. É autorizado o descarregamento e uso deste material para uso pessoal e para fins de estudo ou ensino. Renato M.E. Sabbatini, PhD

2 Objetivo da Aula Elaborar o conhecimento básico sobre as formas de teleconferência, audio- e videoconferência, e suas aplicações na educação a distância em saúde e em telemedicina As diversas formas de teleconferência constituem-se em métodos sincrônicos (em tempo real) de ensino a distância e podem ser usadas também para fins assistenciais. Como inexiste uma linha divisória clara entre ensino e assistência na maior parte dos ambientes clínicos, a mesma tecnologia se aplica igualmente às duas, e serão tratadas de forma unificada nesta aula.

3 Tópicos da Aula O que é teleconferência e seus tipos Audioconferência
Tipos de aplicação de vídeo, protocolos Como funciona a videoconferência Fabricantes e equipamentos de videoconferência Conectividade para videoconferência, redes e satélites Periféricos médicos para videoconferência

4 Tipos de Teleconferência
Audioconferência Teleconferência audiográfica Quadro branco com teleconferência de texto Quadro branco com teleconferência de áudio Workgrouping (ex.: NetMeeting, Lotus Notes), padrão T120 Videoconferência Baseada em desktop Baseada em equipamento dedicado Esta é a classificação básica dos tipos de teleconferência. A classificação é feita de acordo com a tecnologia utilizada, ou seja, texto, áudio e vídeo (três formas básicas de comunicação uni- e bidirecional que podem ser transportadas por redes de telecomunicação), usadas em conjunto, ou combinadas. Quadro branco é um software que permite compartilhar uma área comum de desenho e imagens entre os participantes da teleconferência, vista por todos. Workgrouping é o uso de softwares que funcionam através da rede, e que permitem diversas formas de trabalho em equipe. Desktop é o computador de mesa, basicamente usado por um único usuário, ou um número restrito. Equipamento dedicado são em geral sistemas voltados para auditórios, de maior custo.

5 Audioconferência Telefone áudio e sobre IP Discador
Microfone omnidirecional Microfones auxiliares Reuniões até 15 pessoas A audioconferência utiliza exclusivamente um canal de áudio compartilhado entre vários participantes. Pode ser usado através da central telefônica, mas geralmente nesse caso o número de pessoas que pode participar é muito restrito, e não se presta para ensino. Pode ser também através de conexões de rede (Internet Protocol, ou IP), e neste caso existem softwares especiais para conversas multipontos. Existem sistemas especiais para audioconferência à venda, que incorporam um discador, um microfone omnidirecional, que pode ser colocado sobre a mesa, e microfones auxiliares, espalhados por outros pontos da sala, até chegar a um número geralmente limitado a cerca de 15 pessoas. Por não dispor de nenhum outro meio auxiliar de transmissão de material escrito ou visual, é uma forma pouco utilizada para ensino coletivo em educação a distância, mas tem boa aplicabilidade. Os maiores fabricantes de equipamentos de audioconferência são os mesmos de videoconferência (veja slide adiante).

6 Teleconferência Audiográfica (1)
A teleconferência audiográfica é possível através da Internet. Ela combina uma audioconferência (voz), com um “chat” de texto em paralelo, e possivelmente também um quadro branco para desenhos e imagens. Existem diversos softwares comerciais que realizam esta função, como o NetMeeting, ICQ e Yahoo Messenger. Este último, que é mostrado na tela, permite chats de voz bidirecional “full duplex” (as pessoas podem falar ao mesmo tempo), modo de falar “hands free” (viva voz), mesmo usando a Internet com velocidade normal. O sistema permite ainda montar um grupo de alunos (painel da direita), que avisa automaticamente quando um membro está on-line, e uma área de diálogo via texto (painel da esquerda, com a lista das pessoas que foram convidadas e estão participando da conferência, áreas de envio e de visualização de mensagens, e controles de áudio. Onde encontrar os softwares: Voz e Texto: Yahoo! Messenger

7 Teleconferência Audiográfica (2)
Endereço do servidor Controles de áudio Área de chat Quadro branco O NetMeeting é um software bem completo da Microsoft, disponivel gratuitamente, e que integra chat de áudio e/ou vídeo, de texto, compartilhamento de software, e quadro branco. Entretanto, o chat de áudio e vídeo funciona apenas no modo ponto-a-ponto (entre duas pessoas), o que impede o uso em classe. O compartilhamento de software, como Word, PowerPoint, etc., é interessante para aplicações em aprendizado colaborativo e em trabalho em grupo (professores criando um material para aula, por exemplo). O software pode ser conseguido em Texto e imagem: NetMeeting

8 Tipos de Aplicações de Vídeo
Videoconferência interativa simétrica (áudio e vídeo simultâneos em ambas extremidades) Teleconferência de vídeo/áudio: vídeo unidirecional em uma extremidade e voz bidirecional em ambas Teleconferência de vídeo/texto: vídeo unidirecional em uma extremidade e texto bidirecional (fax, IRC ou ) Video em “store and forward”, sem interação em tempo real Quando se deseja adicionar um componente de vídeo, temos novamente uma grande subdivisão: a videoconferência interativa simétrica (que é o padrão ouro dessa tecnologia, portanto a mais cara e que exige maior banda), e a teleconferência assimétrica, onde a transmissão de vídeo ocorre em um sentido apenas, e o retorno é dado por áudio, texto ou ambos. Pode-se, inclusive, usar mídias convencionais para isso, como fax, telefone, etc. As aplicações de vídeo em “Store and Forward” (armazena e envia) não podem ser denominadas propriamente de videoconferência, mas tem utilidade como uma especie de “videoclube virtual” em EAD, com aulas armazenadas e disponíveis.

9 Videoconferência Permite a comunicação e a colaboração visual bidirecional em tempo real entre pessoas, bem como o envio de dados. A videoconferência em estrito senso, permite a colaboração aural e visual entre pessoas localizadas remotamente. Também pode ser de duas formas, dependendo do número de pontos remotos que participam: ponto-a-ponto (dois pontos apenas de cada vez) e multipontos (vários pontos simultaneamente) Ponto a ponto Multipontos Sistema de auditório Sistema desktop

10 Videoconferência Câmaras de vídeo Microfones
Hardware e software de comunicação Central de controle Linhas de comunicação Câmara de documentos Periféricos especiais Para realizar uma videoconferência todos os pontos devem dispor da mesma infraestrutura tecnológica, como câmaras de vídeo e microfones, hardware e software de comunicação, central de controle (geralmente um teclado por controle remoto) e linhas de comunicação digital. Opcionalmente, dependendo do material que irão transmitir, será necessário o uso de câmaras de documentos, periféricos especiais para telemedicina (como microscópio e outros), etc. O uso dos equipamentos atuais é muito fácil, e consiste em aprender usar o teclado de comando, sem fio, e que controla todos os aspectos operacionais, desde a ligação até o posicionamento e uso das câmaras e microfones.

11 Câmaras de Vídeo Câmara de documentos Câmaras set-top Handycam
Existem vários tipos de câmaras de vídeo: Câmaras simples, de resolução baixa ou média, chamadas de Webcam. O foco é fixo, e não tem zoom ou comandos remotos. Custam pouco, mas são limitadas a videoconferência desktop, de baixa quailidade de imagem Câmaras de pequeno porte SVHS, de foco fixo e sem controles de zoom e movimentação. Sua qualidade de imagem é bem maior, mas também se prestam mais para videoconferência de desktop usando linhas digitais de alta velocidade Câmaras PTZ de alta qualidade (PTZ significa Pan/Tilt/Zoom, ou seja, os movimentos que ela é capaz de realizar por controle remoto: movimento de lateralidade, de profundidade e de proximidade, respectivamente. As lentes podem ter foco automático e são de alta luminosidade e nitidez. Algumas câmaras PTZ também tem o mecanismo “look-at-me” ou “follow-me”, que localiza pelo som se alguém está falando e automaticamente focaliza a pessoa. Estas câmaras são caras, portanto sendo usadas apenas para sistemas de auditório Câmaras portáteis ou de tripé convencionais ou digitais (handycams, p.ex.), que podem ser ligadas em entradas auxiliares ao equipamento de videoconferência Camaras de documentos, que consistem de um suporte vertical e iluminação superior e inferior, e que permitem o envio de imagens de objetos, imagens impressas, filmes, radiografias, etc. Câmaras set-top Handycam

12 Equipamentos Especializados
Unidades integradas fixas Unidades integradas móveis (roll-about) Equipamentos dedicados à aplicação Unidades veiculares (embarcações, aviões, ambulâncias) Existem também equipamentos de videoconferência especializados, integrados, móveis e veiculares, para diversos tipos de aplicação em EAD e telemedicina.

13 Principais Protocolos de Videoconferência
H324 – Transmissão por telefonia convencional (POTS) H320 – Transmissão por telefonia digital (ISDN) e circuitos comutados H323 – Transmissão por Ethernet Para que os equipamentos de videoconferência de diferentes fabricantes possam se comunicar por intermédio de diversas mídias, foram desenvolvidos padrões internacionais, ou protocolos. Os mais importantes são mostrados aqui. Os equipamentos mais modernos têm portas de comunicação e software habilitados para dois ou mais protocolos.

14 Fabricantes de Equipamento de Videoconferência
PictureTel VTEL Polycom VCON Sony NEC Tandberg Outros Existem muitos fabricantes de equipamentos de videoconferência no mundo, oferendo produtos em grande parte semelhantes. Os lideres de mercado são PictureTel, Polycom e VTEL, seguidos pelos japoneses NEC e Sony e pela israelense VCON. Existem outros fabricantes com equipamentos mais diferenciados, como a Tandberg (norueguesa) e outros, específicos para a área de telemedicina, EAD, etc. Endereços dos fabricantes:

15 Videoconferência na Educação à Distância
A videoconferência é uma aplicação sofisticada e plena de recursos para a EAD. Pode ser usada para dar aulas magistrais, demonstrações, discussão de casos clínicos, orientação e aconselhamento à distância (telementoring e teleproctoring), etc. Usando-se periféricos médicos especiais, é possível enviar dados de pacientes em tempo real. Aulas magistrais Demonstrações Casos clínicos Telementoring Teleproctoring

16 Telepúlpito Computador notebook Câmara de documentos Microfone
Conexão à Internet Teclado de comando Controle de iluminação Controle de som Para uso em classes permanente equipadas, existem montagens com todos os recursos ao alcance do professor, denominados telepúlpitos (“telelecterns”, em inglês), com controle de iluminação, do equipamento de som e de videoconferência, etc. Aulas presenciais podem ser dadas simultaneamente a aulas remotas.

17 Lousa Interativa Projeta imagem do canhão de vídeo multimídia
Áreas sensíveis ao toque que permitem o professor interagir com o software ou navegar na Internet Em tempo real Para proporcionar a interação e integração entre métodos convencionais, como quadro branco, retroprojetor, etc., e a videoconferência e Internet, existem periféricos especiais, como a lousa interativa (“interactive board”), sensível ao posicionamento do apontador na mão do professor, e que permitem interagir com a interface gráfica do Windows diretamente na lousa, como mostra a figura. Também é possível transmitir a imagem da tela diretamente pelo sistema de videoconferência, ou simplesmente filmar o professor dando a aula com a lousa internativa

18 Equipamentos Atuais de Videoconferência
H320 para ISDN a 128, 384, 728, 1245 KBps H323 para LAN, WAN, IP Equipamentos multivalentes (H320 e H323) Placas para desktop Os equipamentos atuais de videoconferência abrangem toda a gama de sistemas desktop prontos para usar, sistemas de auditório, e sistemas baseados em placas para serem inseridas em PC. Estas últimas oferecem compressão de áudio e vídeo em hardware, câmara, microfone e software aplicativo, e atualmente têm um preço bastante atrativo. Os equipamentos se distinguem pelo uso de protocolos (H320. H323, etc.), capacidade de trabalho com mídias de transporte (ISDN, LAN, POTS, etc.), e velocidade em kbps. A velocidade mínima considerada utilizável para videoconferência é 128 Kpbs.

19 Equipamentos Futuros de Videoconferência
Tendência à portabilidade: celulares, palmtops e notebooks Tendência ao uso da Internet (IP banda larga) Acoplamento com TV interativa A videonferência interativa será extremamente disseminada em todo o mundo em futuro próximo, à medida que os custos das conexões digitais de alta velocidade carirem e todas as residências e escritórios tiverem acesso a elas. Surgirão então muitas aplicações portáteis, e o videofone idealizado pela empresa AT&T na década dos 70 finalmente se tornará realidade. Isso tudo terá um grande impacto na educação e aprendizado à distância, sem dúvida. Telefone celular de próxima geração: ver

20 Videoconferência pela Internet
Janelas múltiplas de imagens de vídeo Canais de voz sincronizada Lista de participantes Quadro branco Ajuste de volume e imagem Comunicação ponto-a-ponto ou sala de conferência (chat) Domínio público (U.Cornell) Com o aumento da velocidade da Internet, também será possível utilizar videoconferência por IP multipontos, utilizando softwares especiais, como o CUSeeMe (see-you-see-me), desenvolvido pela Universidade de Cornell. CU-SeeMe

21 Tecnologias de Telecomunicação
Telefonia convencional Telefonia digital Radiocomunicação e telefonia celular Intercâmbio de dados digitais através de redes locais e redes amplas Satélites de telecomunicação Internet Vamos ver agora as tecnologias de comunicação que podem ser usadas com a videoconferência. A telefonia convencional atualmente não é mais usada, devido ao fato que as velocidades com compressão que são atingidas (64K no máximo) não permitem videoconferência de qualidade. Entretanto, em alguns casos podem ser usadas. Para a videoconferência, o ideal é que a banda seja larga (acima de 128 Kbps) e que ela seja garantida, ou seja, não flutue durante a sessão). A telefonia digital, principalmente os serviços ISDN (Integrated Services Digital Networking, ou Rede Digital de Serviços Integrada – RDSI, em português), é a mais usada hoje em dia para conexões comutadas através do serviço telefônico local, nacional e internacional. São linhas geralmente de 128 KBps, usando pares de cobre, e podem ser usadas várias linhas em paralelo para conseguir velocidades maiores, em múltiplos de 128. O aumento da banda em radiocomunicação digital e telefonia celular também permitirá em futuro próximo a videoconferência bidirecional. Outra tendência importante e crescente é o uso de videoconferência em redes locais e redes de área ampla privativas, utilizando o mecanismo IP de transporte e endereçamento. A Internet, embora seja uma dessas redes, ainda não oferece segurança, estabilidade e garantia de banda para as aplicações mais críticas. Finalmente, temos a via satélite, que por ser muito cara, geralmente não tem sido muito disseminada. Porém esta solução oferece muitas vantagens e deverá aumentar no futuro.

22 Tele- e Videoconferência Avanços na Infraestrutura
CTV - Conexões via rede de TV a cabo (2-10 Mbs) DSL - Digital Subscriber Lines. Pares trançados de cobre comuns ISDN - Integrated Services Digital Network DST - Digital Satellite TV. Antenas parabólicas pequenas (DirectPC/ DirectDuo) Como afirmamos anteriormente, o grande progresso da video e teleconferência está sendo beneficiado pelos avanços na infraestrutura de banda larga em todo mundo, como as que estão listadas aqui.

23 Comunicação via Satélite
GSS: Geosynchronous Satellite Satélites geoestacionários a km de altitude Antenas grandes, alta potência, fixas Custos elevados As soluções baseadas em satélites de órbita alta ainda são muito caras devido aos investimentos necessários em infraestrutura, e devido ao preço dos serviços de telecomunicação. Tem sido usada com sucesso apenas em grandes corporações. Existem empresas especializadas neste ramo, como a Gillat Telecommunications, a IMPSAT e a COMSAT, que também oferecem soluções para e-learning.

24 Comunicação via Satélite
LEOS: Low Orbit Sattelite 400 a 600 km de altura Equipamento pequeno, custos baixos Projetos: Iridium, GlobalStar, Teledesic O futuro da comunicação via satélite de baixo custo passa pela disponibilidade de redes baseadas em satélites de baixa órbita, que terão custos mais baixos para o usuário final, e menores custos operacionais (antena pequena, decodificador simples), etc., Existem vários projetos voltados para este segmento, sendo que a maioria para tráfego de voz (celular) ou dados de baixa velocidade. Existem no entanto projetos futuros, como o Teledesic, que pretendem oferecer serviços do tipo “Internet in the Sky”, com preços acessíveis e alta velocidades. Esse sistema tem grande complexidade operacional, pois os satélites não são geoestacionários e precisam ficar se comunicando uns com os outros, e com as estações terrestres, como se vê neste slide.

25 Comunicação via Satélite
Atualmente, a tecnologia convencional de TV digital via satélite, como o DirectTV, oferecem serviços de comunicação de dados assimétrica, como o DirectPC e o DirectDuo (PC + TV) a preços muito convenientes. Eles estão sendo muito usados para teleconferências em educação a distância, uma vez que o retorno é feito por via telefônica (o usuário precisa ter uma linha). Existem diversas soluções deste tipo para EAD baseadas no mecanismo denominado Pay Per View, como a National Technical University dos EUA ( que oferece milhares de horas de programação via satélite, ou a Mentergy, do grupo Gillat ( Em 2001 está previsto para entrar em operação um serviço da DirectTV que permitirá acesso bidirecional através da antena de satélite, dispensando a linha telefônica. DirectPC, DirectDuo = teleconferência, internet Assimétrico: Downlink = 6.5 Mbps via satélite Uplink: 28 Kbps via telefônica

26 Projeto de Rede para Videoconferência
Definir as necessidades e requisitos Identificar as aplicações Identificar os usuários Identificar o hardware e software Identificar os locais de uso Estimar a utilização Alocar recursos financeiros Identificar as opções de rede Identificar o suporte técnico Neste slide são identificados os passos necessários para o projeto de um sistema de videoconferência para aplicações em EAD ou telemedicina.

27 Tipos de Redes LAN: Rede de Área Local WAN: Rede de Área Ampla
Rede Comutada (DS0, ISDN ou frame-relay) Rede IP discada ou dedicada (Intranet ou Extranet) Satélite Estas são as opções de rede de telecomunicação para tele e videoconferência. As redes LAN, WAN e IP podem ser usadas para conexões privadas dentro de uma organização de qualquer abrangência geográfica. Para chamadas públicas (via sistema de numeração telefônico, ou as chamadas centrais comutadas), existem três opções, DS0, ISDN e Frame Relay, sendo que a ISDN é a mais utilizada. Cada telecom oferece este serviço no Brasil com um nome diferente (por exemplo, Digidial da Embratel, Dataphone da Telefônica), etc.

28 Parâmetros na Escolha da Rede
Largura da Banda Freqüência de Uso Eficiência da Transmissão de Dados Qualidade da Transmissão de Dados Segurança de Dados Disponibilidade da Mídia nos Locais Custo de Instalação Custo de Assinatura/Tarifação Flexibilidade/Possibilidade de Expansão Estes são os parâmetros que devem ser levados em consideração ao se escolher um tipo de rede para videoconferência. É uma atividade especializada, que é melhor realizada com ajuda de consultores.

29 Periféricos para Telemedicina
Para aplicações médicas, e principalmente se se pretende utilizar dados de pacientes ao vivo, tanto para EAD quanto telemedicina, existem diversos periféricos médicos especializados, que mostraremos nos slides a seguir. Aqui vemos uma câmara generica de paciente, que com o auxilio de lentes e focos de iluminação permite obter imagens estáticas e vídeos macro de partes do corpo do paciente, e enviá-las pelo sistema de VC. Câmara de paciente

30 Periféricos para Telemedicina
Câmara intraoral Fibroscópio ORN Existem vários outros tipos de periféricos especializados para envio de imagens de várias partes do corpo: cavidade oral, nasal e auditiva, pele, sistema gastrointestinal e urinário, fundo de olho, etc. O que caracteriza esses equipamentos é que eles têm saída apropriada para conexão direta ao sistema de VC. Dermatoscópio

31 Teleoftalmoscopia The Eye Research Institute, UCLA, Los Angeles
Uma câmara especializada para exame de fundo de olho (oftalmoscópio digital), com exemplos de imagens. The Eye Research Institute, UCLA, Los Angeles

32 Periféricos para Telemedicina
Amostras microscópicas usando microscopia de luz também podem ser enviadas em tempo real, se se dispuser se um equipamento acoplado a câmara digital,, como vemos aqui. Microscópio com câmara digital

33 Telepatologia MRI Raios-X Biópsia
Uma das aplicações desse periférico é a telepatologia, que é a transmissão interativa ou não interativa de imagens microscópicas. O sistema de videoconferência permite um diálogo entre o patologista e o cirurgião, com o envio de textos, imagens microscópicas e outros dados e imagens do paciente que está passando por uma biópsia cirurgica por exemplo, ou para ensino de patologia a distância. Patologista Cirurgião Transmissão interativa ou não-interativa de imagens microscópicas

34 Periféricos para Telemedicina
Estes são outros exemplos de periféricos médicos que podem ser ligados a um sistema de VC para obter imagens médicas. Ultrasonógrafo Câmara de retina Scanner radiográfico

35 Transmissão de Imagens
O envio de imagens a distância para fins assistenciais ou educacionais cobre praticamente todas as especialidades médicas que as utilizam, como radiologia, patologia, endoscopia, dermatologia, oftalmologia, etc. Aqui vemos uma série de programas especializados para telemedicina que funcionam provendo VC especializada. Teleradiologia Telepatologia Telendoscopia Teledermatologia Teleoftalmologia

36 Sistema de Visualização de Imagens
Múltipla visualização de imagens Salto de uma coleção de imagens para outra com apenas um click Facilidade para uso da Barra de Ferramentas Funções agrupadas por categorias Consultas ao Banco de Dados adaptáveis às necessi- dades , com visualização imediata dos prontuários eletrônicos Até mesmo imagens em movimento podem ser observadas através da VC, como vemos aqui com um examoe de cineangiocoronariografia, usando um sosftware especializado, da empresa WDS. A velocidade da rede aqui precisa ser muito grande (no mínimo 1 Mbps), para conseguir boa resolução. Ajuste de contraste e Histograma Acesso rápido para ferramentas standard Prévisualização Fonte: WDS Technologies SA

37 Periféricos para Telemedicina
Monitor de ECG Estetoscópio Monitor vital Para a área de envio de sinais biológicos também existe grande numero de periféricos especializados para telemedicina e EAD, como monitores de sinais vitais, ECG, EEG, pressão, bulhas cardíacas e até telebalanças. Esfigmomanômetro Balança