Realidade Virtual

Realidade virtual é uma tecnologia de interface entre um usuário e um sistema operacional através de recursos gráficos 3D ou imagens 360º cujo objetivo é criar a sensação de presença em um ambiente virtual diferente do real. Para isso, essa interação é realizada em tempo real, com o uso de técnicas e de equipamentos computacionais que ajudem na ampliação do sentimento de presença do usuário no ambiente virtual. Esta sensação de presença é usualmente referida como imersão.

Segundo Pimentel (1995), realidade virtual (VR) é o uso de alta tecnologia para convencer o usuário de que ele se encontra em outra realidade, provocando o seu envolvimento por completo.[1]

Além da compreensão da VR como simulação da realidade através da tecnologia, a VR também se estende a uma apreensão de um universo não real, um universo de ícones e símbolos, mas permeando em um processo de significação o espectador desse falso universo o fornece créditos de um universo real. Em suma, uma realidade ficcional, contudo através de relações intelectuais, a compreendemos como sendo muito próxima do universo real que conhecemos.

História

O conceito de realidade virtual vem, pelo menos, desde a década de 1970. Já então Myron Krueger utilizava o termo realidade artificial em seus estudos de combinação de computadores e sistemas de vídeo.

O conceito de 'realidade virtual' é creditado a Jaron Lanier, fundador da VPL Research, que o cunhou, no início dos anos 1980, para diferenciar as simulações tradicionais feitas por computador de simulações envolvendo múltiplos usuários, em ambiente compartilhado. Já William Gibson utilizou o termo cyberspace em 1984, no seu romance de ficção científica Neuromancer.

Cronologia

1950 - a Força Aérea dos Estados Unidos constrói simuladores de voo para testes.
1958 - a Philco desenvolve um par de câmaras remotas e o protótipo de um capacete com monitores que permitem ao usuário um sentimento de presença quando dentro de um ambiente.
1962 - Morton Heilig inventa o Sensorama, uma cabine que combinava filmes 3D, som estéreo, vibrações mecânicas, aromas e ar movimentado por ventiladores.
1977 a 1982 - surgem as primeiras luvas digitais desenvolvidas pelo grupo da Universidade de Illinois.
1987 - a VPL Research. começa a vender capacetes e luvas digitais.
1991 - Nesse ano o conceito de realidade virtual chega ao mundo dos jogos com Sega anunciando o Sega VR para jogos arcade e o console Mega Drive, porém o projeto foi cancelado por volta de 1993/1994.
1993 - Sega anunciou o headset Sega VR para o console Sega Genesis. A Nintendo, também seguindo a febre mundial da VR da época, desenvolveu o Nintendo Virtual Boy.
1995 - A Forte Tecnologies lança o VFX1 Headgear, este sendo um dos primeiros consoles para jogos de primeira pessoa do mercado.
2011 - Em 2011, foi lançado o iPhone Virtual Reality Viewer, um dispositivo que se acopla a um iPhone para criar experiências de visualização tridimensionais e imersivas.
2012 - O Oculus Rift foi lançado em março de 2012, a partir de uma campanha de levantamento de fundos do Kickstarter.
2016 - O Microsoft HoloLens, lançado em março de 2016, é o primeiro computador holográfico autônomo, assim possibilitado que usuário crie hologramas no mundo ao seu redor de interaja com o mesmo.
2016 - A versão do consumidor do Oculus Rift foi lançada em março, sem controles de movimento e rastreamento em escala de quarto.
2016 - A Valve lança ao mercado, em parceria com a HTC, o HTC Vive. O headset abalou o mercado com um preço competitivo ao do Oculus Rift, controles de movimento e rastreamento na escala de um cômodo.

Conceitos

Como foi dito na seção História da VR nesta seção não seria diferente. Como foram vistos vários pontos de partida da realidade virtual apresentamos aqui várias definições do que é realidade virtual.

O termo oficial criado por Jaron Lanier diz que: diferenciar simulações tradicionais feitas por computador de simulações envolvendo múltiplos usuários em um ambiente compartilhado.

Interface homem-computador que simula um ambiente real e permite aos participantes interagirem com o mesmo.
É a forma mais avançada de interface do usuário com o computador.
Interface que simula um ambiente real e permite aos participantes interagir com o mesmo, permitindo as pessoas visualizar e manipular representações extremamente complexas.
É o uso de computadores e interfaces com o usuário para criar o efeito de mundos tridimensionais que incluem objetos interativos com uma forte sensação de presença tridimensional.

É uma técnica avançada de interface que permite ao usuário realizar imersão, navegação e interação em um ambiente sintético 3D gerado por computador, utilizando canais multi-sensorais.
É a técnica que permite maior imersão ao utilizador.

Todas as definições caem em um mesmo assunto e com características semelhantes mas uma complementando a outra.

Tipos

Os sistemas de RV diferenciam-se conforme os níveis de imersão e interação com o usuário. Os níveis são determinados pelos dispositivos de E/S de dados e da velocidade e potência do computador.

Telepresença é um ambiente comum que será compartilhado por vários usuários em vários lugares diferentes se encontrando em um mesmo ambiente virtual.
Telo operação é uma ação a distância, por exemplo, a teleconferência ou a utilização de robôs virtuais para trabalhos inumanos.

Sistemas

VR de Simulação: Utiliza-se, por exemplo, de dispositivos que façam com que o usuário se sinta no mundo virtual, quando na verdade não está.
VR de Projeção: O utilizador está fora do mundo virtual, mas pode se comunicar com personagens ou objetos virtuais.
VR Aumentada: Utiliza um capacete específico que combina imagens entre o mundo real com o mundo virtual.
VR de Mesa: Utilização de monitores e óculos em conjunto com um projetor onde o utilizador vê o mundo virtual.

Característica

Imersão: O Utilizador tem a sensação real de estar dentro do mundo virtual e que é capaz de manipular os objetos ali presentes como se eles fossem reais, visto que com o desenvolvimento tecnológico, estes objetos passaram à responder às interações realizadas pelo usuário (deformação, quebra, etc. ).

Dispositivos que provocam esta sensação: Capacetes digitais e Caverna digital. É necessário salientar que o termo Realidade Virtual significava originalmente um sistema totalmente imersivo, atualmente a palavra tem sido utilizada para descrever sistemas que não utilizam componentes como luvas digitais, óculos estereoscópicos, etc., como exemplo temos os sistemas interativos baseados em textos como MOOs ou MUDs. Realidade Virtual não-imersiva é realizada com o uso de um monitor comum no qual o utilizador manipula o ambiente virtual através de um dispositivo de entrada (por exemplo: teclado, mouse, etc.).

Interação: Uma das características de interação com a realidade virtual, são por meio de 4 sentidos sensoriais, como a visão, utilizando se de telas contidas em óculos RV, capacetes e a CAVE uma sala com 6 telas que reproduz uma verdadeira interação com o meio da realidade virtual, para o sentido da audição, nada além de fones de ouvidos ou caixas de som com uma boa qualidade sonora, para uma boa imersão com o meio, para o sentido do tato existem as luvas digitais, que por meio de infravermelhos ou localização inicial.
Envolvimento: Exploração de um ambiente virtual.

Dispositivos

Caverna digital na USP.

As tecnologias computacionais mais utilizadas atualmente são imagens tridimensionais, áudio, vídeo, rede, sistemas multiusuário e cooperativos, e equipamentos tais como luva digital, óculos estereoscópicos, capacete de imersão, teclado, mouse, monitor e dispositivo de retorno háptico como os controladores de jogo ou equipamentos com retorno de força, que auxiliam na imersão do usuário nos sistemas. A sutileza dessa definição está na não-restrição do termo à utilização de equipamentos e técnicas.

Alguns dispositivos a serem estudados por desenvolvedores de sistemas em VR

Perceção sensorial (5 sentidos do corpo também devem estar presentes no mundo virtual).

Hardware (Equipamentos não muito convencionais como luvas e capacetes e super-máquinas para processamento adequado das aplicações).

Software (Sistemas paralelos e distribuídos e deteção de colisão).

Interface com o usuário (Simulações em tempo real).

Adequação terminológica

Por se tratar de uma área que está em permanente atualização tanto na parte de dispositivos de hardware e igualmente das soluções de software é muito comum algumas confusões das terminologias. Tais como filmes de ficção científica, animação digital, CAD. Tais como:

A realidade virtual é feita para o usuário, portanto, orientada a usuário, a quem observará e interagirá com o ambiente virtual (que se refere a um mundo virtual implementado com recursos computacionais).

Mais imersiva pelo usuário ter uma forte sensação de que está realmente naquele mundo (mundo virtual).

Mais interativa por poder modificar e influenciar o comportamento dos objetos virtuais.

Mais intuitiva pois existe pouca ou nenhuma dificuldade em manipular as interfaces computacionais entre o usuário e o computador.

Faz um processo de transformação (em textura e geometria) do objeto em tempo real entre o mundo real e virtual.

Mal-estar da realidade virtual

O termo Mal-estar da realidade virtual, vem do inglês Virtual Reality sickness. Ela ocorre quando a exposição do individuo ao ambiente é muito prolongada, os sintomas são semelhante ao ocorrido quando se viaja de carro ou avião, e o seu corpo não consegue acompanhar o movimento do olho por conta da velocidade, acarretando em enjoos, dores de cabeça, ocorre da pessoa ficar desorientada, vômito e náuseas. Porém os enjoos provocados pela realidade virtual se diferem aos do causados por movimentos, pois não incluem a velocidade do movimento do corpo ao motivo, e sim a exposição a uma luz que pode causar uma desorientação levando a pessoa a sentir tais sintomas.

Técnicas para redução de enjoos durante o uso de RV: A utilização de um fundo estático no final das imagens projetada nos óculos, capacetes ou cavernas digitais, para que sirvam como referencial do usuário, assim podendo diminuir a quantidade de informação assimilada por segundo pelos seu olhos, diminuindo a ocorrência de enjoos. Outro método utilizado por desenvolvedores, e a não criação ou a redução das movimentações dentro da simulação que não são comuns ao corpo humano, como o teleporte, o efeito de flutuabilidade em gravidade zero e uma diminuição abrupta do campo de visão do usuário.

Aplicações

A realidade virtual tem vindo a conhecer uma grande expansão em áreas como:

Jogos e entretenimento: A realidade virtual no mundo dos jogos vem crescendo a cada ano. Já existem centenas de jogos, desde experiências simples como simuladores para tarefas cotidianas, como também jogos famosos como "Skyrim" e "Resident Evil 7".

Apesar de todo o investimento e o crescimento que a Realidade Virtual teve ao longo desses últimos anos, ainda há algo segurando-a de se expandir ainda mais, que é o alto preço dos equipamentos necessários(óculos, controles). E por causa disso, empresas tentam disponibilizar de novas maneiras de introduzir os jogos de Realidade Virtual para as pessoas que não podem adquirir os equipamentos, e assim estimulá-las a aquecer esse mercado. Exemplo disso, a Google, criou e disponibilizou vários experimentos e protótipos de simuladores e jogos de VR, que podem ser jogados no PC ou no smartphone, sem os óculos. O Web VR Experiments é uma loja de simuladores e jogos, todos gratuitos, onde pode-se testar todos no próprio navegador. Todos os experimentos possuem um link para seus respetivos códigos fonte no GitHub para desenvolvedores interessados em criar e publicar suas criações no site.

Comunicação à distância, com aplicações para a educação: Algumas escolas e universidades de todo o mundo já utilizam a Realidade Virtual para melhorar a aprendizagem dos alunos, principalmente na educação à distância (EAD), "trazendo" o aluno para mais perto do conteúdo e do professor. O uso da RV tem vários benefícios entre eles: envolvimento imediato, melhora da compreensão de assuntos complexos, melhora da absorção do conteúdo e reduz distrações. E não é só na EAD, nas salas de aula também, o Google criou um projeto chamado "Expeditions", onde simula centenas de locais diferentes para as crianças, utilizando dos óculos de Realidade Virtual, poderem explorar e aprender mais dinamicamente o conteúdo.

Simulação e treino de pilotos de avião: Mesmo sendo uma ideia relativamente nova, os primeiros passos estão sendo dados aos poucos. O treinamento de pilotos de avião está começando a mudar, exemplo disso é o treinamento da Força Aérea dos Estados Unidos que pretende mudar toda a dinâmica do treinamento de seus militares usando a Realidade Virtual. De acordo com eles, o treinamento tradicional que era feito antes com simuladores de voo levavam cerca de 28 semanas, além de custarem aproximadamente U$ 3 milhões, com a adição da Realidade Virtual o tempo de treinamento em um primeiro momento deve ser realizado em 20 semanas, e custará cerca de U$ 5 mil (por aluno), uma melhora incrível tanto em tempo de treinamento, quanto em gastos.[9] E essa mudança não vem só para os pilotos, uma empresa alemã, já desenvolveu um aparelho que combina a Realidade Virtual com o exercício físico, simulando saltos de paraquedas.

A Realidade Virtual também já está sendo implementada no treinamento para a aviação civil. Simuladores foram criados para serem usados no treinamento das tripulações de cabine de aviões, complementando o treinamento tradicional, contribuindo para o aprendizado dos procedimentos de segurança e de emergência.

Teleconferência: É uma ideia que tem sido abordada pela Realidade Virtual, visando aprimorar as teleconferências atuais, que dispõem apenas de áudio e vídeo. Com o adeno da RV a experiência de imersão seria muito maior, a experiência de estar conversando pessoalmente com alguém seria muito boa, tanto para uma reunião formal quanto para aproximar pessoas que estão distantes.

Embora ainda sejam ideias em desenvolvimento são um bom prognóstico do que as teleconferências, ou simplesmente chamadas em vídeo, podem se tornar daqui a alguns anos. Já houve eventos relacionados com tecnologia onde foi testada tal funcionalidade da Realidade Virtual. Apesar de ser ainda um protótipo e ainda faltarem tecnologias para aprimorar a experiência, pode-se considerar ter dado um bom primeiro passo.

Conceção de projetos para design, arquitetura e urbanismo: A fim de interagir melhor com universo tridimensional a Realidade Virtual é utilizada nesse meio como forma de imersão em espaços multifacetados, pois muitos usuários ou clientes não conseguem visualizar os conceitos e características de um determinado produto ou serviço em formato tridimensional como os profissionais da área, portanto para que os usuários possam pensar além da dimensão 2D, o uso da realidade virtual os transportará para outra dimensão, sair de um papel ou tela e pensar que os usuários poderão ver o que está à sua frente mas também terá de ter a perceção do que está ao seu redor e atrás de si, acima e em baixo, trará uma a noção de distância e perspetiva.

Sabendo disso, no universo da arquitetura, urbanismo e paisagismo ficará muito mais fácil que os clientes de um arquiteto consiga visualizar por completo um projeto arquitetónico, fazendo com que esses clientes "entrem" nos projetos arquitetónicos virtuais, mas também possam, depois da experiência, compartilhar suas impressões, sem antes mesmo ter sido construído, tudo através dessa realidade virtual imersiva, por sua vez o projeto poderá sofrer modificações ao gosto do cliente antes mesmo que o projeto entre em vigor, assim reduzindo os custos comparado com uma alteração tardia.

No ambiente de concept design aplica-se a mesma ideia sobre o uso da realidade virtual, porém voltada para transmitir uma representação visual de um design, conceito, filmes, vídeo games, ou revistas e livros antes do produto final.

Engenharias: A aplicação da realidade virtual na engenharia auxilia no processo de aprendizagem dos alunos, pois a engenharia tem como fundamentação aplicar conhecimentos científicos e empíricos para construção de estruturas, equipamentos e dispositivos que baseiam-se na compreensão dos conceitos ou processos físicos e matemáticos, esses por sua vez são difíceis de serem compreendidos devido aos conceitos abstratos da ciência exata. A alternativa mais utilizada para ensino é a construção de protótipos, que geralmente têm custos elevados. Denominada de Engenharia Virtual (EV) , a realidade virtual atua com a finalidade de ajudar na compreensão dos conceitos abstratos da física e da matemática, criando por sua vez mundos virtuais, protótipos de máquinas, equipamentos e simulações de processos, podendo assim "materializar" as informações aprendidas.

Segurança Pública (Treinamento de Militares): A realidade virtual vem sendo usado em todas as 3 áreas do serviço militar, isso inclui marinha, exercito e aeronáutica. Ela vem sendo utilizada principalmente em treinamentos de situação de perigo, em que o soldado possa aprender a reagir a tais situações, com tal mecanismo a exemplo é possível o treinamento em situações de risco de morte ou ferimentos graves, e onde o soldado em si não sofrera nenhum risco real. Outra utilização do sistema de realidade virtual é para tratamento de soldados com transtornos pós-traumáticos de guerra, onde ele pode reaprender a se controlar em situações de perigo em uma zona mais ''segura''.

Medicina: A Realidade Virtual é aplicada na medicina em diversos aspetos, entre eles, os principais são: tratamento da dor, treinamento cirúrgico e tratamento de transtornos e fobias:

Tratamento de dor: Nos Estados Unidos, foi descoberto que ao desviar a atenção do paciente da dor, pode reduzir cerca de 25% do sofrimento, e por isso a RV foi implantada em muitos casos devido ao grande nível de imersão que ela pode prover ao paciente e assim ter resultados mais promissores. Um uso bastante eficiente é para a vacinação das crianças, que se distraem facilmente com desenhos e jogos providos pela RV e não sentem a agulha. Estudos estão sendo feitos para que o uso da RV, na distração da dor, no futuro, possa através de estímulos no cérebro ativar bloquear os recetores de dor, da mesma forma em que um analgésico agiria.

Treinamento cirúrgico: A RV , por poder recriar várias vezes uma cena fictícia e realista ao mesmo tempo, é perfeita para o treinamento de profissionais da saúde como: médicos, enfermeiros e cuidadores de pacientes. A RV já é aplicada em procedimentos como cirurgias e trabalhos de parto para o treinamento de novos médicos por ter funcionalidades de poderem repetir operações quantas vezes forem necessárias, com 0% de risco para pacientes. Além de poderem ser testados novos procedimentos e práticas e ter feedbacks instantâneos sobre o que acontece durante o procedimento virtual.

Tratamento de transtornos e fobias: O uso da RV na psicologia vem como mais uma técnica para complementar o tratamento de diversos transtornos e fobias, tais como: transtorno do pânico, medo de injeções e agulhas, aerofobia(medo de andar de avião), transtorno obsessivo compulsivo(TOC), ansiedade e muitos outros. O paciente será colocado aos poucos em frente a seus medos, semelhante a um videogame, o paciente vai subindo de nível aos poucos. Durante o tratamento com RV será avaliado o nível de estresse do paciente e é geralmente associado a outros tipos de tratamento, o principal, a hipnose, para que a experiência seja a mais real possível para o paciente. De acordo com profissionais da área o uso da RV consegue ser muito abrangente, ou seja, possui tratamento para vários tipos de fobias e transtornos, facilita o processo terapêutico e melhora os resultados.

O QUE É REALIDADE VIRTUAL

Realidade virtual é, um ambiente virtual no qual o usuário pode se inserir como se estivesse mesmo ali, mas tudo não passa de um sistema computacional. A tecnologia induz efeitos visuais e sonoros, permitindo total imersão no ambiente simulado virtualmente. O usuário pode interagir ou não com o que vê ao seu redor, dependendo das possibilidades do sistema utilizado.

Ao longo dos anos e com a evolução da tecnologia, a realidade virtual ganhou nuances diferentes. Hoje, por exemplo, ela tem como base displays estereoscópicos (tais como os populares headsets, óculos especiais para exibir o ambiente simulado), que servem como o meio pelo qual o usuário se conecta com o mundo virtual. No entanto, sua história é bem mais complexa do que isso, conforme você poderá ver a seguir.

Variações do conceito realidade virtual ao longo dos anos

Os primeiros usos do conceito de realidade virtual (embora não como a conhecemos hoje) datam do ano de 1938, quando o autor francês Antonin Artaud usou o termo em seu livro Le Théâtre et son double, sugerindo um teatro onde "a ilusão de personagens (...) criava uma realidade virtual". Ainda, os monóculos com imagens de pontos turísticos, simulando efeito 3D, já buscavam "transportar" pessoas para outros lugares, o que prova que essa vontade de se "teletransportar" existe há bastante tempo no imaginário do ser humano.

Myron Krueger e a "realidade artificial", que antecedeu a realidade virtual

Nos anos 1970, Myron Krueger, artista digital responsável por desenvolver algumas das primeiras instalações interativas, já utilizava o termo "realidade artificial" em seus estudos de combinação entre computadores e outros sistemas de vídeo. Já o termo "realidade virtual" tal como é conhecido atualmente é creditado como de autoria de Jaron Lanier, fundador da VPL Research. quando, no início dos anos 1980, ele o utilizou para diferenciar as simulações tradicionais realizadas por computadores de simulações envolvendo múltiplos usuários, em um ambiente compartilhado (tal como ocorrem em jogos que usam a realidade virtual).

Óculos de realidade virtual: como eles funcionam?

É comum que esse questionamento surja quando nos deparamos com os famosos óculos (ou headsets) de realidade virtual. Como, para forjar a realidade, uma imagem plana não bastaria, a realidade virtual cria uma ilusão de profundidade através da estereoscopia, onde duas imagens diferentes são geradas, uma para cada olho. Assim, o cérebro interpreta que as duas são uma só, o que forja a sensação de realidade.

Essa tecnologia de realidade virtual, que começou com fotos, pode ser também usada em filmes e outros ambientes tridimensionais gerados no computador (como é o caso dos games). Mas a tecnologia usada pela realidade virtual não para por aí: além de criar essa ilusão para o cérebro, os óculos mais modernos permitem que o cenário interaja com o movimento da cabeça do usuário. Assim, diferente dos óculos 3D do cinema, a visão é completamente sobreposta, o que faz com a imagem não permaneça estática em um ponto, mas acompanhe completamente qualquer movimentação do usuário, que pode ter uma visão completa do ambiente no qual está virtualmente inserido.

Realidade virtual hoje em dia

O termo "realidade virtual" está ainda mais difundido nos anos 2010, parte graças a produtos como o Oculus Rift ou o Samsung Gear VR. Além disso, os jogos têm contribuído muito para a popularização da tecnologia, uma vez que contam com estações como a Virtualizer, da Cyberith, que permitem ao jogador sentir-se, literalmente, dentro do game.

Além dos games, no entanto, a realidade virtual é empregada em diversas outras funções, como em treinamentos para soldados no exército estadunidense. Psicólogos também utilizam óculos de realidade virtual para tratar fobias em pacientes, prática que vem mostrando resultados positivos. E treinamentos diversos vêm sendo feitos em realidade virtual, protegendo a integridade física dos indivíduos enquanto eles realizam as ações no ambiente simulado.