CIÊNCIA E TECNOLOGIA

Realidade Aumentada

ra7Realidade Aumentada é definida usualmente como a sobreposição de objetos virtuais tridimensionais, gerados por computador, com um ambiente real, por meio de algum dispositivo tecnológico. Entretanto, esta conceituação é muito geral e só fica clara com sua inserção em um contexto mais amplo: o da Realidade Misturada. A Realidade Misturada, misturando o real com o virtual, abrange duas possibilidades: a Realidade Aumentada, cujo ambiente predominante é o mundo real, e a Virtualidade Aumentada, cujo ambiente predominante é o mundo virtual. Pode-se dizer, então, que a Realidade Aumentada é uma particularização da Realidade Misturada.

A Figura 1 apresenta o diagrama adaptado de realidade/virtualidade contínua, mostrando as possibilidades gradativas de sobreposição do real com o virtual e vice-versa. Realidade Aumentada proporciona ao usuário uma interação segura, sem necessidade de treinamento, uma vez que ele pode trazer para o seu ambiente real objetos virtuais, incrementando e aumentando a visão que ele tem do mundo real.  Isto é obtido, através de técnicas de visão computacional e de computação gráfica/realidade virtual, resultando na sobreposição de objetos virtuais com o mundo real.

Além de permitir que objetos virtuais possam ser introduzidos em ambientes reais, a Realidade Aumentada proporciona também, ao usuário, o manuseio desses objetos com as próprias mãos, possibilitando uma interação atrativa e motivadora com o ambiente.

No entanto, para que os objetos virtuais façam parte do ambiente real e sejam manuseados, deve-se utilizar um software com capacidade de visão do ambiente real e de posicionamento dos objetos virtuais, além de acionar dispositivos tecnológicos apropriados para Realidade Aumentada.

Apesar de grande parte dos dispositivos utilizados em um ambiente de Realidade Virtual poderem ser utilizados em ambientes de Realidade Aumentada, existem casos onde é necessário que haja algumas adaptações. Por conseguinte, as principais diferenças encontradas entre esses dispositivos tecnológicos estão situadas nos displays e rastreadores.

O real e o virtual

ra8Os videogames têm nos entretido há quase 30 anos, desde que o Pong foi lançado para os fliperamas no início da década de 70. Deste então, os gráficos de computadores ficaram muito mais sofisticados e, em breve, os jogos gráficos vão parecer muito reais. Nos próximos 10 anos, os pesquisadores planejam tirar os gráficos da tela da TV ou do monitor do computador e integrá-los aos ambientes do mundo real. Esta nova tecnologia, chamada de realidade aumentada, tornará ainda mais estreita a linha que separa o que é real do que é virtual.

Entre a realidade virtual (que cria ambientes gerados por computador) e o mundo real, a realidade aumentada está mais próxima do mundo real. Ela adiciona gráficos, sons, sensações táteis e cheiros ao mundo natural como ele é. É de se esperar que os jogos liderem o desenvolvimento da realidade aumentada, mas esta tecnologia terá muitas aplicações. Todos, desde turistas a tropas militares, vão usufruir da possibilidade de colocar gráficos gerados por computador em seu campo de visão.

 

 

ra6A realidade aumentada vai mudar a forma como vemos o mundo. Imagine que você esteja andando ou dirigindo pela rua. Com visores de realidade aumentada, que no futuro vão parecer bastante com um par de óculos, gráficos informativos vão aparecer no seu campo visual e o áudio vai coincidir com o que você vê. Essas informações serão atualizadas continuamente para coincidir com os movimentos da sua cabeça. Neste artigo, falaremos sobre esta tecnologia do futuro, seus componentes e sobre como ela será usada.

Aumentando nosso mundo

A idéia básica da realidade aumentada é sobrepor gráficos, áudio e outras aplicações sensoriais ao ambiente do mundo real em tempo real. Parece muito simples. Além disso, as redes de televisão já não fazem isto com gráficos há décadas? Claro, mas o que as emissoras fazem é exibir um gráfico estático que não se ajusta ao movimento da câmera. A realidade aumentada é muito mais avançada do que qualquer tecnologia que você já tenha visto na TV, apesar das primeiras versões aparecerem nas corridas e jogos de futebol americano, como a Racef/x (em inglês) e a "super-imposted first down line", ambas criadas pela SporTVision (em inglês). Estes sistemas exibem gráficos para apenas um ponto de vista. Os sistemas de realidade aumentada da próxima geração vão exibir gráficos para a perspectiva de cada um dos espectadores.

A realidade aumentada ainda está em um estágio inicial de pesquisa e desenvolvimento em várias universidades e empresas de tecnologia. Daqui a algum tempo, possivelmente no final desta década, veremos o primeiro sistema de realidade aumentada para o mercado de massa, que um pesquisador chama de "Walkman do século XXI". O que ela tenta fazer é, não só sobrepor gráficos a um ambiente real em tempo real, mas também alterar estes gráficos para que acompanhem os movimentos da cabeça e dos olhos do usuário, sempre de acordo com sua perspectiva. Os três componentes necessários para fazer um sistema de realidade aumentada funcionar são:

vídeo-capacete
sistema de rastreamento
capacidade computacional móvel

Vídeo-capacetes

Assim como vemos texto e gráficos gerados por computadores nos monitores, os vídeo-capacetes (HMDs) vão permitir que vejamos gráficos e textos criados por sistemas de realidade aumentada. Até hoje, não foram criados muitos vídeo-capacetes especificamente para a realidade aumentada. A maioria dos visores, que parecem óculos de esqui, foram criados para a realidade virtual. Há dois tipos básicos de HMDs:

vídeo transparente
visor óptico transparente

Os visores de vídeo transparente impedem que o usuário veja o ambiente que o cerca, usando pequenas câmeras de vídeo presas do lado de fora dos óculos para capturar imagens. Do lado de dentro do visor, a imagem de vídeo é exibida em tempo real e os gráficos são sobrepostos ao vídeo. O problema em usar câmeras de vídeo é que há um atraso (lag) no ajuste da imagem quando o usuário move a cabeça.

ra3A maioria das empresas que tem feito visores ópticos transparentes tem tradição no mercado. A Sony fabrica um visor chamado Glasstron. Blair MacIntyre, diretor do Laboratório de Ambientes Aumentados (em inglês) da Geórgia Tech, acredita que o Visor Virtual de Retina da Microvision seja o sistema de realidade aumentada mais promissor. Este dispositivo usa luz para pintar imagens na retina, movendo rapidamente a fonte de luz. O problema do visor da Microvision é que custa cerca de US$ 10 mil. MacIntyre diz que o visor de escaneamento de retina é promissor porque pode ser pequeno. Ele imagina um par de óculos comuns que terá uma fonte de luz ao lado para projetar imagens na retina.

Rastreamento e orientação
O grande desafio daqueles que desenvolvem o projeto de realidade aumentada é a necessidade de saber onde o usuário está localizado. Também há o problema de rastrear o movimento dos olhos e da cabeça do usuário. O sistema de rastreamento tem que reconhecer estes movimentos e projetar os gráficos relacionados ao mundo real que o usuário esteja vendo num dado momento. Atualmente, tanto o visor de vídeo como o óptico transparentes têm atraso na sobreposição devido às tecnologias de rastreamento disponíveis.


Para que a realidade aumentada chegue ao seu potencial máximo, deve ser possível seu uso tanto em ambientes internos quanto externos. Hoje, a melhor tecnologia de rastreamento disponível para grandes áreas abertas é o GPS. No entanto, o receptores GPS têm precisão de 10 a 30 metros, o que não é ruim em grande escala, mas não é bom o suficiente para a realidade aumentada, cuja precisão deve ser medida em milímetros ou menor. Um sistema de realidade aumentada seria inútil se os gráficos projetados estivessem a uma distância de 10 a 30 metros daquilo que você estivesse olhando de verdade.

ra1Mas há maneiras de aumentar a precisão de rastreamento. Por exemplo, o exército usa múltiplos sinais de GPS. Existe também o GPS diferencial, que usa uma área que já foi pesquisada. O sistema utilizaria um receptor GPS com uma antena, cuja localização é conhecida precisamente, para localizar você dentro daquela área. Isto vai permitir que os usuários saibam com exatidão o quão imprecisos são seus receptores GPS, e poderão ajustar o sistema de realidade aumentada. O GPS diferencial tem precisão de menos de um metro. Um sistema mais preciso está sendo desenvolvido, conhecido como GPS cinemático de tempo real e pode atingir precisão de centímetros.

O rastreamento é mais fácil em espaços menores do que em maiores. Pesquisadores da Universidade da Carolina do Norte-Chapel Hill desenvolvem um sistema muito preciso que funciona em uma área de aproximadamente 50 metros quadrados. O HiBall Tracking System (em inglês) é um sistema de rastreamento óptico-eletrônico que consiste em duas partes:

seis sensores ópticos colocados no usuário
diodos de emissão de luz infravermelha (LEDs) inseridos em painéis especiais colocados no teto

O sistema usa a localização dos LEDs (que ele conhece), a geometria dos sensores ópticos presos ao usuário (que ele também conhece) e um algoritmo especial para calcular e informar a posição e orientação do usuário. O sistema resolve movimento linear de menos de 0,2 milímetros e movimentos angulares de menos de 0,03 graus. Tem um taxa de atualização de mais de 1.500Hz e a latência é mantida em cerca de um milissegundo.

Capacidade computacional móvel

Para um sistema de realidade aumentada capaz de ser usado, ainda não existe capacidade computacional o suficiente pra criar gráficos 3D. Então, por enquanto, os pesquisadores estão usando o que conseguem aproveitar de laptops e computadores. Somente agora os laptops estão começando a ser equipados com unidades de processamento de gráficos (GPU).
 
A Toshiba acabou de colocar uma GPU da NVidia (em inglês) nos seus notebooks que é capaz de processar mais de 17 milhões de triângulos por segundo e 286 milhões de pixels por segundo, permitindo o uso de programas de processamento intensivo, como jogos 3D. Ainda assim, os notebooks ficam muito atrás - a NVidia desenvolveu um processador de gráficos 3D de 300MHz personalizado para o videogame XBox da Microsoft que pode produzir 150 milhões de polígonos por segundo, e polígonos são mais complicados que triângulos. É possível perceber o quanto os chips gráficos móveis ainda têm que ser desenvolvidos para que possam criar gráficos tão bons quanto os que você vê no seu videogame.

Sistemas 3-D práticos e portáteis não estarão disponíveis antes de 2005, disse MacIntyre. Seu laboratório de pesquisa está usando atualmente um ThinkPad para alimentar seu sistema de realidade aumentada. O máximo do ThinkPad usa um ATIMóvel 128, 16 MB Chip Gráfico

Algumas utilidades da realidade aumentada

Assim que os pesquisadores superarem os desafios que enfrentam, a realidade aumentada poderá estar presente em cada momento de nossas vidas. Ela tem potencial para ser usada em quase todos os setores, entre eles:
manutenção e construção - provavelmente esta será uma das primeiras aplicações da realidade aumentada. Marcadores podem ser presos a um determinado objeto no qual a pessoa esteja trabalhando e o sistema de realidade aumentada pode desenhar gráficos sobre este objeto. Esta é uma forma mais simples de realidade aumentada, pois o sistema só precisa saber onde o usuário está em relação ao objeto que está observando. Não é necessário rastrear a posição física exata da pessoa;

militar - os militares têm desejo de usar a realidade aumentada por décadas. O Departamento de Pesquisa Naval dos Estados Unidos já patrocinou pesquisas sobre realidade aumentada. E a Agência Americana de Projetos de Pesquisa de Defesa Avançada - em inglês (DARPA) criou um projeto de vídeo-capacete (HMD) com um visor que pode ser acoplado a um sistema de informação portátil. O fundamental aqui é que o sistema de realidade aumentada poderia fornecer às tropas informações vitais, como por exemplo, mostrar onde estão as entradas do lado oposto de um prédio, muito parecido com uma visão de raio X. Os visores de realidade aumentada também poderiam realçar os movimentos das tropas e dar aos soldados a habilidade de andar por onde o inimigo não possa vê-los;

informação instantânea - turistas e alunos poderiam usar estes sistemas para aprender mais sobre um determinado evento histórico. Imagine caminhar por um campo de batalha da Guerra Civil e ver a recriação de eventos históricos em um vídeo-capacete de realidade aumentada. Você estaria imerso no evento e a visão seria panorâmica;

jogos - não seria o máximo levar os jogos para a rua? O jogo poderia ser projetado no mundo real à sua volta e você poderia literalmente entrar no jogo como um dos personagens. Um pesquisador australiano criou um protótipo de jogo que combina o famoso Quake com realidade aumentada. Ele colocou um modelo de campus de uma universidade no programa do jogo. Agora, quando usa o sistema, o jogo o envolve de tal forma que ele se sente como se estivesse caminhando pelo campus.

Há centenas de possíveis aplicações para esta tecnologia, jogos e entretenimento são as mais óbvias. Qualquer sistema que forneça informação instantânea para as pessoas, que não demande pesquisa por parte do usuário, é com certeza muito útil para qualquer pessoa em praticamente todos os segmentos. Os sistemas de realidade aumentada vão instantaneamente reconhecer o que a pessoa está olhando e irão exibir os dados relacionados a esta visão.

Ficção científica

Se você pensava que objetos pulando para fora da tela fossem coisa de filme de ficção científica, conheça a Realidade Aumentada.

É impossível que objetos reais interajam com objetos virtuais, ou vice-versa, certo? Errado! Dê as boas vindas a uma tecnologia que já começou a revolucionar a maneira como o ser humano interage com as máquinas (e as máquinas com o ser humano): a Realidade Aumentada, ou (RA). Não se preocupe: ainda estamos longe de acontecimentos como os ilustrados em filmes como Matrix e Exterminador do Futuro, se é que eles serão possíveis algum dia. No momento, as máquinas estão ganhando mais “personalidade”, mas isso só significa que elas estão cada vez mais cordiais e responsivas às ações humanas.

De uma forma simples, Realidade Aumentada é uma tecnologia que permite que o mundo virtual seja misturado ao real, possibilitando maior interação e abrindo uma nova dimensão na maneira como nós executamos tarefas, ou mesmo as que nós incumbimos às máquinas. Assim, se você pensava que objetos pulando para fora da tela eram elementos de filmes de ficção científica, está na hora de mudar seus conceitos. Aliás, o que acontece com a Realidade Aumentada é o contrário: você pulará para dentro do mundo virtual para interagir com objetos que só estão limitados à sua imaginação.

De onde veio isso?

Resumidamente, a Realidade Aumentada teve sua origem em algo muito simples: etiquetas. Os códigos de barras não estavam mais cumprindo com perfeição a tarefa de carregar todas as informações que se queria obter através de sua leitura. Por isso, foram criados os códigos 2D (duas dimensões), que permitiam o armazenamento de muito mais informação do que os códigos de barras. O que isso tem a ver com a Realidade Aumentada? Tudo!

Os códigos bidimensionais são justamente os responsáveis pela possibilidade de projetar objetos virtuais em uma filmagem do mundo real, melhorando as informações exibidas, expandindo as fronteiras da interatividade e até possibilitando que novas tecnologias sejam utilizadas, bem como as atuais se tornem mais precisas. A Realidade Aumentada é utilizada combinando-se um código de duas dimensões com um programa de computador.

O que são os QR Codes?

Conheça a evolução dos códigos de barras que surgiu no Japão e aos poucos está tomando o mundo dos produtos, do entretenimento e da internet!

Todos conhecem os códigos de barras, presentes em todas as partes do mundo, ocupando espaços em embalagens de produtos nos mercados, faturas de banco e até servindo como identificadores para linhas e séries.

Mas existe uma série de limitações com eles, que variam desde capacidade de armazenamento de informações à variação de formatos e tamanho requerido. Como saná-los? Com uma evolução do formato!


qr1

Esta imagem (um tanto bizarra) que você vê acima se trata de um QR code, um novo tipo de código de barras bidimensional. O termo QR deriva de Quick Response, que em inglês significa resposta rápida, transparecendo a intenção do criador de montar um objeto de fácil decodificação e em alta velocidade, geralmente por imagem.

 

Uma capacidade e tanto

Neste pequeno espaço ocupado por ele (até grande nesta página), podem ser armazenadas as seguintes quantidades de caracteres:

•    Numéricos: 7.089.
•    Alfa-numérico: 4.296.
•    Binário (8 bits): 2.953.
•    Kanji/Kana (alfabeto japonês): 1.817.

Que fique claro: estes valores valem apenas para um dos tipos de dados citados e não para a somatória deles (ou seja, 1.817 caracteres japoneses representariam a capacidade máxima).

Isto é possível pela combinação de duas dimensões para a criação e leitura dos pontos (ao contrário do espaçamento e largura para o padrão), sendo que cada região do código QR tem sua própria função, tais como posicionamento, alinhamento, versão da informação e de produto e outras voltadas para segurança.

Segurança para? Simples: precisão de leitura e correção de erros. Sem estes mecanismos e logaritmos seria muito comum um código ser interpretado de modo errôneo, o que criaria um transtorno enorme tanto aos clientes quanto às companhias. Geralmente a taxa de restauração de informação e de correção de erros nos códigos QR flutua de 7% a 30%.

Existem também inúmeros padrões de leitura e de impressão, todos adequados à profundidade de leitura e precisão de equipamentos diferenciados. É importante também pensarmos que o novo formato quebra com o paradigma apenas de uma identificação.

Embora ele tenha sido criado com o propósito original de identificar carros, a sua capacidade de armazenamento variada permite novas ações globais, etiquetagem dinâmica de itens e até mesmo o transporte de dados (imagine a sua identidade em formato digital, contendo seus dados de nascimento, país de origem e tudo mais).

Popularização sem precedentes

Na terra do sol nascente — onde o código viu sua origem no ano de 1994, pelas mãos da companhia Denso-Wave — as coisas estão em funcionamento há um pouco mais tempo (desde janeiro de 1999, quando o padrão JIS X 0510 foi liberado).

Os celulares no Japão também já são preparados para interpretar estes códigos, bastando o cliente bater uma foto com a câmera do aparelho e enviá-la por internet para o banco para receber a cobrança direto em suas mãos e levar o produto mediante recibo no ato. Dinheiro vivo? Esqueça!

E se o Japão servir como algum indicativo, esta onda de QR Codes se alastrará rapidamente pelo mundo inteiro, afinal, mesmo não vindo das próprias fabricantes, os programas para a leitura dos códigos em barra novos já se espalham como infestações. Até mesmo na App Store — loja virtual com programas para o portátil da Apple, o iPhone — já são encontrados vários deles.


Além de um simples código de barras

E falando na disseminação desta nova onda, as grandes empresas já se prepararam lançando anúncios inteiros codificados em forma de códigos QR (geralmente guardando links de internet), esperando que você os interprete com seu celular. Exemplos são a Fast Shop, a Volkswagen, Claro e outras companhias ao redor do globo, que chegam a ocupar outdoors inteiros com uma informação codificada.

Você também pode criar seus próprios códigos QR com muitos serviços online e offline disponíveis aqui mesmo pelo Baixaki (clique aqui para conferir alguns exemplos). É só inserir o que você deseja armazenado (mensagem , link ou outras baboseiras) e mandar gerar a imagem. Ela fica pronta em menos de um segundo!

qr3

Achou isso uma viagem? Acredite, não é nem metade da história. Artistas já utilizam o novo formato e suas capacidades e especificidades para criarem gravuras, composições (rostos, formas geométricas e muito mais) e até interpretações coloridas de poemas, como se a informação não passasse de meros pixels em uma tela ou pontos no papel.
 

Mas a banda pop Pet Shop Boys foi além: em seu trabalho intitulado Integral (2007) foram impressos códigos QR que levavam diretamente para o portal http://www.petshopboys.co.uk, sem contar que o clipe exibia inúmeros outros contendo redirecionamentos diretos para sites a respeito de identidades britânicas e questionamentos acerca de questões de privacidade.

Já viu estes códigos em algum lugar? Se não viu, não se preocupe, pois logo, logo sua hora chegará (é inevitável). Fiquem de olho e compartilhem qualquer achado conosco e com o restante dos usuários

Outras Aplicações e Possibilidades

Ideias inovadoras: Realidade Aumentada: Focalizada na informação
Os ambientes de trabalho actuais estão cada vez mais complexos. Equipamento e sistemas estão mais difíceis de operar. Ao mesmo tempo, os períodos de formação são mais curtos por razões de custos. Como resultado, apoio eficiente para entender sistemas complexos e integrados, tal como a situação criada pela disponibilidade e apresentação da informação tornou-se cada vez mais importante. É aqui que a "Realidade Aumentada", uma nova forma de interacção Homem-Máquina, pode ajudar. As suas aplicações e oportunidades são ilimitadas.

Realidade Aumentada em aplicações industriais

A Formação através da RA permite uma maior orientação para tornar a prática e os custos mais eficientes. Particularmente em indústrias pesadas, onde a formação prática é muito dispendiosa e/ou muito arriscada, a realidade aumentada fornece benefícios substanciais. Esta solução integra informação directamente nos processos do utilizador e deixa as pessoas trabalhar e aprender de uma forma mais directa, rápida e correcta, poupando tempo e reduzindo os erros.

Sendo parte do projecto AMIRE, a Siemens IT Solutions and Services está a criar uma aplicação para formar novos empregados numa refinaria de óleo. De forma a localizar tubos defeituosos de uma forma mais rápida e precisa, a imagem real é aumentada através de um mapa virtual que permite ao empregado identificar mais fácil e correctamente o duplicado no layout esquemático. Informação adicional acerca do sistema mostrado ou do tubo está também disponível ao efectuar o pedido. O utilizador pode decidir de quanta informação suplementar necessita e pedi-la de acordo com o que precisa.

Com a Realidade Aumentada, os pontos problemáticos podem ser mais rapidamente identificados. A manutenção e reparação de sistemas torna-se mais eficiente. Com a ajuda de uma câmara (integrada num PDA ou tablet PC, por exemplo), o sistema reconhece automaticamente o respectivo componente e "impõe" as instruções detalhadas de instalação, directamente sobre a imagem real. Desta forma, até o suporte remoto especializado é possível. Outras aplicações industriais estão no desenvolvimento de produtos (p.e. na industria automóvel) e na engenharia de fábricas ou unidades de produção (p.e. na industria química).

Realidade Aumentada para apresentação e visualização

Durante as apresentações e demonstração de produtos, uma explicação simples e realista pode fazer toda a diferença na decisão de compra do cliente. Também aqui a realidade aumentada surge como uma mais valia.

Fazendo parte de um projecto com uma empresa alemã de electrodomésticos, a Siemens IT Solutions and Services desenvolveu um sistema de suporte onde as imagens reais de um aquecedor eléctrico são aumentadas no PDA ou tablet PC do vendedor por informação suplementar na forma de texto, elementos 2D ou 3D, avatares e animações. O cliente pode usar estes elementos para modificar interactivamente o aquecedor "real" de acordo com os seus desejos e ver a imagem do aquecedor aumentada através destas mudanças no ecrã.

Realidade Aumentada no Museu Guggenheim em Bilbao

A Realidade Aumentada também abre, para além das aplicações industriais, novas oportunidades no turismo, onde as atracções podem transmitir informação para os seus visitantes de maneiras completamente novas e diferentes. Por exemplo: locais históricos podem-se tornar reais, adicionando características virtuais às imagens reais; reconstrução virtual de edifícios antigos no site.

O que inicialmente parecia ficção científica, a Siemens IT Solutions and Services implementou fazendo parte do projecto AMIRE para o Museu Guggenheim de Bilbao. Graças à realidade aumentada, os visitantes recebem novas informações dentro da estrutura e das suas exibições. A aplicação da Siemens IT Solutions and Services guia os visitantes

 


Fonte: http://realidadeaumentada.com.br
       http://informatica.hsw.uol.com.br/realidade-expandida.htm
       http://www.baixaki.com.br/info/1995-o-que-sao-os-qr-codes-.htm
       http://www.swe.siemens.com/PORTUGAL/WEB/PT/SIS/