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Virtualidade imersiva e interativa baseada em cloud computing

Suporte e desenvolvimento de conteúdos distribuídos multiusuários de realidade virtual e aumentada para TV digital, Dispositivos Móveis e PCs dentro do âmbito do projeto XPTA.

Projetos

Todos os projetos aqui listados serão liberados em formato de código aberto.


Oficinas

Visão geral

O recente crescimento de computação em nuvem (cloud computing), com novas plataformas para computação e armazenamento de dados distribuídos, abre uma nova fronteira para tecnologias audiovisuais distribuídas, que não precisam mais ser limitadas à transmissão de vídeo e imagens estáticas e não interativas. De fato, os recentes desenvolvimentos da área ainda são orientados para aplicações mais tradicionais, como editores de texto, planilhas e armazenamento de imagens e vídeos. Há a distinta falta de suporte para aplicações deste gênero, colaborativas, na área de realidade virtual e aumentada, com suporte a multiusuários, que amplie a classe de aplicações principalmente para manipulação de conteúdos digitais.

A realidade virtual envolve tecnologias revolucionárias para o desenvolvimento de aplicações, em função de novas possibilidades que oferece para interfaceamento com o uso de dispositivos multi-sensoriais, navegação em espaços tridimensionais, imersão no contexto da aplicação e interação em tempo real. Paralelamente, a visualização científica em ambientes distribuídos vem tendo importância crescente, por permitir a interação de especialistas localizados remotamente, com o suporte de recursos gráficos, em tempo real. Na área de TV Digital (TVD) novos sistemas têm sido propostos visando promover interação entre os usuários finais (assistentes de TV em casa) e o gerador/difusor de conteúdos digitais (emissoras) através do sistema de TVD, via um canal de retorno, desde a residência do usuário até a emissora. As possibilidades de interação, seja com a emissora, seja entre usuários, através de aplicações colaborativas, é ainda objeto de pesquisas e abre novas e grandes perspectivas para o uso da TVD. O emprego de conteúdos multimídia e de técnicas de realidade virtual (RV) em ambientes distribuídos, no contexto de TVD, é tema desafiador e certamente traz grandes mudanças à maneira de uso da difusão de conteúdos televisivos. Da mesma forma, o uso da infra-estrutura de comunicação móvel, na qual o usuário não precisa mais ficar estático, isto é, preso a um mesmo local, oferece novas possibilidades, A evolução das tecnologias de tele-comunicações para telefonia e dados digitais (p.ex.3G) também abre espaço para o desenvolvimento de aplicações multimídia distribuídas colaborativas envolvendo RV e conteúdos digitais.

Entretanto, hoje é ainda difícil desenvolver aplicações de realidade virtual e aumentada, colaborativas, em rede aberta, devido tanto à dificuldade de sincronizar os usuários quanto de transferir grandes quantidades de dados em tempo real. A infra-estrutura de internet atual, no entanto, já permite que estas aplicações sejam desenvolvidas com sucesso, mas desenvolvedores se beneficiariam profundamente de uma plataforma (ou framework) que lidasse com os aspectos complexos de computação em nuvem e os liberasse para focar na funcionalidade principal de seus aplicativos.

Em particular, um framework de cloud computing orientado para tecnologias audiovisuais deve contemplar:

  • sincronização e transferência de dados, abstraindo a complexidade de transmissão via rede, de forma a facilitar o desenvolvimento e uso de aplicações audiovisuais interativas e imersivas distribuídas. Em especial, transmissão de vídeo, áudio, imagens e modelos 3D em tempo real;
  • suporte a múltiplas plataformas (PCs, móveis, TV digital, etc) e infra-estruturas de rede (3G, Internet, Internet2) integradamente, lidando com gargalos de processamento e rede de forma automática;
  • integração de um PC doméstico com ambiente de TV digital interativa para viabilizar as apresentações/execuções na TV;
  • integração com ferramentas de computação gráfica, realidade virtual e realidade aumentada.

O projeto que aqui se propõe-se trata de uma plataforma para virtualidade imersiva e interativa baseada em cloud computing, isto é, do desenvolvimento de um framework básico de comunicação em nuvem com suporte e desenvolvimento de conteúdos distribuídos multiusuários de realidade virtual e aumentada para TV digital, dispositivos móveis (smartphones, PDAs) e computadores pessoais, incluindo, além do código, documentação e exemplos básicos do emprego deste framework, através de projetos específicos, e também suporte a seu uso pelos laboratórios consorciados.

A Figura 1 mostra a visão geral deste Projeto. O laboratório Principal (GSDR/LINCE -UFSCar) irá prover para os demais laboratórios o framework que permitirá a comunicação, a sincronização dos dados e a interoperabilidade das aplicações. Além disso, esse laboratório desenvolverá um Mini-Cave (3 lados), ou seja, um ambiente imersivo de realidade virtual e aumentada. Cada laboratório consorciado irá focar em determinada modalidade de aplicação, por exemplo, aplicações de Realidade Aumentada, Computadores Pessoais, TV Digital Interativa e de Multiprojeção. Além de explorarem os recursos da sua modalidade, irão realizar a integração com o framework disponibilizado pelo laboratório Principal. Como consequência, usuários localizados geograficamente distantes poderão se envolver nas mesmas tarefas, como, por exemplo, na visualização e interação com a mesma aplicação (Trabalho Colaborativo) e usar recursos mútuos.

Visão geral Projeto de Excelência na área de Tecnologias Audiovisuais

Esse projeto ocorre durante o ano de 2010 e é uma parceria entre os laboratórios GSDR/LINCE (Grupo de Sistemas Distribuídos e Redes/Laboratório para Inovação em Computação e Engenharia) da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), que desenvolverá o Projeto de Excelência e os seguintes laboratórios consorciados: Universidade Federal do Pará (UFPA, Belém), Universidade Federal da Paraíba (UFPB, João Pessoa), Corollarium Tecnologia (SP), Universidade Estadual Paulista (UNESP, Bauru) e Abútua Tecnologia (Sorocaba - SP), se ocuparão do desenvolvimento de aplicações específicas. Os laboratórios são de diferentes localidades, nas regiões Sudeste, Norte e Nordeste do Brasil, auxiliando na ampla divulgação e difusão dos resultados; também possuem experiência anterior no desenvolvimento de aplicações de Realidade Virtual e expertise nas linhas dos projetos propostos, que cobrem diversas áreas do conhecimento e de cultura.

O fator inicial de motivação desse projeto é que o Trabalho Colaborativo tem uma vasta aplicabilidade e já se difundiu nos mais diversos ambientes de trabalho em grupo. Várias aplicações, como, por exemplo, o Google Docs, acabaram com as barreiras de tempo e disposição geográfica existentes nas interações dos membros de um grupo, possibilitando a comunicação desses de maneira ubíqua e trivial. Porém, tratando-se de aplicações imersivas e interativas, as soluções encontradas na literatura são limitadas; por exemplo, geralmente não suportam dispositivos de multiprojeção, como um mini-CAVE (sala com imagens projetadas em todas as suas paredes, e potencialmente chão e teto; ou são limitadas a um domínio específico de problema. Possuem também limitações para trabalhar com grandes quantidades de dados em tempo real, especialmente em internet. Essa falta de uma solução estimula o desenvolvimento deste projeto e abre diversos pontos de pesquisa.

Outro fato motivador é que como as aplicações de Realidade Virtual/Realidade Aumentada/TV Digital possibilitam a interação, então é natural que seja necessário o envolvimento imersivo de usuários com simulações por intermédio de dispositivos de visualização 3D, dispositivos de sensação de toque (dispositivos haptic) e por dispositivos que capturam os movimentos dos usuários. Assim, a junção dessas aplicações com o Trabalho Colaborativo é um caminho natural da evolução tecnológica. Além disso, a criação de um framework que forneça os recursos para o desenvolvimento e execução de aplicações de Realidade Virtual/Realidade Aumentada/TV Digital Cooperativas, interativas e podendo ser exibidas em dispositivos de multiprojeção impulsiona esse projeto. Essas características abrem diversas oportunidades para a geração de contribuições científicas, com alcance global. O projeto de Excelência também montará um ambiente de Realidade Virtual completo, que poderá ser usado localmente e também remotamente pelos laboratórios consorciados através do framework proposto.

Resultados

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