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.
A 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.
A 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
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
O objetivo é incorporar estes três componentes em uma unidade, armazenada em um dispositivo para se prender como um cinto, que transmite informações sem fio para um visor que lembra um par de óculos. Vamos dar uma olhada em cada um dos componentes deste sistema.
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.
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.
A 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.
Mas 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
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.
Mas 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.
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