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FACULDADE MERIDIONAL – IMED

SISTEMAS DE INFORMAÇÃO

Eduardo Luis Lorenzoni Prauze

Como a realidade virtual pode auxiliar no aprimoramento

do ensino de técnicas construtivas na arquitetura

Passo Fundo

2016

2




Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à

Escola de Sistemas de Informação, da Faculdade

Meridional – IMED, como requisito parcial para

obtenção do grau de Bacharel em Sistemas de

Informação, sob a orientação do Prof. Lucas Tonial

Scortegagna e coorientação da Prof. Camila Ricci

Ayres.

Passo Fundo

2016

3




Banca Examinadora:

Prof. Lucas Tonial Scortegagna

Prof. Camila Ricci Ayres

Prof. Amilton Quadros Martins

Passo Fundo

2016

4

RESUMO

O presente trabalho tem como objetivo estudar como uma simulação interativa inserida em

um ambiente de realidade virtual pode auxiliar em um melhor entendimento por parte de

estudantes de arquitetura sobre as diferentes técnicas construtivas de um empreendimento. A

tecnologia necessária para possibilitar a realidade virtual vem avançando cada vez mais

rapidamente, e a sua aplicação na educação pode e deve ser explorada. Após um estudo

prévio sobre as áreas abrangidas nesse estudo, um simulador foi desenvolvido e aplicado em

estudantes voluntários através de uma pesquisa qualitativa. Por meio de questionários, se

provou que a utilização da realidade virtual no aprimoramento do ensino de técnicas

construtivas é eficiente e sua aplicação deve continuar sendo estudada e aperfeiçoada.

Palavras-chave: Realidade virtual. Técnicas construtivas. Educação.

5

ABSTRACT

This work aims to study how an embedded interactive simulation in a virtual reality

environment can assist architecture students to better understand about the different

construction techniques of a building. The technology needed to make the virtual reality

possible is advancing ever more rapidly, and its application in education can and should be

explored. After a preliminary study of the areas covered in this study, a simulator was

developed and applied to student volunteers through a qualitative research. Through

questionnaires, it proved that the use of virtual reality in the enhancing of construction

techniques teaching is effective and its implementation should continue to be studied and

improved.

Keywords: Virtual reality. Construction techniques. Education.

6

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1 - Exemplo de planta baixa 15

Figura 2 - Exemplo de corte de uma edificação, mostrando as partes internas 15

Figura 3 - Exemplo de fachada de um projeto arquitetônico 15

Figura 4 - Exemplo de corte de uma edificação virtual com o uso de BIM 18

Figura 5 - Folheto promocional do Sensorama, evidenciando seus atrativos como som estéreo,

vento e vibrações 22

Figura 6 - Ilustração do fluxo de informações em um sistema de RV 23

Figura 7 - Usuário utilizando o Virtuix Omni, dispositivo que reconhece movimentos físicos e

os envia como comandos de entrada para o computador 24

Figura 8.1 – Kinect 25

Figura 8.2 - Campo de alcance de rastreamento do Kinect 25

Figura 9 - Cabine de tour virtual com projeção de três telas simultâneas, exemplo de

dispositivo visual parcialmente imersivo 26

Figura 10 - HMD CRT desenvolvido pela NASA para fins de treinamento 27

Figura 11 - Oculus Rift Development Kit 2, dispositivo de saída visual escolhido para o

projeto 29

Figura 12 - Protótipo de HMD com fone de ouvido embutido 30

Figura 13 - Dexmo exoesqueleto e seu sistema que permite o tato em objetos virtuais 31

Figura 14 - Inflexion UI Runtime, exemplo de interface 3D 32

Figuras 15.1 e 15.2 - Visualização arquitetônica desenvolvida pela SouthBox 33

Figura 16 - Interactive Virtual Reality Safety Training And Trade Show Demo, desenvolvido

pela Arch Virtual 34

Figura 17 - Interface do sistema de programação da UE4, chamado de blueprints 37

Figura 18 - Interface do Blender com um modelo sendo editado 39

Figura 19 - Planta baixa utilizada para a construção do protótipo 40

Figura 20 - Etapa um do simulador: Obra finalizada 42

Figura 21 – Etapa dois do simulador: Lote com escavações 43

Figura 22 - Etapa três do simulador: Sapatas isoladas posicionadas no solo 43

Figura 23 – Etapa quatro do simulador: Viga baldrame 44

7

Figura 24 – Etapa cinco do simulador: Laje do piso 44

Figura 25 – Etapa seis do simulador: Pilares e vigas 45

Figura 26 – Etapa sete do simulador: Paredes 45

Figura 27 - Etapa oito do simulador: Laje do forro 46

Figura 28 – Etapa nove do simulador: Tesouras e telhado 46

Figura 29 – Fluxograma de atividades 49

Gráfico 1 – Aprovação da ferramenta 52

Gráfico 2 – Importância da ferramenta no ensino da disciplina 53

Gráfico 3 – Comparação do desempenho entre alunos que utilizaram a ferramenta e alunos

que não utilizaram a ferramenta 54

Tabela 1 – Comparação do desempenho dos alunos no questionário e no semestre letivo 54

S U M Á R I O

8

1. Introdução.......................................................................................................................... 10

2. Arquitetura e técnicas construtivas ................................................................................... 12

2.1. Ensino da Arquitetura ................................................................................................ 12

2.2. Técnicas Construtivas ................................................................................................ 13

2.2.1. Projeto ........................................................................................................................ 14

2.3. A dificuldade no aprendizado do tema ...................................................................... 16

2.4. BIM (Building Information Modeling) ...................................................................... 17

2.5. Possibilidade do uso de Realidade Virtual ................................................................ 18

3. realidade virtual ................................................................................................................. 20

3.1. Surgimento de jogos e simuladores ........................................................................... 20

3.2. Definição de Realidade Virtual .................................................................................. 20

3.3. Dispositivos de entrada de dados ............................................................................... 23

3.4. Dispositivos de saída de dados .................................................................................. 25

3.4.1. Dispositivos visuais ................................................................................................... 26

3.4.1.1. Vídeo-Capacete (Head Mounted Display) ......................................................... 27

3.4.1.2. Oculus Rift .......................................................................................................... 28

3.4.2. Dispositivos Auditivos ............................................................................................... 29

3.4.3. Dispositivos físicos .................................................................................................... 30

3.5. Interface do usuário em 3D ........................................................................................ 31

3.6. Realidade virtual na educação ................................................................................... 32

4. Desenvolvimento do protótipo .......................................................................................... 35

4.1. Game Engines ............................................................................................................ 35

4.1.1. Unity3D ..................................................................................................................... 36

4.1.2. Cry Engine ................................................................................................................. 36

4.1.3. Unreal Engine 4 ......................................................................................................... 36

4.2. Ferramenta de Modelagem ........................................................................................ 37

4.2.1. Autodesk 3DS Max .................................................................................................... 38

4.2.2. SketchUp .................................................................................................................... 38

4.2.3. Blender ....................................................................................................................... 39

5. O protótipo ........................................................................................................................ 41

6. Proposta metodológica ...................................................................................................... 48

6.1. Fluxograma de atividades propostas .......................................................................... 48

6.2. Aplicação da ferramenta ............................................................................................ 50

6.3. Análise dos dados ...................................................................................................... 51

7. RESULTADOS E DISCUSSÕES .................................................................................... 52

7.1. Resultados obtidos quanto à aprovação da ferramenta .............................................. 52

9

7.2. Resultados obtidos quanto à eficácia da ferramenta .................................................. 53

7.3. Dificuldades encontradas ........................................................................................... 55

7.4. Resultados gerais ....................................................................................................... 56

8. CONCLUSÕES ................................................................................................................. 57

BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................................... 58

10

1. INTRODUÇÃO

A realidade virtual possibilita a experiência de situações impossíveis no mundo real,

situações que podem nos ajudar a resolver problemas e a melhorar o entendimento sobre

assuntos pertinentes nas mais diversas áreas. Segundo Dantas (2010), simulações com

realidade virtual não são passíveis de indisponibilidades e permitem o acesso remoto, detalhe

que pode ser decisivo em certos casos.

No ramo da construção civil, especialmente na arquitetura, o aprendizado se divide

entre a sala de aula e visitas técnicas às obras em andamento, de acordo com Zevi (1989). Na

sala de aula, o aluno recebe informações referentes à temas práticos, mas com um nível alto

de abstração, prejudicando o entendimento do tema. Visitas técnicas aproximam o estudante

do mundo real fornecendo diferentes estímulos sensoriais como a visão e o tato, porém

apresentam um constante risco de indisponibilidade sem mencionar que a distância entre a

obra e a sala de aula oferece um novo empecilho para a prática.

As possibilidades de aplicações da realidade virtual na educação da arquitetura são

extensas, e utilizando essa tecnologia podemos nos aproximar cada vez mais os alunos da

realidade da sua profissão sem abrir mão da praticidade e disponibilidade da sala de aula.

O tema do estudo foi definido como “Como a realidade virtual pode auxiliar no

aprimoramento do ensino de técnicas construtivas na arquitetura”, e sua delimitação pode ser

definida com o estudo sobre como uma simulação interativa inserida em um ambiente de

realidade virtual pode auxiliar em um melhor entendimento por parte de estudantes de

arquitetura sobre as diferentes técnicas construtivas de um empreendimento.

O problema de pesquisa foi definido sobre como o uso da realidade virtual no ensino

de técnicas construtivas na arquitetura pode resultar em um aprimoramento da aprendizagem,

e baseado nesse problema acredita-se que com o uso de simulações com realidade virtual o

ensino de técnicas construtivas na arquitetura pode ser aprimorado sendo possível passar aos

estudantes uma representação mais fiel do mundo prático, contribuindo para a formação dos

mesmos e resultando no enriquecimento da aprendizagem.

O entendimento de como uma edificação é construída, para os arquitetos, é uma parte

importante da sua formação, e não foi encontrada nenhuma ferramenta que os possibilite

visualizar as etapas de uma construção de forma interativa e educativa em um ambiente de

Realidade Virtual. A criação de uma ferramenta com essas características vai possibilitar a

11

pesquisa sobre como esse tipo de simulador pode aprimorar o aprendizado e a formação de

arquitetos.

O objetivo deste estudo é verificar se é possível aprimorar o ensino de técnicas

construtivas na arquitetura a partir do desenvolvimento de uma simulação com realidade

virtual, além de analisar a aplicabilidade da realidade virtual em problemas atuais; Analisar e

desenvolver uma simulação que auxilie o entendimento das camadas de uma edificação com

realidade virtual; Verificar se o uso da realidade virtual contribuiu para o aprimoramento do

aprendizado dos alunos da arquitetura.

A seguir serão apresentados a pesquisa realizada no campo da arquitetura, a pesquisa

sobre o conceito e aplicações da Realidade Virtual assim como a documentação do protótipo e

a metodologia de aplicação definida.

12

2. ARQUITETURA E TÉCNICAS CONSTRUTIVAS

De acordo com Colin (2000, p. 21), para definirmos o conceito de arquitetura devemos

começar pela palavra arquiteto: Tecton, em grego, significa a junção de peças para construir

algo, e arqui, superioridade. Dessa maneira podemos começar a entender o que é arquitetura e

o que ela significa para nossa sociedade como um todo.

Quando falamos em arquitetura, podemos estar nos referindo a uma profissão, um

produto cultural ou ainda as obras primas que podemos encontrar em diversas cidades do

Brasil e do mundo. De qualquer maneira, não podemos negar que a origem da arquitetura data

dos tempos pré-históricos se considerarmos que ela pode ser o simples ato de organizar

espaços internos e externos com fim de aumentar seu conforto e funcionalidade.

(FLETCHER, 1987, p. 23)

Alguns milênios depois, no início do Império Romano, uma série intitulada Os dez

livros de arquitetura foi escrita por Vitrúvio, considerado o primeiro tratado sobre o assunto

(COLIN, 2000, p. 31). Não somente pelo valor histórico e documental, mas essa série também

foi importante por inspirar diversos trabalhos desde o Renascimento até os dias de hoje.

Após o surgimento da arquitetura, os espaços começaram a ser criados e projetados de

forma mais adequada, considerando nossos gostos e necessidades de forma mais específica.

Assim, com ambientes melhores planejados, a sociedade como um todo também foi se

tornando mais organizada e consequentemente mais desenvolvida.

Em qualquer área do conhecimento humano, um fator essencial para que este

conhecimento seja difundido e desenvolvido é a educação, e com a arquitetura não é

diferente. Um ensino eficiente, com doses equilibradas de teoria e prática pode garantir que

uma área evolua a ponto de melhorar e facilitar a vida da sociedade, e a arquitetura possui

inúmeras técnicas e metodologias de ensino consolidadas em séculos de história.

2.1. Ensino da Arquitetura

Se considerarmos que o conhecimento passado verbalmente de uma pessoa com mais

experiência para uma com intenção de aprender pode ser chamado de ensino, o ensino da

arquitetura começou quando a própria arquitetura surgiu. O ensino formal começou no século

XIX, quando em 1847 foi fundada a Architectural Association, no Reino Unido

(AASCHOOL, 2015).

13

No Brasil, o órgão que regulamenta as escolas de arquitetura é a Associação Brasileira

de Ensino de Arquitetura e Urbanismo, a ABEA (ABEA, 2015). Fundada em 1973, a ABEA é

uma associação “entidade sem fins lucrativos reconhecida por sua intensa e responsável

atuação pela melhoria na qualidade de ensino de arquitetura e urbanismo no Brasil.” (ABEA,

2015).

Segundo Colin (2000, p. 21), o currículo de graduação da arquitetura divide-se em três

diferentes áreas do conhecimento: área técnica; área de humanidades; e área de representação

de projetos. Dentre essas áreas, são ensinadas diversas matérias, como cálculo, desenho,

geometria, matemática, estética, planejamento urbano, paisagismo, morfologia da arquitetura,

história da arquitetura e ainda são realizadas intervenções em sítios históricos, para que os

alunos possam ter uma visão mais realista e prática da própria arquitetura.

A tecnologia é uma grande aliada da arquitetura, já que entre os temas ensinados está a

Computação Gráfica, ensinada desde os anos de 1990 e utilizada para representar de forma

visual e técnica os projetos desenvolvidos (ANDRADE, 2007). Esse ensino de computação

gráfica vai desde o ensino de ferramentas gráficas para substituição dos recursos tradicionais

de desenho até a utilização de recursos que facilitam e aperfeiçoam a idealização do projeto.

Dessa forma, considerando a existência de uma gama extensa de campos de estudo

dentro da área da arquitetura, uma análise foi realizada e as técnicas construtivas

apresentaram um grande potencial a ser explorado pelo estudo em questão, viabilizando o

desenvolvimento da ferramenta para que um objetivo sólido e satisfatório seja alcançado.

2.2. Técnicas Construtivas

Dentre as áreas ensinadas na arquitetura, as técnicas construtivas se destacam como

um assunto fundamental onde os alunos aprendem como funciona a construção dos estudos

preliminares, do anteprojeto e do projeto (AZEREDO, 1997). Para fins de esclarecimento, o

autor ainda diz que ao arquiteto cabe “a criatividade, concepção e aproveitamento do espaço;

cabe a ele entre outras atividades a de elaborar a) os estudos preliminares, b) o anteprojeto e

c) o projeto. Ao construtor cabe materializar o projeto, construindo o edifício”.

Essas técnicas serão a base na qual os alunos irão se apoiar quando forem desenvolver

qualquer projeto, obviamente atribuindo uma importância significativa para esse tema. Com

essa definição, percebendo-se a importância do tema, uma análise de cada etapa foi feita:

14

Estudo preliminar: No estudo preliminar, como o nome sugere, são realizadas as

avaliações do lote a ser utilizado assim como o das opções possíveis, focando nos aspectos

sociais, técnicos e econômicos (AZEREDO, 1997, p. 2).

Para a realização do estudo preliminar, uma visita ao lote deve ser realizada levando

em conta aspectos como tamanho, tipo de solo, se possui rede elétrica e hidrossanitária ou

não, fatores que influenciarão diretamente no projeto. A observação da existência ou não de

mão de obra local também deve ser levada em conta, assim como uma análise do subsolo e da

possível abertura de poços de exploração.

Ante projeto: O anteprojeto pode ser considerado uma etapa mais documental, já que

nele são avaliados o plano diretor do município para determinar se o tipo do edifício é

permitido naquele local, densidade populacional, o código de obras do município referente a

recuo frontal e altura do edifício e por fim dados geográficos como clima, regime de ventos,

latitude e magnitude (AZEREDO, 1997, p. 9).

Nessa etapa são criados desenhos esquemáticos contendo as informações que servirão

como base para uma avaliação de custos e prazos do projeto. Com essas etapas concluídas, o

arquiteto pode então reunir os dados e iniciar o desenvolvimento da parte mais complexa, o

projeto, o qual apresentaremos a seguir.

2.2.1. Projeto

O projeto, segundo Adams e Ching (2001), é o desenvolvimento detalhado e

consequência direta dos estudos preliminares e do anteprojeto. O projeto pode ser dividido em

parte gráfica e parte escrita. A parte escrita consiste nas especificações do projeto, assim

como o orçamento e o memorial. Como esse estudo não visa abordar a parte documental das

técnicas construtivas, a análise e estudo serão feitos baseados na parte gráfica.

Como elementos que compõe a parte gráfica, podemos citar como exemplo a planta,

cortes, fachadas, detalhes arquitetônicos, infra e superestruturas, instalações elétricas e

hidrossanitárias, impermeabilizações e cronograma físio-financeiro (AZEREDO, 1997, P. 9).

Planta: Projeção horizontal da seção reta passando por determinada cota, podendo ser

a planta baixa (representando larguras das paredes, posições e larguras dos vãos, Figura 1),

planta de cobertura (projeção horizontal das formas dos planos inclinados), planta de situação

(representação da posição do edifício dentro do lote) e planta de locação (cotas dos elementos

de fundação e infraestrutura).

15

Figura 1 – Exemplo de planta baixa

Fonte: www.tudoconstrucao.com

Cortes: Projeções verticais para mostrar as partes internas mais importantes,

geralmente são feitos dois. Um corte ao maior comprimento da edificação e o segundo

perpendicular ao primeiro (Figura 2).

Figura 2 – Exemplo de corte de uma edificação, mostrando as partes internas

Fonte: www.construir.arq.br

Fachadas: Projeções verticais de todos os exteriores do edifício (Figura 3).

Figura 3 – Exemplo de fachada de um projeto arquitetônico

Fonte: www.decoraciona.net

16

Detalhes arquitetônicos: Desenhos em dimensões ampliadas de detalhes

arquitetônicos do edifício, com função de permitir um melhor entendimento da obra.

Infra e superestruturas: Representações dos elementos estruturais do edifício como

alvenaria, madeira, concreto e aço.

Instalações elétricas: Desenhos e esquemas da rede elétrica da obra, telefônica e

antenas.

Instalações hidrosanitárias: Desenhos e esquemas das redes de água fria, água

quente, esgoto e gás.

Impermeabilizações: Representação dos produtos e da aplicação do sistema de

impermeabilização.

Cronograma fisiofinanceiro: Calendário gráfico para organização das atividades da

obra.

O entendimento das técnicas construtivas e de que forma elas se relacionam dentro de

uma obra é essencial para o desenvolvimento de um profissional de arquitetura. Dito isto, o

ensino desse tema deve receber uma atenção a mais por necessitar de metodologias que

permitam o entendimento da edificação como um todo e a análise de cada etapa

especificadamente, resultando em um conhecimento essencial para a profissão por parte do

aluno.

2.3. A dificuldade no aprendizado do tema

Como as técnicas construtivas tratam de etapas realizadas no decorrer de uma obra, a

grande parte dos assuntos se referem a temas práticos. Esses temas devem ser ensinados aos

alunos levando em conta a eficiência do aprendizado a partir de diferentes metodologias e

também os riscos e falta de disponibilidade que essas metodologias podem oferecer.

Uma possibilidade são as visitas técnicas, feitas por um grupo de estudantes

acompanhados de um professor a canteiros de obras. Essas visitas permitem que os alunos

vejam com os próprios olhos as etapas e elementos que fazem parte de uma edificação,

possibilitando um maior entendimento além do oferecido em sala de aula. Porém, essas visitas

possuem um grande risco de indisponibilidade, bem como de segurança aos alunos

(GUIMARÃES et al, 2007).

17

Como uma segunda alternativa, Guimarães et al (2007) defende que a utilização de

ferramentas computacionais auxilia a transferência dos afazeres dos canteiros de obra para a

sala de aula, sem os inconvenientes didáticos e de segurança que esses locais oferecem para

os alunos. Os autores ainda afirmam que mesmo utilizando ferramentas computacionais

avançadas, os alunos não sentem o choque de qualidade necessário de que precisam os cursos

ligados a construção civil.

O ensino teórico na sala de aula apresenta um caráter limitado, impossibilitando uma

visão mais próxima da realidade de suas futuras profissões por parte dos alunos. Mesmo com

a utilização de ferramentas computacionais ou de visitas técnicas esporádicas, o entendimento

dos alunos não é completo, deixando uma falha no sistema educacional da área de arquitetura

(GUIMARÃES et al, 2007).

E não somente para disponibilizar uma versão virtual da realidade com a

disponibilidade e praticidade da sala de aula, mas as simulações computacionais podem

também utilizar a tecnologia para criar interatividade entre o aluno e o assunto, o que torna

essa experiência diferenciada e inovadora, ajudando na compreensão da teoria que está sendo

aplicada.

A possibilidade de ver a construção ou desconstrução de uma obra em suas várias

etapas, por diversos ângulos, visualizando os materiais que compõem esta edificação, tendo a

interação de todos esses elementos em tempo real, algo que seria impossível, com a

tecnologia se torna totalmente viável e sem dúvidas possibilita um melhor entendimento por

parte dos alunos.

Existem algumas ferramentas e técnicas disponíveis para auxiliar o entendimento dos

alunos, e a que mais contribuiu para a evolução do tema é a Building Information Modeling -

BIM.

2.4. BIM (Building Information Modeling)

A principal tecnologia que contribuiu para a evolução do ensino das técnicas

construtivas é a BIM (Building Information Modeling), que de acordo com Andrade (2007),

permite viabilizar o gerenciamento dos mais diversos níveis de informações, possibilitando a

obtenção automática de cortes e fachadas (Figura 4).

Essa tecnologia tem permitido a criação de um modelo virtual que simule o real, sendo

que alterações podem ser vistas em qualquer parte da edificação simultaneamente

possibilitando que o aluno entenda as consequências de cada mudança.

18

Figura 4 – Exemplo de corte de uma edificação virtual com o uso de BIM

Fonte: www.engenhariacivildiaria.com

O BIM é utilizado por Ando (2006), que afirma que a utilização da computação

gráfica tridimensional para o ensino de arquitetura uma experiência única e uma contribuição

extraordinária para os alunos.

Por mais interativas e específicas que sejam as ferramentas, elas ainda têm como

característica a não-imersividade e isso pesa já que quanto mais próximo da realidade for a

experiência do aluno com o sistema maior o entendimento do mesmo, seja quanto a materiais,

técnicas, posição dos elementos e partes da edificação.

Para tanto, o estudo de novas tecnologias para o desenvolvimento de ferramentas

voltadas ao ensino da arquitetura por meios imersivos pode e deve ser incentivada,

considerando que suas características convergem com as necessidades desse tema.

2.5. Possibilidade do uso de Realidade Virtual

Se levarmos em conta as necessidades dos estudantes de arquitetura no que diz

respeito ao estudo das técnicas construtivas, como por exemplo a necessidade de interação e

sensação de presença, a busca por novas tecnologias que satisfaçam e possibilitem essa

evolução é inevitável. Essa busca visa a criação de novas ferramentas que auxiliem na

eliminação de problemas como a indisponibilidade das visitas técnicas assim como a

limitação do ensino na sala de aula.

19

A realidade virtual, tecnologia que esta em pleno desenvolvimento, oferece todos

esses pontos, que possibilitam a aplicação e o aprimoramento destas técnicas de

aprendizagem.

No decorrer deste estudo serão analisadas a história da realidade virtual, a sua

definição, os seus usos, dispositivos e de que forma ela pode ser usada para aperfeiçoar o

ensino de técnicas construtivas na arquitetura e consequentemente contribuir para essa que é

considerada uma das áreas mais antigas e belas da humanidade.

20

3. REALIDADE VIRTUAL

Segundo Kirner (2007), Realidade Virtual (RV) é a criação um ambiente

tridimensional com a finalidade de simular a presença física de uma pessoa dentro dele. Esse

ambiente pode ser criado para fins de entretenimento, como em jogos e filmes, como também

para treinamentos e até mesmo para certos tipos de tratamentos. Nesse capítulo será abordado

o seu surgimento, sua evolução e dispositivos e usos atuais.

3.1. Surgimento de jogos e simuladores

Uma simulação pode ser considerada como uma representação de uma determinada

situação em um ambiente virtual ou não virtual. O uso de simuladores virtuais em

treinamentos surgiu na área militar, berço de inúmeras tecnologias que hoje em dia se

tornaram parte do nosso dia a dia (DANTAS, 2010).

A aplicabilidade se deu no fato de que um único erro no mundo real poderia causar um

prejuízo muito grande, tanto financeiramente quanto estrategicamente. Após a popularização

da tecnologia, outras áreas adotaram a ideia de treinar seus profissionais em um ambiente

controlado para reduzir riscos e custos, como a aviação, medicina e recentemente as escolas

de direção. De acordo com Dantas et al (2004, p. 25),

O uso de simulação pode reduzir o tempo de treinamento, orçamento e riscos.

Enquanto projetos reais podem durar semanas ou meses e suas falhas podem ter um

alto custo, estudantes podem simular um modelo de projeto similar em poucas horas,

focalizando sua atenção apenas em eventos relevantes durante a execução do

projeto, segundo as metas educacionais previstas.

Após a popularização da tecnologia, outras áreas adotaram a ideia de treinar seus

profissionais em um ambiente controlado para reduzir riscos e custos, como a aviação,

medicina e recentemente as escolas de direção.

3.2. Definição de Realidade Virtual

Desde o início da sua história o homem sempre buscou expressar a sua realidade e

seus pensamentos, seja por meio de formas de expressão como desenhos, pinturas, teatro,

cinema, entre outras. Isso o possibilitou mostrar para seus semelhantes a sua realidade e seus

21

pensamentos. A tecnologia se desenvolveu, e com o uso dos computadores o homem pôde

aprimorar a qualidade e o impacto dessas representações, tornando-as quase indistinguíveis do

mundo real. Da mesma forma, a representação de situações impossíveis no mundo real

também ganhou espaço, seja como representações artísticas ou para fins de entretenimento.

O mundo virtual foi ganhando cada vez mais espaço, e as tecnologias foram sendo

combinadas para a criação de simulações e experiências cada vez mais realistas e interativas.

O nível de realismo alcançado é tão alto que se confunde com a própria realidade. Diferentes

tipos de dispositivos são usados, com o intuito de envolver o maior número de sentidos

possíveis.

A convergência desses dispositivos com um sistema computacional avançado permite

uma interação muito mais natural por parte do seu humano, já que até então o homem que

precisava se adaptar aos comandos do computador. De acordo com Kirner (2007), essa

interação que ultrapassa os limites da tela e gera ambientes tridimensionais interativos é

chamada de Realidade Virtual.

O termo Realidade Virtual (RV) se refere a uma multimídia interativa que recria um

ambiente em três dimensões e simula a presença física do usuário nesse ambiente, permitindo

a sua interação com esse mundo. A Realidade Virtual recria sensações visuais, sonoras e/ou

táteis e possui inúmeras possibilidades de uso, desde treinamentos e educação até seu óbvio

uso em jogos e outros meios de entretenimento.

As primeiras aparições da realidade virtual apareceram em filmes de ficção científica,

por volta dos anos 50, Pygmalions’s Spetacles, de Stanley G. Weinbaum, mostrava a ideia de

utilizar um óculos tecnológico que permitiria experimentar sensações de cheiros e de imagens

em forma de holograma (DANTAS, 2010).

A primeira tentativa de sucesso utilizando Realidade Virtual aconteceu com o

lançamento do Sensorama (Figura 5), em 1962, pelo americano Morton Heilig, (HEILIG,

2015).

22

Figura 5 - Folheto promocional do Sensorama, evidenciando seus atrativos como som estéreo, vento e

vibrações.

Fonte: http://www.mortonheilig.com/

O sistema mecânico consistia na exibição de um filme em uma tela estereoscópica,

com som estéreo e ainda sensações como vento e aromas. Com o passar do tempo, aplicações

em simuladores militares, simuladores de voo, simuladores aeroespaciais e em jogos foram

contribuindo para a difusão da tecnologia e para o aumento do nível de realismo e imersão.

Em 1991 a Sega anuncia o Sega VR, sistema interativo com fones de ouvido e telas de LCD

montadas em um “capacete”, para ser utilizado juntamente com seus videogames (SEGA,

2015).

Um fator que determina o nível de imersão de um sistema de RV é o quanto o usuário

pode interagir com o ambiente virtual, fator determinado pelas características dos dispositivos

de entrada e saída.

Da mesma forma que nos comunicamos com o mundo real através de nossos sentidos,

a interação com um mundo virtual precisa seguir os mesmos padrões para que se torne uma

experiência imersiva. A cada ação que temos, esperamos uma reação, e isso não é diferente no

mundo da RV. Se virarmos a cabeça, esperamos uma nova percepção sensorial após o

movimento, e essa é a essência da sensação de presença.

De acordo com Rodrigues e Porto(2013),

Na tentativa de garantir que o usuário se sinta imerso e possa interagir com o

ambiente virtual, as tecnologias de saída e entrada de dados associada à RV

objetivam estimular, eficientemente, a maior quantidade de sentidos e capturar com

fidelidade os movimentos dos usuários.( pg. 15)

http://www.mortonheilig.com/

23

Quando se trata de RV, essas interações e diferentes percepções só se tornam possíveis

por meio de dispositivos de entrada e saída desenvolvidos especialmente para esse fim, e estes

são os responsáveis pela maior parte do nível de imersão que a RV irá proporcionar para o

usuário.

A figura 6 explica a dinâmica de comunicação entre um sistema de RV e um

usuário:

Figura 6 - Ilustração do fluxo de informações em um sistema de RV

Fonte: Dantas, 2010

Os dispositivos de entrada e saída possuem cada um suas especificidades e

características, podendo ser selecionados de forma diferente para cada tipo de sistema RV.

3.3. Dispositivos de entrada de dados

Para a RV ser considerada como tal, não basta somente a entrega de informações para

o usuário, mas sim a troca de informações entre usuário-computador, com um nível de

interação suficientemente imersivo. Os dispositivos de saída permitem que o usuário perceba

o mundo virtual a sua volta, enquanto os dispositivos de entrada são os responsáveis por

permitir que ele interaja com o mundo virtual, do contrário a experiência seria somente

passiva.

Segundo Machado e Cardoso (2007), “Dispositivos de Entrada de Dados para sistemas

de RV são utilizados para enviar informações sobre ações do usuário para o sistema”, e com

essas informações tornar a experiência mais realista possível.

24

Esses dispositivos podem, segundo Pimentel (1995), ser classificados em duas

categorias, a) interação; ou b) trajetória; possuindo diferentes níveis de liberdade e captação

de movimentos. A seguir essas duas categorias serão definidas e explicadas.

Interação: Dispositivos de interação, como o nome já diz, são utilizados para permitir

que o usuário interaja com o mundo virtual. A escolha do dispositivo depende do tipo de

realidade virtual que queremos inserir o usuário e também levando em conta o tempo de

resposta do sistema. Um simples mouse ou joystick pode ser considerado um dispositivo de

interação. Dispositivos mais sofisticados permitem uma possibilidade de movimentos muito

maior, como no caso de uma bola isométrica em uma plataforma com botões, uma luva de

dados que reconhece a movimentação da mão humana ou ainda dispositivos mais elaborados

como no caso do Virtuix Omni (VIRTUIX, 2015), que reconhece movimentos humanos como

caminhar e correr e os envia como comandos de entrada (Figura 7).

Figura 7 - Usuário utilizando o Virtuix Omni, dispositivo que reconhece movimentos físicos e os envia como

comandos de entrada para o computador

Fonte: http://www.virtuix.com/products/

Trajetória: Os dispositivos de trajetória servem para mapear a localização de um

objeto, outro dispositivo ou ainda de um indivíduo, baseado em um ponto de referência e

podendo assim representá-los no mundo virtual, tornando a Realidade Virtual muito mais

imersiva. Como exemplo, podemos citar uma câmera que registra os movimentos faciais de

uma pessoa e os reproduz no sistema, técnica conhecida como rastreamento passivo.

Um famoso rastreador passivo é o sistema Kinect (Figura 8.1), desenvolvido pela

Microsoft primeiramente para ser usado juntamente com o seu console Xbox. Esse aparelho

funciona como uma câmera que colocada na frente do usuário que reconhece o seu corpo

(Figura 8.2) e o permite enviar comandos para o videogame através de movimentos corporais

(XBOX, 2015). Também existem sensores que devem ser colocados sobre pontos estratégicos

25

do objeto a ser rastreado, que informam um computador cada uma de suas posições de

maneira singular e são chamados de rastreadores ativos.

Figura 8.1 e 8.2 - Kinect e seu campo de alcance de rastreamento

Fonte: http://www.xbox.com/

Os dispositivos de entrada realizam apenas metade das funções atribuídas à realidade

virtual, já que apenas permitem o envio de comandos e posições para o computador. Para que

dados e respostas possam sair do sistema e chegar até o usuário, são necessários os

dispositivos de saída de dados.

3.4. Dispositivos de saída de dados

Os dispositivos de saída de dados são os responsáveis pela imersão do usuário, e

podem utilizar um ou mais sentidos humanos. De acordo com Dantas (2010), “A maioria das

aplicações de RV é baseada no isolamento dos sentidos, principalmente a visão. Assim, cabe

ao hardware de RV de saída de dados estimular tais sentidos.”. O isolamento de um sentido,

ou de vários, e a sua imersão em um ambiente estereoscópico permite tornar a experiência

virtual quase indistinguível do mundo real pelo cérebro humano.

Podemos citar como dispositivos de saída de dados não imersivos monitores e

autofalantes, incapazes de prover o realismo necessário à uma aplicação de RV. Os

dispositivos utilizados em RV, por sua vez, são conhecidos como imersivos, e contam com

uma variedade de técnicas para o isolamento total do usuário. A seguir serão apresentados os

diferentes tipos e suas aplicações.

http://www.xbox.com/

26

3.4.1. Dispositivos visuais

Uma das percepções que mais contribuem para um maior nível de imersão de uma

aplicação de RV é a visão. Por essa razão, desde seus primeiro protótipos, as aplicações de

RV sempre colocaram os equipamentos ópticos em primeiro plano, valorizando essas

tecnologias. Nos dias de hoje, indiscutivelmente, são os dispositivos visuais que chamam a

atenção de usuários e desenvolvedores, pela sua capacidade de sozinhos nos transportarem

para o mundo virtual.

Podemos dividir os dispositivos visuais em três categorias, de acordo com o nível de

imersão que o dispositivo fornece ao usuário: Não imersivo, parcialmente imersivo e

totalmente imersivos (SILVA et al, 2004). Os não imersivos são os monitores, que funcionam

muito bem como dispositivos de saída, mas não provem uma imersão ao usuário, pois o limite

da visão é o limite físico do monitor. Possuem um preço reduzido e possibilitam o uso de

dispositivos de entrada convencionais como mouse e teclado.

Os parcialmente imersivos, por sua vez, conseguem fornecer um nível maior de

imersão se comparados aos não imersivos, pois terem como característica diversos monitores

acoplados ou telas de projeção funcionando em conjunto (Figura 9). Esses tipos de sistemas

permitem uma imersão maior e ainda a participação de um número maior de pessoas

(RAPOSO et al 2004).

Figura 9 - Cabine de tour virtual com projeção de três telas simultâneas, exemplo de dispositivo visual

parcialmente imersivo.

Fonte: Rodrigues e Porto (2013)

Os dispositivos visuais imersivos, por fim, são aqueles que conseguem o maior nível

de imersão e possibilitam a real experiência da realidade virtual. Como exemplo podemos

citar os Vídeo-Capacetes (Head Mounted Display).

27

3.4.1.1. Vídeo-Capacete (Head Mounted Display)

Os Vídeo-Capacetes (HMD) são os responsáveis pela imersão mais efetiva entre os

dispositivos de RV, e por esse motivo são os dispositivos mais populares. Um HMD é um

conjunto de duas telas acopladas a um capacete, que ao exibir imagens de ângulos distintos,

de acordo com a posição de cada olho, simula a visão humana de uma maneira muito

convincente. Um HMD também possui duas lentes, que ajudam a focalizar as telas que estão

muito perto dos olhos do usuário, certas vezes a milímetros (Rodrigues e Porto 2013).

Os primeiros HMDs concebidos foram feitos com monitores de tubo, e ficaram

conhecidos como HMD CRT. A NASA, associação aeroespacial americana, foi a responsável

pela construção de HMDs CRT para serem usados em simulações de viagens aeroespaciais

(Figura 10).

Figura 10 - HMD CRT desenvolvido pela NASA para fins de treinamento

Fonte: www.oocities.org

O grande problema dos HMD CRT é que esses capacetes eram muito pesados e

colocavam altas voltagens próximas a cabeça do usuário (> 100v), de acordo com Kalawski

(1993). Com a evolução dos monitores e o desenvolvimento tecnologias de telas como LED

(Light-Emitting Diode, Diodo emissor de luz) e OLED (Organic Light-Emitting Diode, Diodo

Orgânico Emissor de Luz), os HMDs foram ficando mais leves e seguros, além de permitir

uma visualização mais definida e consequentemente um nível de imersão maior.

28

Com a tecnologia OLED, os HMDs estão muito mais leves e finos, e algumas das

empresas de tecnologia mais conceituadas do mundo todo estão investindo no

desenvolvimento de seus próprios dispositivos.

Empresas mundiais de renome como Google, Sony e HTC estão entrando no mercado

de Headsets de Realidade Virtual. A Google, com uma proposta diferente das outras,

apresentou um suporte que permite utilizar smartphones de última geração como um display

de RV. O Google CardBoard, apresentado em 2014, fornece uma alternativa mais acessível às

pessoas interessadas em aplicações de RV (GOOGLE, 2015).

Outras empresas dirigiram seus projetos para soluções mais consistentes, onde a

tecnologia de ponta é a característica principal e a performance e o conforto do dispositivo

é o fator de maior importância. Como exemplos podemos citar o Sony Project Morpheus

(SONY, 2015) e HTC Vive (HTC, 2015), ambos ainda em desenvolvimento e com

lançamento previsto para 2016.

O Oculus Rift, HMD criado por um jovem engenheiro de 21 anos e com lançamento

comercial previsto para o primeiro semestre de 2016, foi comprado pela empresa Facebook

em março de 2014 pela quantia de US$ 2 bilhões, fato que atraiu novamente a atenção

mundial em torno de tecnologias de RV, após um tempo de desinteresse. (OCULUS, 2015).

3.4.1.2. Oculus Rift

O Oculus Rift foi prototipado pelo jovem engenheiro Inglês Palmer Luckey, que após

a apresentação da ideia em um site de financiamento coletivo em 2012 reuniu mais de US$ 1

milhão em menos de dois dias (LANG, 2012). Até o momento, foram lançadas duas versões

de desenvolvimento, a DK1(Development Kit 1, Kit de Desenvolvimento 1) no seu primeiro

lançamento em 2012 e a DK2(Development Kit 2, Kit de Desenvolvimento 2) em 2014,

marcando a evolução do dispositivo.

O motivo do lançamento prévio de versões de desenvolvimento se dá pelo fato que os

responsáveis pelo projeto decidiram dar um tempo para os desenvolvedores criarem

aplicações para o dispositivo antes do seu lançamento comercial, que está previsto para início

de 2016 (OCULUS, 2015).

29

Figura 11 - Oculus Rift Development Kit 2, dispositivo de saída visual escolhido para o projeto

Fonte: https://www.oculus.com/en-us/rift/

O Oculus Rift DK2 (Figura 11) foi o dispositivo escolhido para o desenvolvimento do

protótipo desse estudo, levando em conta seu poderoso hardware e facilidade na integração

com ferramentas de desenvolvimento. O Oculus Rift DK2 possui uma tela de OLED com

resolução de 960x1080 para cada olho, taxa de atualização de imagem de 90hz e liberdade de

movimento rotacional de seis níveis (Binstock, 2015).

Ele funciona conectado a um computador com Microsoft Windows que tenha um

hardware avançado, como os requisitos mínimos desejados sendo um processador Intel i5-

4590, 8GB de RAM, entrada USB 3.0 e uma placa de vídeo capaz de suportar o

processamento de imagem com velocidade e precisão, como uma Nvidia GTX 970 ou a AMD

R9 290 (OCULUS, 2015). Possui também um sistema chamado “Constellation”, que com a

ajuda de uma câmera externa funciona como um sensor que rastreia a posição da cabeça do

usuário aumentando ainda mais o nível de precisão e imersão (OCULUS, 2015).

3.4.2. Dispositivos Auditivos

Da mesma forma que através da visão nós reconhecemos o ambiente a nossa volta de

uma forma estereoscópica, a nossa audição também tem uma qualidade semelhante, chamada

de som estéreo. Podemos facilmente identificar de que posição vieram os sons captados por

nossos ouvidos, e esse fator é usado como mais uma possibilidade de imersão por aplicações

de RV.

Se a aplicação for projetada para ser utilizada em uma sala, a possível instalação de

auto-falantes distribuídos em pontos estratégicos do ambiente permite a simulação de som

3D. Em aplicações que utilizam o HMD, os fones de ouvido são uma alternativa que

30

demonstram um ótimo desempenho e resultado final no nível de imersão. Alguns HMDs,

inclusive, vêm com fones de ouvido embutidos (Figura 12).

Figura 12 - Protótipo de HMD com fone de ouvido embutido.

Fonte: www.5dt.com

Dispositivos visuais e auditivos são utilizados na maioria dos sistemas de RV, porém

pesquisas estão sendo realizadas para levar a RV a outro nível, com dispositivos físicos.

3.4.3. Dispositivos físicos

Dispositivos físicos de saída de dados podem simular sensações físicas de objetos

virtuais, e segundo Rodrigues e Porto (2013) são as mais difíceis de serem reproduzidas por

dependerem de ”uma sofisticada interação eletromecânica com o corpo do usuário”.

Como exemplo podemos citar o Falcon, desenvolvido pela Novint (NOVINT, 2015),

que através de um sistema de braços mecânicos permite ao usuário sentir peso, texturas e

respostas do sistema como o coice de um disparo de arma de fogo. Outro exemplo é o

Exoesqueleto mecânico Dexmo, produzido pela Dexta Robotics.

Lançado em maio de 2015 (DEXTA, 2015), o Dexmo permite a captação dos

movimentos da mão e sua representação no mundo virtual funcionando como um dispositivo

de entrada, assim como resposta mecânica a fatores do mundo virtual funcionando como um

dispositivo físico de saída. Ao pressionar um objeto virtual, por exemplo, o sistema mecânico

do Dexmo exerce uma força “impedindo” os dedos de se fecharem, como se o usuário

estivesse sentindo o objeto virtual no mundo real (Figura 13).

http://www.5dt.com/?page_id=36

31

Figura 13 - Dexmo exoesqueleto e seu sistema que permite o tato em objetos virtuais

Fonte: http://www.dextarobotics.com

Combinando os dispositivos de entrada e de saída temos um sistema de comunicação

do sistema de RV funcional, porém o que fará com que essa comunicação se torne efetiva será

a qualidade da interface do usuário em 3D inserida no projeto.

3.5. Interface do usuário em 3D

Segundo Bowman(2004), Interface do usuário (amplamente conhecida pelo seu termo

em inglês, User Interface, ou ainda apenas por UI) é a forma com que a comunicação entre

um usuário e um computador acontece. Ela permite a transcrição dos comandos de entrada do

usuário para a linguagem do computador e a transcrição da resposta do computador para uma

linguagem que possa ser entendida pelo usuário.

Interfaces 2D surgiram junto com os primeiros computadores e foram evoluindo para

facilitar a interação usuário-máquina. Inúmeras pesquisas se dedicam a aprimorar as

interfaces 2D e a entender como elas podem ser usadas de uma forma cada vez mais natural

pelos usuários. O problema é que esse tipo de interface não tem aplicabilidade no mundo da

RV, e a demanda do estudo e desenvolvimento de novas técnicas de interfaces 3D cresce a

cada dia (BOWMAN, 2004).

Uma interface 3D eficiente utiliza o ambiente a seu favor, e facilita a compreensão de

suas possibilidades pelos seus usuários. A Inflexion UI Runtime, desenvolvida pela empresa

Mentor Graphics, oferece essa possibilidade (MENTOR, 2015). Considerada um conjunto de

ferramentas e módulos combinados em um sistema próprio, ela permite o controle das

animações e criações de diferentes tipos de interfaces para os mais variados tipos de sistemas

(Figura 14).

32

Figura 14 - Inflexion UI Runtime, exemplo de interface 3D

Fonte: http://www.mentor.com/

A forma de interação do usuário com um ambiente 3D é completamente diferente da

interação com um ambiente 2D, já que no primeiro ele se encontra inserido no ambiente, e

dessa forma traz consigo suas experiências e conceitos de interação do mundo real. Esses

conceitos trazidos pelo usuário podem e devem ser explorados para a criação de interfaces

projetadas para facilitar a interação do mesmo com o mundo virtual baseado em como ele

interage com o mundo real.

Esse tipo de interação já comum à natureza do ser humano permite que a imersão no

ambiente de RV seja muito maior, aumentando consequentemente a percepção e

entendimento do mesmo sobre o mundo virtual. Esse fator é relevante se levarmos em conta

que esse ambiente pode estar simulando um treinamento ou uma aplicação educativa, cujos

objetivos serão atingidos com uma maior rapidez e facilidade.

3.6. Realidade virtual na educação

A RV vem se tornando muito popular entre pesquisadores de educação, reabilitação e

neurociência, devido a sua natureza multi-sensorial, imersiva e interativa (CHRISTOU, 2010

p. 236). A possibilidade da criação de um ambiente específico para um tipo de tratamento ou

treinamento tornou a RV uma tecnologia muito adotada como meio de ensino em diversas

áreas.

Esse ambiente pode ser uma representação do mundo real, com o benefício de ter

condições e características facilmente ajustáveis e sem risco de indisponibilidade, ou mesmo

um ambiente surreal, desenvolvido para um fim específico e provendo aos seus usuários uma

experiência impossível de ser vivenciada no mundo real.

http://www.mentor.com/

33

No campo da Psicologia, a RV pode ser utilizada no tratamento de fobias, permitindo

aos psicólogos a observação e tratamento de seus pacientes em um ambiente 100%

controlado. Na medicina, a realização de cirurgias em ambientes de RV por estudantes é

possível sem oferecer nenhum tipo de risco a nenhum paciente, tornando essa tecnologia uma

ferramenta robusta na área (CHRISTOU, 2010, p. 239).

Além da inexistência de riscos, outro fator que possibilitou a utilização da RV também

por militares é a sua capacidade tri-dimensional, que auxilia soldados da Forca Aérea,

Exército e Marinha do mundo todo em simulações e treinamentos de voo e pilotagem.

A Arquitetura, área que inspirou este estudo, possui uma das maiores possibilidades de

uso da RV. A criação de ambientes virtuais já é uma realidade comum na Arquitetura, mesmo

com a utilização de sistemas não-imersivos. As necessidades de uma visualização mais

imersiva e interativa apresentadas por esses sistemas convergem perfeitamente com as

características oferecidas pela RV, tornando essa combinação perfeita.

De acordo com Rodrigues e Porto (2013, p. 107), “Devido à tridimensionalidade e a

possibilidade de visualizar diferentes pontos de observação, a RV tem sido considerada uma

ferramenta ímpar no que se refere à percepção, apreciação, avaliação e representação dos

elementos arquitetônicos”. A RV permite ao arquiteto e aos seus clientes a visualização de um

projeto em tempo real, como se fosse possível “visitar” a obra sem que ela nem mesmo tenha

sido construída.

Essa visualização imersiva auxilia tanto o profissional de arquitetura que precisa

de ferramentas para expor os seus projetos quanto alunos de arquitetura que necessitam de

uma forma de interagir com os projetos existentes, desenvolvendo a si mesmos como

profissionais (Figuras 15.1 e 15.2).

Figuras 15.1 e 15.2 - Visualização arquitetônica desenvolvida pela SouthBox

Fonte: http://www.southboxstudio.com, acesso em 20/08/2015

http://www.southboxstudio.com/

34

Mesmo oferecendo todos os benefícios já citados, no entanto, as aplicações de RV

voltadas para a educação da arquitetura ainda são todas parcialmente imersivas, não

aproveitando todas as possibilidades de interatividade que poderiam oferecer (SALA, 2006).

Utilizando uma aplicação de RV imersiva, o exemplo encontrado mais próximo do

sistema proposto nesse estudo foi um sistema para treinamento de segurança do trabalho em

empreendimentos, batizado de “Interactive Virtual Reality Safety Training And Trade Show

Demo” (ARCHVIRTUAL, 2015). Desenvolvido pela empresa Arch Virtual em parceria com

a Atlas Engeneering Services, o sistema permite que profissionais ligados com a construção e

planejamento de empreendimentos possam visitar uma instalação e localizar 12 possíveis

falhas de segurança, ganhando pontos por cada uma encontrada (Figura 16).

Figura 16 - Interactive Virtual Reality Safety Training And Trade Show Demo, desenvolvido pela Arch

Virtual

Fonte: http://archvirtual.com

As possibilidades que a RV apresenta para essa área são incontáveis, e o benefício que

mais ferramentas criadas para esse fim trariam para nossa sociedade são maiores ainda. Feito

o estudo sobre a situação atual do mercado e das ferramentas existentes, as definições do

projeto do protótipo começaram a ser desenvolvidas. No próximo capítulo apresentaremos o

desenvolvimento do protótipo deste estudo.

http://archvirtual.com/

35

4. DESENVOLVIMENTO DO PROTÓTIPO

O desenvolvimento do protótipo que será usado nesse projeto contará com diversas

ferramentas envolvidas, entre elas um software de modelagem 3D que será usado para a

criação dos elementos que farão parte do ambiente, e também uma Game Engine, para

possibilitar o desenvolvimento do ambiente virtual interativo com os elementos criados

anteriormente. Abaixo, as ferramentas foram definidas e analisadas, chegando na decisão de

quais serão usadas neste estudo.

4.1. Game Engines

Game Engine pode ser definido como um software que reúne ferramentas necessárias

para a criação dos elementos de um jogo ou simulador e a colocação desses elementos em um

espaço interativo, “jogável”. Obviamente o desenvolvimento de um jogo vai muito além

disso, mas segundo Jacobson (2005), a Engine é responsável pela criação e gerenciamento dos

principais fatores que o compõe, entre eles:

a) Lógica e interações do usuário: Sequência de fases, acontecimento de eventos a

partir de gatilhos disparados pelo jogador, etc.

b) Física do sistema: O modo com que os objetos dentro de um nível vão colidir, cair

ou serem arremessados.

c) Renderização de texturas e iluminação: Fontes de iluminação dentro de um

ambiente, de que forma os materiais dos objetos vão refletir essa luz e sua aparência.

d) Inteligência artificial: Como os outros personagens do jogo se comportam ou

reagem baseados nas ações do jogador principal

e) Arquitetura de som: Sons do ambiente, sons para determinadas ações do usuário ou

para eventos que vão acontecer no decorrer da história.

Sem dúvidas, as Engines podem ser consideradas como o motor dos jogos e

simuladores atuais, desempenhando um papel essencial para diversas tecnologias, incluindo a

Realidade Virtual. A seguir, três das principais Engines da atualidade serão analisadas,

levando em conta seus principais usos e características.

36

4.1.1. Unity3D

Também conhecida como Unity3D, a Unity é um famoso motor de jogos criado pela

Unity Technologies e está na sua quinta versão, lançada em três de março de 2015 (UNITY,

2015). Possui duas versões, a Unity Pro, versão profissional que conta com ferramentas

adicionais e custa US$ 1.500,00, e versão gratuita, com recursos limitados destinada a

iniciantes ou desenvolvedores amadores.

A Unity é conhecida pela sua portabilidade, o que significa que um projeto criado nela

pode ser exportado para a grande maioria dos sistemas operacionais e videogames da

atualidade, de forma simples e ainda ajustando configurações de desempenho de acordo com

as capacidades de cada plataforma.

A programação pode ser escrita em JavaScript, C# ou Boo, e a Unity ainda possui

sistemas de colisão, suporte para shaders e compatibilidade com navegadores através do plug-

in Unity Web Player.

4.1.2. Cry Engine

A Cry Engine é desenvolvida pela Crytek e ficou conhecida por ser o motor utilizado

no jogo Far Cry (CRYTEK, 2015). Ela é considerada muito poderosa e com uma capacidade

gráfica capaz de rivalizar com a UE4, porém a sua curva de aprendizado é mais longa e leva

mais tempo até que o desenvolvedor consiga utilizar ela produtivamente.

A sua licença é mensal pelo valor de US$ 9,90 e dá acesso total a plataforma. Um

ponto forte da CryEngine é o CryEngine Sandbox, que funciona como um editor para

aumentar a produtividade dos desenvolvedores. O Sandbox permite a edição do jogo em

tempo real possibilitando o teste rápido de novas funcionalidades e o ganho de tempo.

4.1.3. Unreal Engine 4

Unreal Engine 4 (UE4) é o sucessor do UDK e é o mais novo lançamento da empresa

Epic Games (UNREAL, 2015). A UE4 tem um potencial gráfico muito alto, incluindo fatores

como iluminação dinâmica e um sistema de partículas que pode reproduzir mais de um

milhão de partículas de uma só vez.

O detalhe que mais diferencia a UE4 das outras Engines é o seu sistema de

programação por blueprints (Figura 17). Toda a programação continua sendo feita com a

37

linguagem C++, mas o sistema chamado de blueprints tornam esse processo mais simples e

rápido, permitindo que usuários que não possuam conhecimento avançado em programação

possam introduzir lógica às suas aplicações. Usuários avançados podem, obviamente, ter

acesso ao código fonte e ter um controle muito maior sobre os métodos e funções, mas para

quem não possui esse conhecimento esse novo sistema faz uma grande diferença.

Figura 17 - Interface do sistema de programação da UE4, chamado de blueprints

Fonte: https://www.unrealengine.com/

A UE4 permite o desenvolvimento de aplicações em duas e três dimensões, com uma

base de demonstrações e tutoriais para os principais estilos de jogo. Outro detalhe importante

é que essa engine permite o desenvolvimento para PC, Mac, iOS, Android, Xbox One e

PlayStation 4, o que significa que jogos criados na UE4 não poder ser acessados por consoles

antigos.

No seu lançamento, a licença da UE4 custava US$19 por mês mais 5% da receita bruta

dos jogos desenvolvidos com ela. Em 2 de março de 2015, por meio de um anúncio em seu

site oficial, a Epic Games liberou a UE4 de graça, mantendo apenas a porcentagem sobre a

receita dos jogos.

Baseado no estudo das 3 Engines, uma análise foi feita e a Unreal Engine 4 foi

escolhida para o desenvolvimento do protótipo deste projeto, por motivo de sua interface

simples e sistema de programação por blueprints, que vai facilitar a implantação do esquema

lógico do protótipo.

4.2. Ferramenta de Modelagem

O protótipo também possuirá objetos tridimensionais criados em softwares de

modelagem 3D, famosos no mercado de jogos e simuladores. Existem milhares de softwares

38

de modelagem 3D no mercado, alguns voltados para um uso específico como modelagem

para arquitetura ou engenharia mecânica e outros com um vasto campo de possibilidades,

principalmente usados na criação de objetos e personagens para jogos, animações e até

mesmo filmes. Três deles foram selecionados e analisados:

4.2.1. Autodesk 3DS Max

O Autodesk 3DS Max (também conhecido como 3DS Max ou 3DS) é um software de

modelagem e animação 3D, desenvolvido pela Autodesk (AUTODESK, 2015). Ele é um

software de referência no campo da computação gráfica 3D, sendo utilizado em grandes

títulos do cinema como Avatar e Transformers e famosas franquias de videogame como Call

of Duty e Need for Speed.

Ele possui uma arquitetura modular, compatível com vários plug-ins (extensões) e

scripts escritos em uma linguagem própria chamada MaxScript. O software está atualmente

(AUTODESK, 2015) na versão 2016 (3DS Max 2016) e incorpora diferenciais tais como o

motor de renderização Mental Ray e o plugin Shave and HairCut de Joe Alter para

renderização de cabelo e pele.

Outro ponto importante é o sistema de alinhamento de perspectiva, ou Perspective

Match. Ao criar uma cena, o usuário pode facilmente alinhar a perspectiva da cena com a da

imagem de fundo inserida, facilitando muito o trabalho. Na criação do protótipo não será

usada a renderização de uma cena diretamente nos softwares de modelagem 3D, mas esse

aspecto do 3DS Max deve ser ressaltado.

Um ponto negativo do 3DS Max é que ele funciona somente no Windows, perdendo

pontos entre adeptos de outros sistemas operacionais. A licença é paga, com valores a partir

de US$185,00/mês até US$ 1470,00/ano.

4.2.2. SketchUp

Google Sketchup, ou somente SketchUp, é um software de modelagem 3D focado em

áreas como Arquitetura, Design de Interiores, Engenharia Civil e Engenharia Mecânica, e

pertence a empresa Trimble Navigation, comprada pela Google em 2006 (SKETCHUP,

2015). O SketchUp está disponível em duas versões: a SketchUp Make, gratuita, e a

SketchUp Pro, paga e com funcionalidades adicionais.

39

Como o próprio nome já diz, a modelagem é criada a partir de esboços, que

juntamente com uma interface simples e ferramentas intuitivas garante uma curva de

aprendizado relativamente curta. O SketchUp possui um famoso plug-in para integração com

o Google Earth, permitindo a criação de modelos tendo como base uma determinada

localização.

Considerado pelos próprios autores como fácil de usar, o SketchUp é uma

ferramenta muito útil para a criação de modelos profissionais, a partir de esboços ou até

mesmo modelos de arquitetura a partir de plantas-baixas.

4.2.3. Blender

Blender é um software profissional de modelagem 3d de código aberto, desenvolvido

pela Blender Foundation (https://www.blender.org/, 2015). Segundo Britto(2011), “Blender

destaca-se por ser um software pequeno e gratuito”, porém muito poderoso e usado por um

grande número de usuários no mundo todo. Ele pode ser usado para criar imagens e

animações e a sua interface utiliza a biblioteca OpenGL para fornecer a melhor experiência de

modelagem para seus usuários (Figura 18).

Figura 18 - Interface do Blender com um modelo sendo editado

Fonte: www.blender.org

O Blender possui ferramentas integradas para a criação de conteúdo 3D, entre elas

ferramentas de modelagem, mapeamento de UV, texturização, animação e simulação (fluídos,

fumaça e colisão, por exemplo). Ocupa pouco espaço em disco e possui uma comunidade

extensa e ativa, o que facilita o aprendizado e a solução de problemas.

Por fim, ele ainda conta com renderizadores internos e a possibilidade de scpripting

utilizando Python. A versão mais atual, no dia 17 de agosto de 2015, é o Blender 2.75a e foi

lançado no dia 8 de julho de 2015 para Windows, Linux e Mac.

https://www.blender.org/

http://www.blender.org/

40

O Blender foi o escolhido para a modelagem dos elementos do protótipo pelo fato de

ser open-source e possuir uma interface amigável e relativamente simples, contribuindo para

uma modelagem rápida e com um resultado final satisfatório.

41

5. O PROTÓTIPO

A ferramenta proposta nesse estudo foi construída utilizando as ferramentas de

desenvolvimento escolhidas, com base na pesquisa realizada, na limitação do hardware

disponível e também na análise do problema encontrado no ensino de técnicas construtivas

em Arquitetura.

A modelagem da edificação foi baseada em um projeto arquitetônico e estrutural pré-

concebido como forma de documentação. O projeto é de uma residência pequena de um

pavimento, contando com dois quartos, uma sala, um banheiro, uma cozinha e uma área de

serviço, totalizando 41,16 metros quadrados de área construída (figura 19).

Figura 19 – Planta baixa utilizada para a construção do protótipo.

Fonte: www.tudoconstrucao.com.br

A animação do protótipo contará com nove etapas: Obra finalizada, lote inicial,

sapatas isoladas, viga Baldrame, laje, pilares, paredes, viga superior, tesouras e telhado. O

usuário poderá avançar uma etapa por vez, na ordem real em que a construção é feita. A

alternância entre essas etapas será controlada a partir de botões no teclado, que permitirão

avançar uma etapa ou retroceder quantas vezes for necessário, de acordo com o seu ritmo de

aprendizado. A simulação iniciará com a obra completa, seguindo a ordem pré-determinada

mas permitindo ao usuário que decida quanto tempo cada etapa ficará visível para observação.

42

A seguir serão mostradas imagens das etapas e uma breve descrição da transição que

pode ser vista pelos usuários.

a) Etapa 1: Etapa inicial (Figura 20), com a obra completa, permitirá aos alunos

observar a residência já com acabamentos, para que sirva de referência facilitando

o entendimento quando as outras etapas forem mostradas. A seguir, a ordem das

etapas é baseada na ordem real de uma obra, começando pelas fundações,

passando pela construção da estrutura, levantamento de paredes e telhado.

Figura 20 – Etapa um do simulador: Obra finalizada.

Fonte: Autoria própria.

b) Etapa 2: Ao pressionar o botão que inicia a simulação, a residência desaparece

deixando somente o lote vazio com as escavações necessárias para o

posicionamento da fundação (Figura 21). Em cada etapa, o usuário terá o auxílio

de informações dispostas em um quadro, posicionado dentro do cenário, na forma

de textos que ajudem o entendimento sobre a etapa que está sendo mostrada. Essas

informações têm como objetivo o auxílio ao aluno, reforçando e relembrando os

temas já vistos em sala de aula.

43

Figura 21 – Etapa dois do simulador: Lote com escavações.


c) Etapa 3: Sapatas isoladas caem do céu e se posicionam nas escavações (Figura 22).

Figura 22 – Etapa três do simulador: Sapatas isoladas posicionadas no solo.


d) Etapa 4: Após a animação que posicionará as sapatas no subsolo, o usuário poderá

prosseguir para a etapa em que a viga baldrame será colocada de modo a amarrar a

estrutura. A viga baldrame surge do chão, se fixando suavemente na sua posição

final (Figura 23).

44

Figura 23 – Etapa quatro do simulador: Viga baldrame.


e) Etapa 5: Laje do piso surge do chão, completando a fundação da obra (Figura 24).

Figura 24 – Etapa cinco do simulador: Laje do piso.


f) Etapa 6: Pilares surgem do chão começando a parte estrutural da edificação

(Figura 25), o que permitirá uma visão única sobre a posição das mesmas dentro

da obra e um entendimento elevado sobre o tema por parte dos alunos.

45

Figura 25 – Etapa seis do simulador: Pilares e vigas.


g) Etapa 7: Paredes surgem do chão, sendo colocadas em seus devidos lugares com a

possibilidade da movimentação do usuário dentro da obra, visualizando a mesma

em andamento (Figura 26).

Figura 26 – Etapa sete do simulador: Paredes.


h) Etapa 8: Laje do forro desce do céu, amarrando os pilares e preparando a estrutura

para receber as tesouras e o telhado (Figura 27).

46

Figura 27 – Etapa oito do simulador: Laje do forro.


i) Etapa 9: Tesouras e telhado descem do céu, se posicionando sobre a laje do forro e

criando a cobertura da obra (Figura 28).

Figura 28 – Etapa nove do simulador: Tesouras e telhado.


Por fim, o ambiente se transformará mais uma vez voltando ao estágio inicial, e

fortalecendo ainda mais os temas tratados, já que o usuário verá a obra pronta, cada uma de

suas etapas especificadamente e no fim a obra pronta novamente. Esse fato permitirá que o

aluno associe a posição dos elementos construtivos ocultos na obra finalizada, já que teve a

oportunidade de observação momentos antes.

O objetivo principal da ferramenta é facilitar a compreensão dos alunos sobre esses

elementos ocultos que antes poderiam ser visualizados comente em uma visita técnica ou por

47

meio de um simulador não imersivo, cujas deficiências foram elencadas anteriormente. Com a

simulação imersiva de tais temáticas, o aluno poderá ter uma visão completamente nova que

possivelmente contribuirá de maneira positiva e significante para a sua formação profissional.

Neste contexto, apresentaremos a seguir a proposta metodológica definida para este

estudo.

48

6. PROPOSTA METODOLÓGICA

Neste capítulo será abordado a proposta metodológica do estudo em questão, onde

serão descritos o fluxo da atividade proposta, a aplicação da ferramenta aos alunos

selecionados e como se pretende desenvolver a avaliação dos resultados.

6.1. Fluxograma de atividades propostas

Para melhor exemplificar a sequência de atividades proposta nesse estudo, um

fluxograma foi desenvolvido contendo todas as etapas programadas para a pesquisa,

desenvolvimento e aplicação do simulador (Figura 24).

49

Figura 29 – Fluxograma de atividades.


50

O fluxograma exemplifica a ordem cronológica dos objetivos específicos, e a partir

deles foi possível chegar a uma definição de como o simulador deve ser aplicado.

Para este estudo se propõe uma pesquisa qualitativa, baseado no fato de que esta

pesquisa não busca enumerar e medir eventos e que não se planeja utilizar instrumental

estatístico para análise dos dados. A obtenção de dados descritivos a partir de um contato

direto e interativo com o grupo de testes será de extrema importância contribuindo para um

entendimento maior do fenômeno, justificando a escolha do tipo de pesquisa (NEVES, 1996).

A pesquisa foi submetida ao Comitê de Ética da IMED no dia 28 de março de 2016 e

aprovada sob o CAAE 54694116.8.0000.5319.

6.2. Aplicação da ferramenta

Para a aplicação da ferramenta, uma série de detalhes foram levados em conta até que

se chegasse em uma proposta concebível. Dentre esses detalhes, a disponibilidade de alunos

de arquitetura com o nível de conhecimento desejado e a escolha do método de comparação

dos resultados foram os mais importantes, já que irão interferir diretamente nos resultados da

pesquisa.

Os alunos escolhidos foram os alunos do segundo semestre da Escola de Arquitetura e

Urbanismo da IMED. A professora Camila Ricci, responsável pelo ensino da disciplina de

técnicas construtivas, contribuiu solicitamente para a definição da turma e dos detalhes do

projeto, assim como para a definição da proposta metodológica deste projeto.

A turma escolhida vai cursar a disciplina de Técnicas Construtivas II no primeiro

semestre de 2016, período em que a aplicação do estudo será efetuada. A turma é composta de

20 alunos. A metodologia se dará na aplicação do simulador em metade da turma, e por meio

de questionário verificar a diferença entre o nível de conhecimento dos alunos que tiveram a

experiência virtual e dos alunos que tiveram como fonte de estudos somente o conteúdo visto

em sala de aula.

A verificação do nível de conhecimento entre os alunos foi feita por meio de aplicação

de um questionário, composto por perguntas referentes às etapas construtivas vistas tanto em

sala de aula como no simulador. A escolha do questionário se deu a partir da possibilidade da

impessoalidade resultando em uma maior produtividade no momento de coleta dos dados.

Uma simples observação não permitiria a profundidade técnica necessária dos dados e uma

maior aproximação com os informantes não contribuiria com a afetividade da pesquisa,

comum em entrevistas e entrevistas estruturadas (SEVERINO, 2014).

51

6.3. Análise dos dados

Após a obtenção dos questionários respondidos, uma análise imparcial dos resultados

foi feita. A tabulação dos resultados auxiliou em uma comparação entre as respostas do grupo

que utilizou a ferramenta e do grupo que terá como fonte de informações somente o conteúdo

visto em sala de aula, da forma tradicional.

Essa análise está apresentada neste trabalho em forma escrita e visual, sendo a visual

composta de gráficos e tabelas. Após a apresentação dos resultados, uma conclusão foi

concebida levando em conta os resultados e possíveis benefícios ou malefícios

proporcionados pelo uso da ferramenta como auxiliar em sala de aula.

52

7. RESULTADOS E DISCUSSÕES

Ás 19 horas do dia 11 de maio de 2016, os 20 alunos voluntários da disciplina de

Técnicas Construtivas II do terceiro semestre do curso de Arquitetura e Urbanismo da IMED

Faculdade Meridional foram convidados a se dirigir ao laboratório amarelo, dentro das

dependências da própria faculdade. Um grupo de 10 alunos respondeu um questionário com

perguntas referentes à conhecimentos sobre técnicas construtivas, utilizando como base

somente conhecimentos adquiridos em sala de aula, sem ter acesso ao simulador. O segundo

grupo, com mais 10 alunos, utilizou o simulador e somente após respondeu o mesmo

questionário.

Os questionários foram recolhidos e os resultados apurados com o auxílio da Prof.

Camila Ricci, co-orientadora desta pesquisa. Como os questionários possuíam perguntas

referentes à eficácia da ferramenta e também da aprovação da ferramenta pelos alunos, os

resultados foram separados em um primeiro momento para análise e apuração e em seguida

comparados para se chegar em uma conclusão. Na próxima sessão encontra-se a análise dos

resultados divididos conforme sua finalidade.

7.1. Resultados obtidos quanto à aprovação da ferramenta

As questões referentes à aprovação do simulador por parte dos alunos foi respondida

somente pelo grupo que utilizou o mesmo. Os resultados podem ser conferidos nos gráficos

abaixo (Gráficos 1 e 2).

Gráfico 1 – Aprovação da ferramenta.


100%

0%

A ferramenta é útil?

Sim Não

53

Gráfico 2 – Importância da ferramenta no ensino da disciplina.


Quanto à utilidade do simulador como ferramenta para uma melhor compreensão do

conteúdo, 100% dos alunos responderam que consideram a ferramenta útil, e dentre esses

60% a consideram necessária para o ensino da disciplina de técnicas construtivas contra 40%

que a consideraram complementar.

Além disso, os alunos também demonstraram uma visível aprovação e excitação ao

utilizarem a nova tecnologia, o que foi comprovado com elogios verbais e com a apuração dos

resultados dos questionários.

7.2. Resultados obtidos quanto à eficácia da ferramenta

As questões referentes à conceitos e características da teoria das técnicas construtivas

foram respondidas pelos dois grupos, e os resultados podem ser conferidos no gráfico abaixo

(Gráfico 3).

60%

0%

40%

Qual a importância da ferramenta?

Necessária Desnecessária Complementar

54

Gráfico 3 – Comparação do desempenho entre alunos que utilizaram a ferramenta e alunos que não utilizaram a

ferramenta.


O grupo de alunos que utilizou o simulador teve um desempenho superior que o grupo

que somente estudou a disciplina na sala de aula. Respondendo dez perguntas sobre a teoria

das técnicas construtivas, a média do grupo que utilizou a ferramenta foi de 7,9 acertos, contra

3,6 acertos do primeiro grupo. Uma segunda comparação foi realizada entre o desempenho

dos alunos nos questionários e o desempenho nos alunos no semestre letivo, separados nos

mesmos dois grupos e com o objetivo de obter resultados mais precisos. Os resultados podem

ser conferidos na tabela abaixo:

Grupo Voluntário nº Nota Questionário Nota Semestral

1 1 7,0 9,0

1 2 2,0 8,7

1 3 2,5 7,0

1 4 3,7 8,0

1 5 3,1 8,2

1 6 5,3 7,4

1 7 1,2 5,9

1 8 3,6 6,8

3,6

7,9

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Grupo 1 (Não utilizou a ferramenta) Grupo 2 (Utilizou a ferramenta)

Média de Acertos

55

1 9 4,7 7,9

1 10 3,4 8,6

2 11 8,5 8,6

2 12 8,2 8,4

2 13 9,6 7,8

2 14 8,5 9,0

2 15 8,0 9,2

2 16 7,9 8,4

2 17 7,3 7,3

2 18 8,0 8,5

2 19 8,4 8,5

2 20 7,2 6,8

Tabela 1 – Comparação do desempenho dos alunos nos questionários com o desempenho no semestre letivo.


Observando a tabela, podemos entender uma questão chave para esse estudo: os

alunos foram divididos igualmente entre os dois grupos, se comparados os seus rendimentos

finais. E se tratando do grupo que utilizou a ferramenta, as respostas das perguntas foram mais

concisas e objetivas, demonstrando um entendimento muito melhor sobre as etapas e técnicas

construtivas que compõe uma parte essencial da formação do profissional de arquitetura. O

conhecimento superior demonstrado abrange não somente uma técnica ou etapa em

específico, mas também uma visão geral do processo e da ordem das etapas.

7.3. Dificuldades encontradas

Para realização desta pesquisa, algumas dificuldades foram encontradas, como

problemas de hardware e de definição de controles para o usuário. O HMD utilizado é de

propriedade da IMED Faculdade Meridional, e para isso todos os testes foram feitos nas

dependências da faculdade. Esse fator foi um empecilho para a realização de testes constantes,

mas que não afetou a qualidade final do protótipo.

Para renderizar uma imagem definida e com baixa latência, o HMD necessita de um

computador com uma placa de vídeo com poder de processamento relativamente alto. No dia

da apresentação do simulador para o grupo de alunos não foi possível utilizar um computador

com a placa de vídeo ideal por motivos financeiros e, por isso o simulador não pôde ser

56

exibido em sua qualidade máxima. A sensação de imersão seria maior com texturas e

partículas mais detalhadas, mas acredita-se que a leve redução da qualidade não foi suficiente

para afetar a experiência final.

Por último, a movimentação do usuário dentro do simulador é controlada pelo teclado

do computador, o que gerou um pouco de dúvida e dificuldade de utilização por parte de

alguns alunos. Acredita-se que a utilização de um controle sem fio ou outro dispositivo de

entrada mais intuitivo poderia ter melhorado a usabilidade da ferramenta.

7.4. Resultados gerais

Com base nos resultados apurados, comprovou-se a eficácia do uso da realidade

virtual para aprimorar o ensino de técnicas construtivas na área da arquitetura. As condições

escolhidas para a aplicação da ferramenta foram satisfatórias, já que demonstraram o sucesso

da pesquisa com uma margem relativamente segura.

Em relação ao grupo de voluntários, o número de alunos escolhidos foi o suficiente

para a aplicação do estudo, já que não havia nenhum estudo prévio sobre o assunto e a teoria

foi comprovada. Um número maior de alunos poderia ter contribuído para uma certeza maior

nos resultados.

Outro ponto importante que deve ser mencionado é que o tempo de uso do simulador

foi de aproximadamente 10 minutos, se caracterizando como curto, mas eficiente. Se o

simulador possuísse informações mais detalhadas, animações mais complexas e durasse mais

tempo, os alunos poderiam ter sofrido com tonturas ou algum tipo de desconforto já que a

tecnologia ainda é nova no mercado e o hardware disponível não era o ideal para a aplicação

rodar na melhor performance possível.

57

8. CONCLUSÕES

O presente trabalho apresentou uma pesquisa sobre a educação na área da arquitetura e

de que forma podemos utilizar inovações da área da tecnologia para aprimorar o modelo atual

de ensino. O desenvolvimento da ferramenta foi baseado em um estudo prévio sobre a

arquitetura, o ensino da arquitetura e o ensino da teoria das técnicas construtivas, combinado

com um estudo sobre a realidade virtual e de que forma ela vem sendo utilizada para

aprimorar diversos campos e áreas, incluindo a educação.

A combinação desses dois estudos possibilitou a prototipação de um simulador

desenhado para ajudar estudantes de arquitetura a melhor compreender a teoria das técnicas

construtivas, inserindo-os em um ambiente de realidade virtual onde pudessem observar as

etapas e técnicas utilizadas na construção de uma obra de forma simples sem sair da sala de

aula.

A aplicação da ferramenta em 20 alunos voluntários, divididos em dois grupos,

permitiu a comprovação da utilidade da aplicação da realidade virtual para aprimorar o

ensino. O grupo que utilizou o simulador mostrou ter um conhecimento mais aprofundado do

que o grupo que não utilizou o simulador e teve como fonte de conhecimentos somente a sala

de aula.

O estudo foi importante pois demonstrou que a utilização de novas tecnologias,

mesmo sem a intenção de substituir o modelo atual de ensino, pode muito bem agir como um

modelo complementar, auxiliando e aprimorando o ensino de teorias que são difíceis de serem

demonstradas no mundo real e que necessitam de uma forma diferente de interação e inserção

para que os estudantes as compreendam.

Apesar da dificuldade encontrada com a disponibilidade do HMD para testes e com o

hardware necessário para a execução do simulador que não estava disponível, os

equipamentos disponíveis foram suficientes para a aplicação da ferramenta e para a

averiguação do estudo.

Como trabalhos futuros, sugere-se o aprimoramento do simulador para um produto

final, com animações mais detalhadas e informações mais completas, que possibilitem o uso

da ferramenta em um ambiente universitário de forma que realize a sua função complementar

ao ensino. Outra possibilidade é a adaptação da ferramenta para dispositivos mobile através

de imagens em 360 graus, que mesmo perdendo uma parcela da interatividade e imersão,

ainda ajudaria alunos a entender como as etapas de uma construção se desenvolvem.

58

BIBLIOGRAFIA

ADAMS, Cassandra; CHING, Francis D.K. Técnicas de construção ilustradas. 2.ed.. São

Paulo: Bookman, 2001

COLIN, Silvio. Uma introdução à arquitetura. Rio de Janeiro: Uapê, 2000.

ZEVI, Bruno. Saber ver a arquitetura. São Paulo, Martins Fontes, 1989

ANDRADE, Max Lira Veras Xavier de. Computação gráfica tridimensional e ensino de

arquitetura: uma experiência pedagógica. In: CONGRESSO INTERNACIONAL DE

ENGENHARIA GRÁFICA NAS ARTES E NO DESENHO. 2007.

ANDO, Naomi; YAMAHATA, Nobuhiro. "Application of 3-D Computer Graphic Models for

the Education of Building Systems". Anais do 12º International Conference on Geometry

and Graphics, Salvador, Bahia, UFBA, 2006.

BONIN, Luis Carlos e AMORIM, Sérgio Roberto Leusin. Inovação Tecnológica na

Construção Habitacional. Porto Alegre: ANTAC, 2006.

MOLITERNO, A. Caderno de projetos de telhados em estruturas de madeira. São Paulo;

Edgard Blucher, 1997.

CARDOSO, Alexandre et al. Tecnologias e ferramentas para o desenvolvimento de sistemas

de realidade virtual e aumentada. Editora Universitária UFPE, p. 1-19, 2007.

DANTAS, Alexandre; BARROS, M.; WERNER, C. Treinamento Experimental com Jogos de

Simulação para Gerentes de Projeto de Software. XVIII Simpósio Brasileiro de Engenharia de

Software, p. 23-38, 2004.

TORI, Romero; KIRNER, Claudio; SISCOUTTO, Robson Augusto. Fundamentos e

tecnologia de realidade virtual e aumentada. Editora SBC, 2006.

VINCE, John. Introduction to virtual reality. Springer Science & Business Media, 2004.

BRITO, Allan. Blender 3D: Jogos e animações interativas. São Paulo: Novatec, 2011.

KURTULUS, Aytaç; UYGAN, Candas. The effects of Google Sketchup based geometry

activities and projects on spatial visualization ability of student mathematics teachers.

Procedia-Social and Behavioral Sciences, v. 9, p. 384-389, 2010.

"Features: Help & Ease of Use". SketchUp.com. Trimble Navigation. 2015. Acesso em 27 de

agosto de 2015.

COSTA, Fernando Henrique da. Simulador de bicicleta em quatro dimensões: Realidade

Virtual com implementação física, Sorocaba, Dezembro, Relatório (Trabalho de Conclusão de

Curso), Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2010.

59

DANTAS, Mario. Realidade Virtual. Disponível em:

<http://mariodantas.files.wordpress.com/2010/02/dispositivos-de-entrada-e-saida.pdf> Acesso

em 17 de agosto de 2015.

PIMENTEL, K. ; Teixeira, K. Virtual reality - through the new looking glass. 2. New York,

McGraw-Hill, 1995.

RODRIGUES, Gessica Palhares; DE MAGALHÃES PORTO, Cristiane. Realidade Virtual:

conceitos, evolução, dispositivos e aplicações. Interfaces Científicas-Educação, v. 1, n. 3, p.

97-109, 2013.

SILVA, R. J. M.; RAPOSO, A. B.; GATTASS, M. Grafo de Cena e Realidade Virtual.

Monografias em Ciência da Computação, n. 11/04, 2004.

RAPOSO, Alberto B. et al. Visão estereoscópica, realidade virtual, realidade aumentada e

colaboração. XXIII JAI–Jornada de Automatização em Informática, Capítulo, v. 8, 2004.

MARÇAL, Edgar; ANDRADE, Rossana; RIOS, Riverson. Aprendizagem utilizando

dispositivos móveis com sistemas de realidade virtual. RENOTE, v. 3, n. 1, 2005.

KIRNER, Claudio; TORI, Romero. Introdução à realidade virtual, realidade misturada e

hiper-realidade. Realidade Virtual: Conceitos, Tecnologia e Tendências. 1ed. São Paulo, v. 1,

p. 3-20, 2004.

KALAWSKY, Roy. The science of virtual reality and virtual environments. Addison-Wesley

Longman Publishing Co., Inc., 1993.

GOOGLE, Cardboard. Disponível em: <https://www.google.com/get/cardboard/> Acesso em

21 de agosto de 2015.

SONY, Project Morpheus. Disponível em: <https://www.playstation.com/en-

za/explore/ps4/features/project-morpheus/> Acesso em 21 de agosto de 2015.

HTC, HTC VR. Disponível em: <http://www.htcvr.com/> Acesso em 19 de agosto de 2015.

OCULUS, Oculus Rift. Disponível em: <https://www.oculus.com/en-us/rift/> Acesso em 22

de agosto de 2015.

UNITY, Unity 3d. Disponível em: < https://unity3d.com /> Acesso em 22 de agosto de 2015.

UNREAL, What is Unreal Engine 4. Disponível em: < https://www.unrealengine.com/what-

is-unreal-engine-4/> Acesso em 22 de agosto de 2015.

CRYTEK, Cry Engine. Disponível em: < http://cryengine.com/> Acesso em 24 de agosto de

2015.

BLENDER FOUNDATION, Blender. Disponível em: < https://www.blender.org/> Acesso

em 20 de agosto de 2015.

60

AUTODESK, 3DS Max Overview. Disponível em: < http://www.autodesk.com/products/3ds-

max/overview/> Acesso em 19 de agosto de 2015.

SKECTHUP, SkecthUp. Disponível em: < http://www.sketchup.com/> Acesso em 22 de

agosto de 2015.

LANG, Ben; Watch the QuakeCon VR Keynote Tonight Live at 7PM EST. Oculus Rift

Kickstarter Passes $1 Million Under 36 Hours. Disponível em <http://www.roadtovr.com>

2012, Acesso em 22 de agosto de 2015.

BINSTOCK, Atman. Powering the Rift. Disponível em< https://www.oculus.com>. Acesso em

25 de agosto de 2015.

BOWMAN, Doug A. et al. 3D user interfaces: theory and practice. Addison-Wesley, 2004.

YOO, ByungIn et al. 3D user interface combining gaze and hand gestures for large-scale

display. In: CHI'10 Extended Abstracts on Human Factors in Computing Systems. ACM,

2010. p. 3709-3714.

CHRISTOU, Chris. Virtual reality in education. Affective, interactive and cognitive methods

for e-learning design, p. 228-243, 2010.

SALA, Nicoletta. Multimedia and virtual reality in architecture and in engineering education.

In: Proceedings of the 2nd WSEAS/IASME International Conference on Educational

Technologies, Bucharest, Romania. 2006.

SOUTHBOX STUDIO. Disponível em <http://www.southboxstudio.com/>. Acesso em 21 de

agosto de 2015.

JACOBSON, Jeffrey; LEWIS, Michael. Game engine virtual reality with CaveUT. Computer,

v. 38, n. 4, p. 79-82, 2005.

NOVINT, Novint Falcon. Disponível em

<http://www.novint.com/index.php/products/novintfalcon>. Acesso em 17 de agosto de 2015.

VIRTUIX, Virtuix Omni. Disponível em <http://www.virtuix.com/products>. Acesso em 18

de agosto de 2015.

FLETCHER, Banister. A history of architecture. Butterworths, 1987.

AASCHOOL. Disponível em: < http://www.aaschool.ac.uk/>. Acesso em 29 de agosto de

2015.

ABEA. Associação Brasileira de Ensino de Arquitetura e Urbanismo. Disponível em: <

http://www.abea.org.br/>. Acesso em 29 de agosto de 2015.

SEGA. Disponível em: < http://www.sega.com/>. Acesso em 29 de agosto de 2015.

XBOX. Disponível em: <http://www.xbox.com.br/>. Acessado em 30 de agosto de 2015.

61

DEXTA. Dexta Robotics. Disponível em: <http://www.dextarobotics.com>. Acessado em 30

de agosto de 2015.

MENTOR. Disponível em: <http://www.mentor.com/embedded-software/inflexion/runtime>.

Acessado em 4 de setembro de 2015.

ARCHVIRTUAL. Disponível em: <http://archvirtual.com/>. Acessado em 4 de setembro de

2015.

SEVERINO, Antônio Joaquim. Metodologia do trabalho científico. Cortez editora, 2014.

NEVES, José Luis. Pesquisa qualitativa: características, usos e possibilidades. Caderno de

pesquisas em administração, São Paulo, v. 1, n. 3, p. 2, 1996.

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