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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
Eduardo Luis Lorenzoni Prauze
Como a realidade virtual pode auxiliar no aprimoramento
do ensino de técnicas construtivas na arquitetura
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
Eduardo Luis Lorenzoni Prauze
Como a realidade virtual pode auxiliar no aprimoramento
do ensino de técnicas construtivas na arquitetura
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)
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.
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).
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.
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
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.
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.
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.
Fonte: Autoria própria.
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.
Fonte: Autoria própria.
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.
Fonte: Autoria própria.
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.
Fonte: Autoria própria.
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.
Fonte: Autoria própria.
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.
Fonte: Autoria própria.
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.
Fonte: Autoria própria.
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.
Fonte: Autoria própria.
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.
Fonte: Autoria própria.
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.
Fonte: Autoria própria.
100%
0%
A ferramenta é útil?
Sim Não
53
Gráfico 2 – Importância da ferramenta no ensino da disciplina.
Fonte: Autoria própria.
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.
Fonte: Autoria própria.
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.
Fonte: Autoria própria.
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
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